ولتاژ و جریان سنج دیجیتال. کنتور جریان و ولتاژ داخلی روی PIC12F675

اندازه گیری جریان(به اختصار اندازه گیری جریان) یک مهارت مفید است که بیش از یک بار در زندگی مفید خواهد بود. در مواقعی که نیاز به تعیین توان مصرفی است، باید مقدار جریان را دانست. برای اندازه گیری جریان از دستگاهی به نام آمپرمتر استفاده می شود.

جریان متناوب و جریان مستقیم وجود دارد، بنابراین از ابزارهای اندازه گیری مختلفی برای اندازه گیری آنها استفاده می شود. جریان همیشه با حرف I نشان داده می شود و قدرت آن با آمپر اندازه گیری می شود و با حرف A نشان داده می شود. به عنوان مثال، I \u003d 2 A نشان می دهد که قدرت جریان در مدار مورد آزمایش 2 آمپر است.

اجازه دهید به تفصیل در نظر بگیریم که چگونه ابزارهای اندازه گیری مختلف برای اندازه گیری انواع مختلف جریان ها علامت گذاری می شوند.

• در یک دستگاه اندازه گیری برای اندازه گیری جریان مستقیم، نماد "-" در مقابل حرف A اعمال می شود.
• در یک دستگاه اندازه گیری برای اندازه گیری جریان متناوب، علامت "~" در همان مکان اعمال می شود.

• ~ وسیله ای برای اندازه گیری جریان متناوب.
• - وسیله ای برای اندازه گیری جریان مستقیم.

در اینجا یک عکس از آمپرمتر طراحی شده برای اندازه گیری جریان DC.

طبق قانون، قدرت جریانی که در یک مدار بسته، در هر نقطه از آن جریان می یابد، برابر با همان مقدار است. در نتیجه، برای اندازه گیری جریان، لازم است مدار را در هر مکان مناسب برای اتصال دستگاه اندازه گیری قطع کنید.

لازم به یادآوری است که مقدار ولتاژ موجود در مدار الکتریکی هیچ تاثیری بر اندازه گیری جریان. منبع جریان می تواند منبع تغذیه خانگی 220 ولت یا باتری 1.5 ولت و غیره باشد.

اگر قصد اندازه گیری جریان در مدار را دارید، دقت کنید که آیا جریان مستقیم یا متناوب در مدار می گذرد. یک دستگاه اندازه گیری مناسب بردارید و اگر قدرت جریان مورد انتظار در مدار را نمی دانید، کلید اندازه گیری جریان را در موقعیت حداکثر قرار دهید.

اجازه دهید نحوه اندازه گیری قدرت جریان را با یک وسیله الکتریکی به طور مفصل در نظر بگیریم.

برای ایمنی اندازه گیری مصرف فعلیلوازم برقی ما یک سیم کشی خانگی با دو پریز می سازیم. پس از مونتاژ، سیم پسوندی بسیار شبیه به سیم استاندارد فروشگاهی دریافت می کنیم.

اما اگر سیم داخلی ساخت و ساز فروشگاهی را جدا کرده و با یکدیگر مقایسه کنیم، به وضوح تفاوت های ساختار داخلی را خواهیم دید. نتیجه گیری های داخل سوکت های یک سیم کشی خانگی به صورت سری و در فروشگاه به صورت موازی وصل می شوند.

عکس به وضوح نشان می دهد که پایانه های بالایی توسط یک سیم زرد به هم وصل شده اند و ولتاژ اصلی به پایانه های پایینی سوکت ها می رسد.

اکنون شروع به اندازه گیری جریان می کنیم، برای این کار دوشاخه دستگاه الکتریکی را به یکی از پریزها و پروب های آمپرمتر را در پریز دیگر وارد می کنیم. قبل از اندازه گیری جریان، اطلاعاتی را که در مورد نحوه صحیح و ایمن اندازه گیری جریان خوانده اید فراموش نکنید.

اکنون نحوه تفسیر صحیح قرائت آمپرمتر اشاره گر را در نظر بگیرید. در اندازه گیری مصرف فعلیابزار، سوزن آمپر متر در تقسیم 50 متوقف شد، سوئیچ به حداکثر حد اندازه گیری 3 آمپر تنظیم شد. مقیاس آمپرمتر من 100 تقسیم دارد. این بدان معنی است که تعیین قدرت جریان اندازه گیری شده با فرمول (3/100) X 50 \u003d 1.5 آمپر آسان است.

فرمول محاسبه توان دستگاه با توجه به جریان مصرفی.

با داشتن اطلاعاتی در مورد میزان جریان مصرفی هر وسیله برقی (تلویزیون، یخچال، اتو، جوش و ...) به راحتی می توانید میزان مصرف برق این وسیله برقی را مشخص کنید. یک الگوی فیزیکی در دنیا وجود دارد که الکتریسیته همیشه از آن پیروی می کند. کاشفان این الگو، امیل لنز و جیمز ژول هستند و به افتخار آنها، اکنون قانون ژول-لنز نامیده می شود.

• I - قدرت جریان، اندازه گیری شده در آمپر (A)؛
• U - ولتاژ، اندازه گیری شده در ولت (V)؛
• P توان است که بر حسب وات (W) اندازه گیری می شود.

بیایید یکی از محاسبات فعلی را انجام دهیم.

جریان مصرفی یخچال را اندازه گرفتم برابر با 7 آمپر است. ولتاژ در شبکه 220 ولت است. بنابراین، مصرف برق یخچال 220 ولت X 7 A \u003d 1540 وات است.

