Akım ölçümü

DC akım ölçümü

Elektronik teknolojisinde, doğrudan akımları ölçmek genellikle gereklidir. Görünüşe göre, bu nedenle, çoğunlukla ucuz olan birçok multimetre sadece doğru akımı ölçebilir. Alternatif akımın ölçüm aralığı, daha pahalı olan bazı multimetre modellerinde bulunur, ancak bu göstergeler sadece akımın sinüzoidal bir şekle sahip olması ve frekansın 50 Hz'i geçmemesi durumunda güvenilir olabilir.

Ampermetre Gereksinimleri

Herhangi bir ölçüm cihazı, ölçülen miktara bozulmalar getirmezse veya daha doğrusu tanıtırsa, ancak mümkün olduğunca az olursa iyi kabul edilir. Bir voltmetre için, devrenin bir bölümüne paralel bağlandığı için bu yüksek bir giriş empedansıdır. Burada paralel bir bağlantı ile bölümün toplam direncinin azaldığını hatırlamakta fayda var.

Ampermetre devrenin kesilmesine dahildirbu nedenle, onun için, bir voltmetrenin aksine, olumlu bir kalite sadece düşük bir iç direnç olarak kabul edilir. Dahası, özellikle düşük akımları ölçerken daha küçük olan daha iyidir, elektronik devrelerde doğal olarak bulunur. Mevcut ölçüm işlemi Şekil 1'de gösterilmektedir.

Diyagram, sadece ölçüm akımları üzerinde deneyler yapmak için uygun olan bir galvanik pil ve iki dirençten oluşan basit bir elektrik devresini göstermektedir. Her şeyden önce, cihazın polaritesine dikkat etmelisiniz, oklarla gösterilen akımın yönüne uymalıdır.

Şekil, ters yönde gösterilmeyecek bir işaretçi aygıtını göstermektedir. Dijital bir multimetre için, akımın yönü önemli değildir. Yanlış bağlanırsa, sadece bir eksi işareti gösterecek ve çatışma buna çözülecektir. Matematikçiler bir sayının modülünün ölçüldüğünü söylerdi, görünüşe göre imzasız sayının adı.

Resim 1Mevcut ölçüm süreci

Ampermetre ne gösterecek

Böyle basit bir devre için, akımı hesaplamak zor değildir, 0.018A veya 18mA olacaktır. Aynı zamanda, şekil aynı devredeki bir milliammetrenin üç farklı noktaya bağlandığını gösterir. Fizik yasalarına göre, okumaları tamamen aynı olacaktır, çünkü pilin artısından kaç elektron "akar", aynı sayı geri döner, ancak "eksi" den sonra. Ve tüm bu elektronların yolu aynıdır: bunlar bağlantı telleri, dirençler ve bağlıysa milliammetrelerdir.

Şekil 2, M.M. kitabından iki transistörlü bir alıcı devresini göstermektedir. Rumyantsev "50 transistör alıcı devresi" (1966).

Resim 2Çift Transistör Alıcı Devresi

O günlerde, kitaplardaki devrelere, ayrıntılı açıklamaları ve ayarlama yöntemleri eşlik etti. Genellikle devrenin belirli bölümlerindeki akımların, genellikle transistörlerin toplayıcı akımlarının ölçülmesi önerildi. Akımları ölçme yerleri diyagramda bir çarpı ile gösterilmiştir. Bu noktada, elbette, iletkenin boşluğuna bir milliammetre bağlandı ve yıldız ile işaretlenmiş direncin değeri seçilerek, şemada hemen gösterilen akım seçildi.

Akımların ölçülmesinde tuzaklar

Şekil 3 ve 4, en basit devreyi, bir pili, bir direnci ve bir multimetreyi göstermektedir. Ohm yasasına göre, bu devredeki akımın

I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A veya 150mA.

Her iki şekle de yakından bakarsanız, cihazların okumalarının farklı olduğu ortaya çıkıyor, ancak şemaların kendisinde hiçbir şey değişmemiş olsa da, bunlar denebilirse. Şekil 3'te, okumalar Ohm'un hesaplanması ile tamamen tutarlıdır.

Şekil 3. Ölçümler şimdiki program simülatörü Multisim

Ancak Şekil 4'te 148.515mA gibi biraz daha düşük hale geldiler. Soru, neden? Sonuçta, devrede hiçbir şey değişmedi, kaynak aynı ve direnç az ya da çok olmadı.

Şekil 4. Ölçümler şimdiki program simülatörü Multisim

Gerçek şu ki, multimetrenin herhangi bir özelliği değiştirilebilir, bu da "Seçenekler" düğmesine tıklayarak yapılır.Bu durumda, ampermetrenin giriş direnci değiştirildi: Şekil 3'te 1n & # 8486; ve Şekil 4'te 100mΩ veya sadece 0.1Ω'ye yükseltildi. Bu örnek, bir ölçüm cihazının özelliklerinin sonucu nasıl etkilediğini göstermek için verilmiştir. Bu durumda, bir ampermetre.