اندازه گیری جریان مستقیم اغلب توسط گالوانومترهای مغناطیسی، میکروآمپرمترها، میلی آمپرمترها و آمپرمترها انجام می شود که بخش اصلی آن مکانیسم اندازه گیری مغناطیسی (متر) است. دستگاه یکی از طرح های رایج نشانگر متر در شکل 1 نشان داده شده است. 1. متر حاوی آهنربای نعل اسبی است 1. در شکاف هوا بین قطعات قطب آن 2 و هسته استوانه ای ثابت 5 که از ماده ای نرم مغناطیسی ساخته شده است، میدان مغناطیسی یکنواختی ایجاد می شود که خطوط القایی آن عمود هستند. به سطح هسته. قاب 4 در این شکاف قرار می گیرد و با یک سیم عایق مسی نازک (0.02 ... 0.2 میلی متر قطر) روی کاغذ سبک یا قاب آلومینیومی مستطیلی شکل پیچیده می شود. کادر را می توان همراه با محور 6 و فلش 10 که انتهای آن بالاتر از مقیاس حرکت می کند، چرخاند. فنرهای مارپیچی تخت 5 برای ایجاد لحظه ای که با چرخش قاب خنثی می کند و همچنین جریان را به قاب می رساند. یک فنر بین محور و محفظه ثابت است. فنر دوم در یک سر به محور و در انتهای دیگر به اهرم اصلاح کننده شماره 7 متصل می شود که شاخک آن میله خارج از مرکز پیچ 8 را می پوشاند. با چرخاندن این پیچ، نشانگر بر روی تقسیم صفر تنظیم می شود. مقیاس وزنه های تعادل 9 برای متعادل کردن قسمت متحرک کنتور به منظور تثبیت موقعیت فلش در هنگام تغییر موقعیت دستگاه استفاده می شود.

برنج. 1. دستگاه مکانیزم اندازه گیری مغناطیسی.

جریان اندازه گیری شده که از سیم پیچ های قاب می گذرد، با میدان مغناطیسی آهنربای دائمی در تعامل است. گشتاور ایجاد شده در این حالت، که جهت آن توسط قانون شناخته شده دست چپ تعیین می شود، باعث می شود که قاب در زاویه ای بچرخد که در آن با گشتاور متقابلی که هنگام پیچش فنرهای 5 رخ می دهد، متعادل شود. به دلیل یکنواختی میدان مغناطیسی ثابت در شکاف هوا، گشتاور و در نتیجه انحرافات پیکان زاویه متناسب با جریان عبوری از حلقه است. بنابراین، دستگاه های مغناطیسی دارای مقیاس های یکنواخت هستند. سایر مقادیری که بر مقدار گشتاور تأثیر می گذارند - القای مغناطیسی در شکاف هوا، تعداد چرخش ها و مساحت قاب - ثابت می مانند و همراه با نیروی کشسانی فنرها، حساسیت فنرها را تعیین می کنند. متر

هنگامی که قاب می چرخد، جریان هایی در قاب آلومینیومی آن ایجاد می شود که برهمکنش آن با میدان آهنربای دائمی، گشتاور ترمزی ایجاد می کند که به سرعت قسمت متحرک کنتور را آرام می کند (زمان ته نشینی بیش از 3 ثانیه نیست).

مترها با سه پارامتر الکتریکی مشخص می شوند: الف) جریان انحراف کل II، که باعث می شود اشاره گر به انتهای مقیاس منحرف شود. ب) ولتاژ انحراف کل Ui، یعنی ولتاژ روی قاب کنتور، که جریان Ii را در مدار آن ایجاد می کند. ج) مقاومت داخلی Ri که مقاومت قاب است. این پارامترها توسط قانون اهم به هم مرتبط هستند:

در ابزارهای اندازه گیری رادیویی، انواع مختلفی از کنتورهای مغناطیسی استفاده می شود که جریان انحراف کلی آنها معمولاً در محدوده 10 ... 1000 μA قرار دارد. مترهایی که مجموع جریان انحراف آنها از 50-100 μA تجاوز نمی کند بسیار حساس در نظر گرفته می شوند.

برخی مترها مجهز به یک شنت مغناطیسی به شکل صفحه فولادی هستند که می توان آن را به سطوح انتهایی قطعات قطب و آهنربا نزدیک کرد یا از آنها دور کرد. در این حالت، جریان انحراف کل I در محدوده کوچکی کاهش یا افزایش می یابد، به دلیل تغییر در شار مغناطیسی وارد بر قاب به دلیل انشعاب بخشی از شار مغناطیسی کل از طریق شنت.

ولتاژ انحراف کل Ui برای اکثر مترها در محدوده 30-300 میلی ولت است. مقاومت قاب R و بستگی به محیط قاب، تعداد دور و قطر سیم دارد. هر چه متر حساس تر باشد، قاب آن سیم نازک تری دارد و مقاومت آن بیشتر می شود. افزایش حساسیت مترها نیز با استفاده از آهنرباهای قوی تر، قاب های بدون قاب، فنرهایی با ممان متقابل کوچک و تعلیق قسمت متحرک بر روی علائم کششی (دو رشته نازک) حاصل می شود.

در مترهای حساس با قاب‌های بدون فریم، فلش تحت تأثیر جریان عبوری از قاب منحرف می‌شود، قبل از توقف در موقعیت تعادل، یک سری نوسانات را ایجاد می‌کند. برای کاهش زمان ته نشینی پیکان، قاب با مقاومتی با مقاومتی در حد هزاران یا صدها اهم شنت می شود. نقش دومی گاهی اوقات توسط مدار الکتریکی دستگاه، متصل به موازات قاب انجام می شود.

متر با قاب متحرک به شما امکان می دهد زاویه انحراف کامل فلش را تا 90-100 درجه بدست آورید. مترهای کوچک گاهی اوقات با یک قاب ثابت و یک آهنربای متحرک که روی همان محور نشانگر نصب می شود ساخته می شوند. در این حالت می توان زاویه انحراف کامل فلش را تا 240 درجه افزایش داد.

به ویژه کنتورهای حساسی که برای اندازه گیری جریان های بسیار کوچک (کمتر از 0.01 μA) و ولتاژ (کمتر از 1 μV) استفاده می شوند، گالوانومتر نامیده می شوند. هنگام اندازه گیری با روش های مقایسه، اغلب به عنوان نشانگرهای تهی (شاخص های عدم وجود جریان یا ولتاژ در مدار) استفاده می شود. با توجه به روش خواندن، گالوانومترهای اشاره گر و آینه ای متمایز می شوند. در دومی، خطر مرجع در مقیاس با استفاده از یک پرتو نور و یک آینه نصب شده بر روی قسمت متحرک دستگاه ایجاد می شود.

مترهای مغناطیسی فقط برای اندازه گیری در جریان مستقیم مناسب هستند. تغییر جهت جریان در قاب منجر به تغییر جهت گشتاور و انحراف فلش در جهت مخالف می شود. هنگامی که متر به یک مدار جریان متناوب با فرکانس حداکثر 5-7 هرتز متصل می شود، فلش به طور مداوم در اطراف صفر مقیاس با این فرکانس نوسان می کند. در فرکانس جریان بالاتر، سیستم متحرک به دلیل اینرسی، زمانی را برای پیگیری تغییرات جریان ندارد و سوزن در موقعیت صفر باقی می ماند. اگر یک جریان ضربانی از متر عبور کند، انحراف فلش توسط مولفه ثابت این جریان تعیین می شود. برای از بین بردن لرزش پیکان، متر با یک خازن بزرگ شنت می شود.

کنتورهایی که برای کار در مدار DC طراحی شده اند که جهت آن غیر قابل تغییر است دارای مقیاس یک طرفه هستند که یکی از انتهای آن تقسیم صفر است. برای به دست آوردن انحراف صحیح فلش، لازم است که جریان از طریق قاب در جهتی از پایانه با علامت "+" به پایانه با علامت "-" عبور کند. مترهای در نظر گرفته شده برای کار در مدارهای DC، که جهت آنها می تواند تغییر کند، با یک مقیاس دو طرفه عرضه می شود که تقسیم صفر آن معمولا در وسط قرار دارد. هنگامی که جریان در دستگاه از ترمینال "+" به ترمینال "-" جریان می یابد، فلش به سمت راست منحرف می شود.

کنتورهای مغناطیسی بار اضافی کوتاه مدت، تا 10 برابر Iu فعلی و 3 برابر اضافه بار طولانی مدت را تحمل می کنند. آنها به میدان های مغناطیسی خارجی حساس نیستند (به دلیل وجود میدان مغناطیسی داخلی قوی)، انرژی کمی در طول اندازه گیری ها مصرف می کنند و در تمام کلاس های دقت قابل اجرا هستند.

برای اندازه گیری جریان متناوب، متر مغناطیسی همراه با مبدل های نیمه هادی، الکترونیکی، فوتوالکتریک یا حرارتی استفاده می شود. آنها با هم به ترتیب یکسو کننده، الکترونیک، فتوولتائیک یا ترموالکتریک را تشکیل می دهند.

در وسایل اندازه گیری گاهی از مترهای الکترومغناطیسی، الکترودینامیکی و فرودینامیکی استفاده می شود که برای اندازه گیری مستقیم جریان های مستقیم و جریان های متناوب rms با فرکانس تا 2.5 کیلوهرتز مناسب هستند. با این حال، این نوع کنتورها از نظر حساسیت، دقت و توان مصرفی در حین اندازه گیری به طور قابل توجهی نسبت به کنتورهای مغناطیسی پایین تر هستند. علاوه بر این، مقیاس ناهمواری دارند که در قسمت اولیه فشرده شده و به اثرات میدان های مغناطیسی خارجی حساس هستند، برای تضعیف آن باید از سپرهای مغناطیسی استفاده کرد و طراحی دستگاه ها را پیچیده کرد.

تعیین پارامترهای الکتریکی کنتورهای مغناطیسی

هنگام استفاده از مکانیزم اندازه گیری از نوع ناشناخته به عنوان متر یک دستگاه مغناطیسی، پارامترهای دومی - جریان انحراف کل II و مقاومت داخلی Ri - باید به صورت تجربی تعیین شوند.

برنج. 2. طرح های اندازه گیری پارامترهای الکتریکی کنتورهای مغناطیسی

مقاومت قاب R و تقریباً با یک اهم متر با حد اندازه گیری مورد نیاز قابل اندازه گیری است. هنگام بررسی کنتورهای بسیار حساس، باید مراقب بود، زیرا جریان بالای اهم متر می تواند به آنها آسیب برساند. اگر از یک اهم متر باتری چند حدی استفاده می شود، اندازه گیری باید از بالاترین حد مقاومت شروع شود، که در آن جریان در مدار منبع تغذیه اهم متر کمترین مقدار است. انتقال به محدودیت های دیگر تنها در صورتی مجاز است که این امر باعث خارج شدن سوزن سنج از مقیاس نشود.

با دقت کافی، پارامترهای متر را می توان با توجه به طرح در شکل 1 تعیین کرد. 2، الف. مدار از یک منبع ولتاژ ثابت B از طریق مقاومت R1 تغذیه می شود، که برای محدود کردن جریان در مدار عمل می کند. Rheostat R2 به انحراف سوزن متر و در مقیاس کامل دست می یابد. در همان زمان، مقدار جریان Ii با توجه به میکروآمپرمتر نمونه (مرجع) (میلی آمپرمتر) μA پایه فراخوانی شمارش می شود. سپس یک جعبه مقاومت مرجع Ro به صورت موازی به کنتور متصل می شود که با تغییر مقاومت آن جریان عبوری از کنتور نسبت به جریان مدار مشترک دقیقاً دو برابر کاهش می یابد. این در مقاومت Ro = R و رخ خواهد داد. به جای ذخیره مقاومت، می توانید از هر مقاومت متغیری استفاده کنید و سپس مقاومت آن را Ro = R و با استفاده از اهم متر یا پل DC اندازه گیری کنید. همچنین می توان یک مقاومت تنظیم نشده را به موازات متر با مقاومت شناخته شده R، ترجیحا نزدیک به مقاومت مورد انتظار R و به موازات آن متصل کرد. سپس مقدار دومی با فرمول تعیین می شود

R و \u003d (I / I1 - 1) * R،

که در آن I و I1 جریان هایی هستند که به ترتیب توسط دستگاه های μA و I اندازه گیری می شوند.

اگر متر AND دارای یک مقیاس یکنواخت حاوی تقسیمات αp باشد، می توانید مدار نشان داده شده در شکل را اعمال کنید. 2b. پارامترهای مورد نظر متر توسط فرمول های زیر محاسبه می شود:

Ii \u003d U / (R1 + R2) * αp / α1؛ Ri = (α2 * R2)/(α1-α2) - R1،

که در آن U ولتاژ تغذیه اندازه گیری شده توسط ولت متر V است، α1 و α2 خوانش های مقیاس متر هستند زمانی که سوئیچ B به ترتیب در موقعیت های 1 و 2 قرار می گیرد و R1 و R2 مقاومت های شناخته شده مقاومت ها هستند. تقریباً همان فرقه ها را گرفته اند. هرچه خطای اندازه گیری کوچکتر باشد، قرائت α1 به انتهای مقیاس نزدیکتر است، که با انتخاب مناسب مقاومت به دست می آید.