Bu devrede akımı 10 kat artırmaya çalışalım. Bunu yapmak için, direncin değerini de 10 kat azaltmak yeterlidir, o zaman ampermetrenin bir buçuk amper göstereceğini hesaplamak kolaydır. Giriş empedansı Şekil 3'teki gibi 1nΩ olarak alınırsa, sonuç Ohm hesaplamasıyla tamamen tutarlı olan 1.5A olacaktır.

Ampermetrenin 0.1Ω direncini yapmak için yukarıda belirtilen “Parametreler” düğmesini kullanıyorsanız, cihazın ölçeğinde 1.364A görebilirsiniz. Tabii ki, 0.1Ω gerçek bir ampermetre için biraz fazla büyük ve 1nΩ muhtemelen sadece programda gerçekleşir - simülatör yine de cihazın iç direncinin ölçüm sonucunu nasıl etkilediğini görebilir. Genel olarak, bu tür ölçümleri yaparken, en azından sonucun sırasını derhal “akılda” bulmak gerekir. Ancak cihazda açıkça daha geniş bir aralıkla başlamalısınız.

Bu, daha iyi sonuçlar elde etmek için her şeyin kasıtlı olarak ayarlandığı bir simülatör programında akımları ölçerken durumdur. Minimum toleranslı tüm parçalar, cihazların giriş empedansları da idealdir, ortam sıcaklığı 25 derecedir. Ancak, daha önce gösterildiği gibi, cihazların, parçaların ve hatta sıcaklık parametrelerinin kullanıcının isteği üzerine ayarlanabilir.

Bu cihazla ölçümler

Gerçek hayatta, her şey o kadar pürüzsüz değildir. Geniş Dirençler kural olarak yüzde ± 5, 10 ve 20 toleransları olabilir. Tabii ki, yüzde onda birinin toleransı olan dirençler vardır, ancak bunlar sadece gerçekten gerekli olan yerlerde kullanılır ve her bir transistörün yakınındaki ve her bir mikro devrenin yakınındaki yaygın kullanım ekipmanlarında hiç kullanılmaz.

Akımların ölçülmesi ile ilgili deneylerin% 5 toleranslı dirençlerle yapıldığı varsayılmaktadır. Daha sonra, nominal değerde (direnç kasasında yazılanlar), örneğin, 10KΩ, direnci 9.5 ... 10.5K resistance aralığında olan bir direnç kolun altına düşebilir. Böyle bir direnç, örneğin 10V gibi bir voltaj kaynağına bağlanırsa, akımları ölçerken, beklenen 1mA yerine 1.053 ... 0.952mA aralığında değerler alabilirsiniz. Toleransı yüzde 10 veya 20 olan dirençler kullanıldığında daha da büyük bir yayılma elde edilecektir.

Ve bu deneyler pil gücüyle yapılırsa kesinlikle şaşırtıcı sonuçlar elde edilebilir. Devre, Şekil 3 ve 4'tekiyle tamamen aynıdır. Lehimleme ve baskılı devre kartlarından tamamen dağıtabilir, her şeyi basitçe kıvrımlarla yapabilir veya sadece elinizde tutabilirsiniz.

Neyin ortaya çıkması gerektiğini, cihazın neyi göstermesi gerektiğini tahmin edelim. Akü voltajının 1.5V, direnç 10 olduğu bilinmektedir.Ω. Daha sonra, Ohm yasasına göre, I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A veya 150mA.

Gerçek ölçümlerde, beklenen 150mA yerine, cihaz 98.3mA gösterdi. Direncin yüzde 20 toleransla yakalandığını varsaysak bile, I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A veya 125mA.

Bu yeterli olmayacak! Her şey nereye gitti? Bizim durumumuzda, “ölü” pilin suçlandığı ortaya çıktı. Operasyon sırasında suçlamanın bir kısmını kaybetti ve iç direnci arttı. Harici direncin direncine ek olarak, dahili direnç ölçüm sonucunun bozulmasına "uygulanabilir katkısını" sağlamıştır. Bu koşullar, cihazın okumalarının hafifçe, beklenenlerden çok uzak olmasına yol açtı.

Bu nedenle, elektronik devrelerde ölçüm alırken, son derece dikkatli olmalı, doğruluk da gereksiz olmayacaktır. Az önce bahsedilenlerin tam tersi nitelikler felaketle sonuçlanır. Ölçüm cihazları yakılabilir, cihazlar da geliştirilebilir veya onarılabilir ve hatta bazı durumlarda elektrik çarpabilir. Bu gibi durumlarda hayal kırıklığını önlemek için bir kez daha hatırlamayı tavsiye edebiliriz güvenlik önlemleri.

Boris Aladyshkin