میلی آمپرمتر و آمپرمتر مغناطیسی

کنتورهای مغناطیسی، زمانی که مستقیماً به مدارهای الکتریکی متصل می شوند، فقط می توانند به عنوان میکرو آمپرمترهای DC با حد اندازه گیری برابر با جریان انحراف کل Ii استفاده شوند. برای گسترش حد اندازه گیری، متر و به طور موازی با شنت به مدار جریان متصل می شود - یک مقاومت کم مقاومت Rsh (شکل 3). در این حالت، تنها بخشی از جریان اندازه‌گیری شده از کنتور عبور می‌کند و هرچه کوچکتر باشد، مقاومت Rsh در مقایسه با مقاومت کنتور Ri کمتر است. در اندازه گیری های الکترونیکی، حداکثر حد مورد نیاز برای اندازه گیری جریان مستقیم به ندرت از 1000 میلی آمپر (1 آمپر) تجاوز می کند.

در مقدار محدود انتخاب شده جریان اندازه گیری شده Ip، جریان انحراف کل Ii باید از طریق کنتور عبور کند. این در مقاومت شنت انجام خواهد شد

Rsh \u003d R و: (IP / Ii - 1). (یک)

به عنوان مثال، اگر لازم باشد حد اندازه گیری میکروآمپرمتر نوع M260 که دارای پارامترهای Ip = 0.2 میلی آمپر و Ri = 900 اهم است، به مقدار Ip = 20 میلی آمپر افزایش یابد، لازم است از شنت با مقاومت استفاده شود. Rsh = 900 / (100-1) = 9.09 اهم.

برنج. 3. طرح کالیبراسیون میلی آمپرمتر مغناطیسی (آمپرمتر)

شنت های میلی متری از سیم منگنین یا کنستانتان ساخته می شوند. به دلیل مقاومت بالای مواد، ابعاد شنت ها کوچک است که امکان اتصال مستقیم بین گیره های دستگاه در داخل یا خارج بدنه آن را فراهم می کند. اگر مقدار Ip جریان (بر حسب آمپر) مشخص باشد، قطر سیم شنت d (بر حسب میلی متر) از شرایط انتخاب می شود.

d >= 0.92 I p 0.5 , (2)

که طی آن چگالی جریان در شنت از 1.5 A/mm 2 تجاوز نمی کند. به عنوان مثال، یک شنت میلی‌متری با حد اندازه‌گیری Ip = 20 میلی آمپر باید از سیم با قطر 0.13 میلی‌متر ساخته شود.

با برداشتن یک سیم با قطر مناسب d (بر حسب میلی متر)، طول آن (بر حسب متر) که برای ساخت یک شنت با مقاومت Rsh (بر حسب اهم) لازم است، تقریباً با فرمول پیدا می شود.

L = (1.5...1.9)d 2 * Rsh (3)

و هنگام روشن شدن دستگاه مطابق با طرح شکل. 3 به صورت سری با میلی آمپر مرجع میلی آمپر.

شنت های جریان های بالا (به آمپرمتر) معمولاً از ورق منگنین ساخته می شوند. برای از بین بردن تأثیر مقاومت های تماس و مقاومت هادی های اتصال، چنین شنت ها دارای چهار گیره هستند (شکل 4، a). گیره های عظیم خارجی جریان نامیده می شوند و برای گنجاندن یک شنت در مدار جریان اندازه گیری شده عمل می کنند. گیره های داخلی پتانسیل نامیده می شوند و برای اتصال کنتور طراحی شده اند. این طرح همچنین امکان آسیب دیدن کنتور توسط جریان زیاد در صورت قطع تصادفی شنت را از بین می برد.

برای کاهش خطای اندازه گیری دما ناشی از وابستگی متفاوت به دمای مقاومت قاب کنتور و شنت، یک مقاومت منگنین Rk به صورت سری به متر متصل می شود (شکل 4، b). با افزایش مقاومت مدار کنتور، خطا کاهش می یابد. حتی نتایج بهتری با گنجاندن یک ترمیستور Rk با ضریب مقاومت دمایی منفی به دست می آید. هنگام محاسبه دستگاه با جبران دما، مقاومت R و در فرمول های محاسبه باید به عنوان مقاومت کل متر و مقاومت Rk درک شود.

برنج. شکل 4. طرح هایی برای روشن کردن یک شنت برای جریان های بالا (a) و یک عنصر جبران کننده دما (b)

با در نظر گرفتن تأثیر شنت، مقاومت داخلی میلی‌متر (آمپرمتر)

Rma \u003d R و Rsh / (R و + Rsh). (4)

برای اطمینان از دقت کافی در طیف گسترده ای از جریان های اندازه گیری شده، دستگاه باید چندین محدودیت اندازه گیری داشته باشد. این امر با استفاده از تعدادی شنت قابل تغییر طراحی شده برای مقادیر مختلف جریان محدود کننده Ip حاصل می شود.

ضریب انتقال مقیاس N نسبت مقادیر حد بالایی دو حد اندازه گیری مجاور است. با N = 10، به عنوان مثال، در یک میلی‌متر چهار حدی با محدودیت‌های 1، 10، 100 و 1000 میلی‌آمپر، مقیاس دستگاه ساخته‌شده برای یکی از محدودیت‌ها (1 میلی آمپر) به راحتی قابل استفاده است. اندازه گیری جریان در حدود باقی مانده با ضرب قرائت در ضریب مربوطه 10، 100 یا 1000 است. در این صورت، محدوده اندازه گیری به 90 درصد محدوده قرائت می رسد که منجر به افزایش محسوس خطای اندازه گیری آن ها می شود. مقادیر فعلی که با خوانش های بخش های اولیه ترازو مطابقت دارد.

برنج. 5. مقیاس میلی‌مترهای مگنتوالکتریک چند حدی

به منظور بهبود دقت اندازه گیری در برخی دستگاه ها، مقادیر محدود کننده جریان های اندازه گیری شده از تعدادی اعداد 1، 5، 20، 100، 500 و غیره با استفاده از یک مقیاس مشترک با چندین ردیف انتخاب می شوند. از علائم عددی برای خواندن (شکل 5، a). گاهی اوقات مقادیر حدی از تعدادی اعداد 1، 3، 10، 30، 100 و غیره انتخاب می‌شوند، که امکان حذف خواندن در یک سوم اول مقیاس را فراهم می‌کند. با این حال، مقیاس باید دارای دو ردیف علامت باشد که به ترتیب در مضرب های 3 و 10 درجه بندی شده اند (شکل 5، ب).

تعویض شنت ها، لازم برای انتقال از یک حد اندازه گیری به حد دیگر، می تواند با استفاده از یک سوئیچ در صورت استفاده در تمام محدودیت های پایانه های ورودی مشترک (شکل 6) یا با استفاده از سیستمی از سوکت های تقسیم شده، نیمه ها انجام شود. که توسط یک دوشاخه فلزی سیم اندازه گیری به هم متصل می شوند (شکل 7). یکی از ویژگی های طرح ها در شکل. 6، b، و 7، b این است که شنت هر حد اندازه گیری شامل مقاومت های شنت سایر محدودیت های کمتر حساس است.

برنج. 6. طرح های میلیمتر چند حدی با سوئیچ برای محدودیت های اندازه گیری.

هنگام سوئیچ کردن تحت جریان حد اندازه گیری دستگاه، در صورتی که معلوم شود به طور خلاصه بدون شنت در مدار جریان اندازه گیری شده گنجانده شده است، آسیب به متر ممکن است. برای جلوگیری از این امر، طراحی کلیدها (شکل 6) باید انتقال از یک کنتاکت به کنتاکت دیگر را بدون قطع شدن مدار تضمین کند. بر این اساس، طراحی سوکت‌های اسپلیت (شکل 7) باید اجازه دهد که دوشاخه سیم اندازه‌گیری، هنگام روشن شدن، ابتدا با شنت و سپس با مدار متر بسته شود.

برنج. 7. طرح‌های میلی‌متر چند حدی با سوئیچینگ پلاگین و سوکت محدودیت‌های اندازه‌گیری.

به منظور محافظت از متر در برابر اضافه بارهای خطرناک، گاهی اوقات یک دکمه Kn با یک تماس NC به موازات آن قرار می گیرد (شکل 7، b). کنتور فقط با فشار دادن دکمه در مدار قرار می گیرد. یک راه موثر برای محافظت از کنتورهای حساس دور زدن آنها (در جهت جلو) با دیودهای نیمه هادی مخصوص انتخاب شده است. با این حال، در این مورد، نقض یکنواختی مقیاس ممکن است.

در مقایسه با دستگاه‌های دارای شنت قابل تغییر، دستگاه‌های چند بردی با شنت‌های جهانی قابل اعتمادتر در کار هستند. یک شنت یونیورسال گروهی از مقاومت ها است که به صورت سری به هم متصل شده اند که همراه با متر یک مدار بسته را تشکیل می دهند (شکل 8). برای اتصال به مدار مورد مطالعه از یک ترمینال منفی مشترک و یک ترمینال متصل به یکی از شیرهای شنت استفاده می شود. این دو شاخه موازی ایجاد می کند. به عنوان مثال، هنگامی که کلید B روی موقعیت 2 تنظیم می شود (شکل 8، a)، یک شاخه شامل مقاومت های بخش فعال شنت است که در شاخه دوم دارای مقاومت Rsh.d = Rsh.d = Rsh2 + Rsh3 است. ، مقاومت Rsh1 به صورت سری با متر متصل می شود. مقاومت Rsh.d باید به گونه ای باشد که در حد جریان اندازه گیری شده Ip، کل جریان انحراف Ii از متر عبور کند. به طور کلی

Rsh.d \u003d (Rsh + Ri) (Ii / Ip). (5)

که در آن Rsh = Rsh1 + Rsh2 + Rsh3 + ... امپدانس شنت است.

شنت جهانی به طور کلی عملکرد یک شنت عملیاتی را در حد 1 انجام می دهد که مربوط به کوچکترین مقدار حدی جریان اندازه گیری شده Iп1 است. مقاومت آن را می توان با فرمول (1) محاسبه کرد. اگر محدودیت های اندازه گیری انتخاب شده باشد Ip2 = = N12*Ip1. IP3 \u003d N23 * IP2؛ Ip4 \u003d N34 * Ip3 و غیره، سپس مقاومت بخش های جداگانه شنت با عبارات تعیین می شود:

Rsh2 + Rsh3 + Rsh4 + ... = Rsh / N12;

Rsh3 + Rsh4 + ... = Rsh/(N12*N23);

Rsh4 + ... = Rsh / (N12 * N23 * N34) و غیره. تفاوت مقاومت از دو برابری مجاور به شما امکان می دهد مقاومت اجزای جداگانه شنت Rsh1، Rsh2، Rsh3 و غیره را تعیین کنید.

برنج. 8. طرح های میلی متر چند برد با شنت جهانی

از عبارات بالا می توان دریافت که فاکتورهای انتقال N12، N23، N34 و غیره کاملاً با نسبت مقاومت های تک تک بخش های شنت تعیین می شوند و کاملاً مستقل از داده های متر هستند. بنابراین، همان شنت جهانی، متصل به موازات مترهای مختلف، محدودیت های خود را به همان تعداد بار تغییر می دهد. در این مورد، حد اندازه گیری اولیه با فرمول تعیین می شود

IP1 \u003d Ii * (Ri / Rsh + 1). (6)

از نمودارهای شکل. 8 نشان می دهد که در دستگاه های دارای شنت جهانی، محدودیت های اندازه گیری را می توان هم با کمک سوئیچ ها و هم با استفاده از سوکت های نوع معمول انتخاب کرد. قطع کنتاکت در این مدارها برای کنتور بی خطر است. اگر مقدار تقریبی جریانی که باید اندازه‌گیری شود ناشناخته است، قبل از اتصال دستگاه چند برد به مدار مورد مطالعه، بالاترین حد بالایی اندازه‌گیری باید تنظیم شود.

درجه بندی میلی آمپرمترها و آمپرمترهای مغناطیسی

کالیبراسیون یک ابزار اندازه گیری شامل تعیین ویژگی کالیبراسیون آن است، به عنوان مثال، رابطه بین مقادیر کمیت اندازه گیری شده و قرائت های دستگاه قرائت، که در قالب یک جدول، نمودار یا فرمول بیان می شود. در عمل، درجه بندی یک ابزار اشاره گر با رسم تقسیماتی در مقیاس آن تکمیل می شود که با مقادیر عددی خاصی از مقدار اندازه گیری شده مطابقت دارد.

برای دستگاه های مغناطیسی با مقیاس های یکنواخت، وظیفه اصلی کالیبراسیون ایجاد مطابقت تقسیم نهایی مقیاس با مقدار حدی مقدار اندازه گیری شده است، که می تواند با استفاده از مداری مشابه آنچه در شکل نشان داده شده است انجام شود. 3. دستگاهی که باید کالیبره شود به پایانه های 1 و 2 متصل می شود. با استفاده از رئوستات R در مدار تغذیه شده توسط منبع جریان مستقیم، مقدار حدی جریان Ip را روی دستگاه مرجع mA تنظیم کنید و نقطه را روی مقیاس علامت گذاری کنید. که فلش متر منحرف می شود و اگر دستگاه مدرج دارای یک حد باشد، هر نقطه نزدیک به توقف که حرکت اشاره گر را محدود می کند را می توان به عنوان نقطه پایانی مقیاس در نظر گرفت. در ابزارهای چند حدی با مقیاس‌های چندگانه، چنین انتخاب دلخواه پایان مقیاس را می‌توان تنها در یک حد، به عنوان حد اولیه، انجام داد.

اگر فلش در Ip فعلی در تقسیم نهایی مقیاس نباشد، دستگاه باید تنظیم شود. در سازهای تک محدود یا در حد اولیه یک ساز چند حدی، این تنظیم را می توان با استفاده از شنت مغناطیسی انجام داد. در غیاب دومی، تنظیم با تنظیم مقاومت شنت ها انجام می شود. اگر در جریان Ip فلش به تقسیم نهایی نرسد، مقاومت شنت Rsh باید افزایش یابد. هنگامی که فلش از مقیاس خارج می شود، مقاومت شنت کاهش می یابد.

هنگام کالیبره کردن ابزارهای چند بردی که بر اساس طرح های نشان داده شده در شکل. 6، b، 7، b و 8، شنت ها باید به ترتیب خاصی تنظیم شوند، با شروع مقاومت شنت Rsh، مطابق با بالاترین جریان محدود کننده Ip3. سپس مقاومت های شنت Rsh2 و Rsh1 به طور متوالی تنظیم می شوند. هنگام تعویض محدودیت ها، ممکن است نیاز به تعویض دستگاه مرجع باشد که حد بالای اندازه گیری آن در همه موارد باید برابر یا کمی بیشتر از مقدار حدی مقیاس مدرج باشد.

با دانستن موقعیت تقسیمات اولیه و نهایی یک مقیاس یکنواخت، تعیین موقعیت تمام تقسیمات میانی آسان است. با این حال، باید در نظر داشت که برای برخی از دستگاه های مغناطیسی، به دلیل نقص های طراحی یا ویژگی های مدار اندازه گیری، ممکن است تناسب دقیقی بین جابجایی زاویه ای اشاره گر و جریان اندازه گیری شده وجود نداشته باشد. بنابراین، توصیه می شود درجه بندی مقیاس را در چندین نقطه میانی با تغییر جریان با رئوستات R بررسی کنید. مقاومت Ro برای محدود کردن جریان در مدار عمل می کند.

کالیبراسیون باید با دستگاه کاملاً مونتاژ شده و در شرایط عملیاتی معمولی انجام شود. نقاط مرجع به دست آمده با یک مداد تیز شده (با شیشه برداشته شده از بدنه کنتور) روی سطح ترازو اعمال می شود یا مطابق با علائم ترازو ابزار موجود ثابت می شود. اگر ترازو قدیمی کنتور غیرقابل استفاده باشد ترازو جدیدی از کاغذ صاف ضخیم درست می کنند که با چسب مقاوم در برابر رطوبت به محل ترازو قدیمی چسبانده می شود. موقعیت ترازو جدید باید دقیقاً با موقعیت اشغال شده توسط ترازو قدیمی هنگام کالیبره کردن دستگاه مطابقت داشته باشد. با ترسیم ترازو با جوهر سیاه در مقیاس بزرگ شده و سپس تهیه یک فتوکپی از آن در اندازه مورد نیاز، نتایج خوبی حاصل می شود.

اصول کلی کالیبراسیون که در بالا مورد بحث قرار گرفت برای ابزارهای اندازه گیری اشاره گر برای اهداف مختلف قابل استفاده است.

ویژگی های اندازه گیری جریان مستقیم

برای اندازه گیری جریان، یک دستگاه (به عنوان مثال، یک میلی متر) به صورت سری به مدار مورد مطالعه متصل می شود. این منجر به افزایش مقاومت کل مدار و کاهش جریان جریان در آن می شود. درجه این کاهش (بر حسب درصد) با ضریب تأثیر میلی‌متر تخمین زده می‌شود

Vma \u003d 100 * Rma / (Rma + Rc)،

که در آن Rц مقاومت کل مدار بین نقاط اتصال دستگاه است (به عنوان مثال، پایانه های 1 و 2 در نمودار در شکل 3).

عدد و مخرج سمت راست فرمول را در مقدار جریان در مدار I ضرب می‌کنیم و با توجه به اینکه I * Rma افت ولتاژ در میلی‌متر Uma است و I (Rma + Rc) برابر emf است. E، اقدام در طرح مورد مطالعه، به دست می آوریم

Vma \u003d 100 * Uma / E.

در یک زنجیره پیچیده (شاخه ای) تحت e. d.s. E باید ولتاژ مدار باز بین نقاط قطعی که دستگاه باید به آن وصل شود را درک کنید.

مقدار محدود کننده ولتاژ Uma افت ولتاژ دستگاه به بالا است که باعث انحراف فلش آن به نقطه انتهایی مقیاس می شود. بنابراین، حداکثر مقدار ممکن ضریب نفوذ در هنگام استفاده از این دستگاه

Bp = 100Up/E. (7)

از فرمول های فوق چنین بر می آید که e کوچکتر. d.s. E، دستگاه بیشتر بر جریان اندازه گیری شده تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، اگر Up / E \u003d 0.1، سپس Vp \u003d 10٪، یعنی روشن کردن دستگاه می تواند باعث کاهش جریان در مدار 10٪ شود. در Up/E = 0.01، کاهش جریان از 1٪ تجاوز نمی کند. بنابراین، هنگام اندازه گیری جریان فیلامنت لوله های رادیویی یا جریان امیتر ترانزیستورها، باید انتظار تغییر قابل توجهی در جریان مدار نسبت به اندازه گیری جریان های آند، صفحه یا کلکتور داشت. همچنین بدیهی است که با محدودیت های اندازه گیری یکسان، جریان اندازه گیری شده کمتر تحت تأثیر دستگاه قرار می گیرد که با ولتاژ پایین تر مشخص می شود. در میلی‌مترهای چند حدی با شنت‌های قابل تغییر (شکل 6 و 7)، در تمام محدوده‌های اندازه‌گیری، حداکثر افت ولتاژ در دستگاه یکسان و برابر با ولتاژ انحراف کل کنتور است، یعنی Up \u003d Ui \ u003d Ii / Ri، و توان مصرفی دستگاه توسط مقدار محدود می شود

Pp = IiUi = Ip * Ii * Ri. بر حسب میلی‌متر با شنت‌های جهانی (شکل 8)، افت ولتاژ در سراسر دستگاه فقط در حد اولیه 1 برابر است با Ii * Ii. در سایر محدودیت‌ها، به مقدار Up ≈ Ii * (Rp + Rsh) افزایش می‌یابد. با افزایش توان مصرفی دستگاه در (Ri + Rsh) / R و بار)، زیرا مجموع افت ولتاژ روی متر و بخش شنت متصل به آن به صورت سری است. بنابراین، یک دستگاه با یک شنت جهانی، ceteris paribus، تأثیر قوی تری بر روی رژیم مدارهای مورد مطالعه نسبت به دستگاهی با شنت های سوئیچ دار دارد.

اگر مقاومت کل شنت جهانی Rsh >> Ri را در نظر بگیریم، آنگاه حد پایین میلی‌متر نزدیک به Ii خواهد بود، اما در سایر محدودیت‌ها، افت ولتاژ در دستگاه ممکن است بیش از حد زیاد باشد. اگر مقاومت Rsh را کوچک در نظر بگیریم، کوچکترین جریان محدود کننده Ip1 دستگاه افزایش می یابد. بنابراین، در هر مورد خاص، لازم است در مورد مقدار مجاز مقاومت شنت Rsh تصمیم گیری شود.

هنگامی که یک دستگاه مغناطیسی الکتریکی به مدار جریان ضربانی یا پالسی متصل می شود، برای اندازه گیری مولفه ثابت این جریان، لازم است یک خازن با ظرفیت بالا به موازات دستگاه متصل شود که دارای مقاومت برای جزء جریان متناوب است. که بسیار کمتر از مقاومت داخلی دستگاه Rma است. به منظور از بین بردن تأثیر ظرفیت ظرفیت دستگاه نسبت به بدنه تأسیسات مورد مطالعه، محل قرارگیری دستگاه در مدارهای فرکانس بالا به گونه ای انتخاب می شود که یکی از پایانه های آن مستقیماً یا از طریق آن متصل شود. یک خازن با ظرفیت بالا برای بدن.

در برخی موارد، شنت های دائمی در مدارهای مختلف دستگاه رادیو الکترونیکی مورد مطالعه گنجانده می شود که این امکان را به وجود می آورد که با استفاده از همان متر مغناطیسی، جریان های این مدارها را به نوبه خود بدون قطع شدن کنترل کرد.

وظیفه 1. محاسبه مدار یک میلیمتر با یک شنت جهانی (شکل 8) برای سه حد اندازه گیری: 0.2; 2 و 20 میلی آمپر با ضریب انتقال N = 10. دستگاه اندازه گیری دستگاه - میکرو آمپرمتر نوع M94 - دارای داده های زیر است: Ii = 150 μA = 0.15 میلی آمپر، Ri = 850 اهم، Ui = Ii / Ri = 0.128 V. برای هر حد، ولتاژ افت دستگاه در جریان محدود کننده و همچنین حداکثر تأثیر ممکن دستگاه بر جریان اندازه گیری شده را پیدا کنید، اگر e. d.s. E = 20 ولت.

1. در حد 1 (Ip1 = 0.2 میلی آمپر)، شنت به متر به طور کلی یک شنت جهانی است. مقاومت کل دومی، با فرمول (1)، Rsh = 2550 اهم تعیین می شود.

افت ولتاژ در سراسر دستگاه در جریان محدود Up1 = Ui = 0.128 V. حداکثر ضریب تاثیر ممکن میلی‌متر Vp1 = (Up1 / E) * 100 = 0.64٪.

2. برای حد 2 (Ip2 = 2 mA)، مقاومت بخش شنت شنت جهانی Rsh2+ Rsh3 = Rsh/N = 255 اهم است. بنابراین، مقاومت Rsh1 = Rsh - (Rsh2 + Rsh3) = 2295 اهم.

افت ولتاژ محدود کننده در دستگاه Up2 = Ii / (Ri + Rsh1) = 0.727 V. ضریب محدود کننده تأثیر Vp2 = 100 * Up2 / E = 3.63%.

3. برای محدودیت 3 (IP3 = 20 میلی آمپر) Rsh3 = Rsh / N 2 = 25.5 اهم. Rsh2 = 255-25.5 = 229.5 اهم. Up3 \u003d IP * (Ri + Rsh1 + Rsh2) \u003d 0.761 V. Vp3 \u003d 100 * n3 / E \u003d 3.80%.

وظیفه 2. مدار یک میلی‌متر را با یک شنت جهانی برای سه حد اندازه‌گیری محاسبه کنید: 5، 50 و 500 میلی‌آمپر. متر دستگاه - یک میکرو آمپرمتر از نوع M260M - دارای داده های زیر است: Ii = 500 μA، Ri = 150 اهم. اگر اندازه گیری های 5 و 50 میلی آمپر در مدارهایی انجام شود که در آنها e. d.s. نه کمتر از 200 ولت و در حد 500 میلی آمپر - در مدار رشته ای یک لوله رادیویی که توسط باتری با emf تغذیه می شود. 6 V.

پاسخ: Rsh \u003d 16.67 اهم؛ Rsh1 = 15 اهم؛ Rsh2= 1.5 اهم; Rsh3=0.17 اهم; Up1 = 75 mV; Vp1 = 0.037%؛ Up2 = 82.5 میلی ولت؛ Vp2 = 0.041%; Up3 = 83 mV; Vp3= 1.4%.

پاسخ: 1) Rsh1 = 16.67 اهم; Rsh2 = 1.52 0m; Rsh3=0.15 اهم; 2) Rsh1 = 15.15 اهم؛ Rsh2= 1.37 اهم; Rsh3 = 0.15 اهم.

میکرو آمپرمترهای ترانزیستوری DC

در صورت نیاز به اندازه گیری جریان های بسیار کوچک، بسیار کمتر از جریان انحراف کل I و متر مغناطیسی موجود، دومی همراه با تقویت کننده DC استفاده می شود. ساده ترین و مقرون به صرفه ترین تقویت کننده های ترانزیستوری دوقطبی هستند. تقویت جریان را می توان با روشن کردن ترانزیستورها در مدارهایی با یک امیتر مشترک و یک کلکتور مشترک به دست آورد، اما مدار اول ترجیح داده می شود، زیرا امپدانس ورودی کمتری را برای تقویت کننده فراهم می کند.

برنج. 9. طرح های میکرو آمپرمترهای DC تک ترانزیستوری

ساده ترین مدار یک میکرو آمپرمتر تک ترانزیستوری که از منبعی با emf تغذیه می شود. E \u003d 1.5 ... 4.5 V، نشان داده شده در شکل. 9a، خطوط جامد. جریان پایه Ib جریان اندازه گیری شده است، در یک مقدار اسمی مشخص که در آن، یک جریان Ik در مدار کلکتور جریان می یابد، برابر با کل جریان انحراف Ii متر I. Bst. به عنوان مثال، هنگام استفاده از یک ترانزیستور نوع GT115A با Vst = 60، و یک متر نوع M261 با جریان Ii = 500 μA، جریان نامی In = 500/60 ≈ 8.3 μA است. از آنجایی که رابطه بین جریان های Ik و Ib نزدیک به خطی است، مقیاس متر که در مقادیر جریان اندازه گیری شده کالیبره شده است، تقریباً یکنواخت خواهد بود (به استثنای یک بخش اولیه کوچک از مقیاس تا 10٪). از طول آن). با اتصال یک شنت انتخاب شده ویژه بین پایانه های ورودی، می توان جریان اندازه گیری محدود کننده را به مقدار مناسب برای محاسبات افزایش داد (به عنوان مثال، تا 10 μA).

در مدارهای واقعی میکرو آمپرمترهای ترانزیستوری، اقداماتی برای تثبیت حالت عملکرد و اصلاح انحرافات احتمالی آن انجام می شود. اول از همه، باز کردن مدار پایه ترانزیستور (به ویژه با افزایش ولتاژ تغذیه) غیرقابل قبول است، که می تواند در حین اندازه گیری اتفاق بیفتد. بنابراین، پایه از طریق یک مقاومت مقاومت کوچک به امیتر متصل می شود، یا همانطور که با خط چین در شکل نشان داده شده است. 9، a، با قطب منفی منبع از طریق یک مقاومت Rb با مقاومتی در حد صدها کیلو اهم. در مورد دوم، یک ولتاژ بایاس به پایه اعمال می شود که حالت عملکرد تقویت کننده را تنظیم می کند. سپس، به منظور تنظیم جریان نامی مورد نیاز (فرض کنید 10 μA برای مثال بالا)، یک مقاومت تنظیم Rsh \u003d (2 ... 5) Ri به موازات متر (یا به صورت سری با آن) متصل می شود.

لازم به ذکر است که در صورت عدم وجود جریان اندازه گیری شده، جریان اولیه کلکتور Ik.n از متر می گذرد و به 5-20 μA می رسد و به دلیل وجود جریان کلکتور معکوس کنترل نشده Ik.o و جریان در پایه است. مدار مقاومت Rb. عملکرد جریان Ik.n را می توان با صفر کردن سوزن کنتور با یک اصلاح کننده مکانیکی دستگاه جبران کرد. با این حال، انجام یک تنظیم صفر الکتریکی قبل از شروع اندازه‌گیری منطقی‌تر است، به عنوان مثال، با استفاده از یک باتری کمکی E0 و یک رئوستات R0 = (5 ... 10) رند، ایجاد یک جریان جبرانی I0 در مدار متر، برابر با مقدار، اما در جهت معکوس به فعلی Iк. n. به جای دو منبع تغذیه، می توان از یکی استفاده کرد (شکل 9، ب)، با اتصال موازی یک تقسیم کننده ولتاژ از دو مقاومت R1 و R2 با مقاومت های مرتبه صدها اهم. در این حالت یک مدار پل DC تشکیل می شود (به روش پل برای اندازه گیری مقاومت الکتریکی مراجعه کنید) که با تغییر مقاومت یکی از بازوها (R0) متعادل می شود.

نیاز به پیچیده کردن مدار اصلی تقویت کننده تک ترانزیستوری منجر به این واقعیت می شود که افزایش جریان

Ki = Ui/In (8)

معلوم می شود که کمتر از ضریب انتقال جریان Vst ترانزیستور استفاده شده است. علاوه بر این، عملکرد قابل اعتماد یک میکروآمپرمتر ترانزیستوری تنها در صورتی قابل اطمینان است که Ki<< Вст.

همانطور که می دانید، پارامترهای ترانزیستور به طور قابل توجهی به دمای محیط بستگی دارد. تغییر در حالت دوم منجر به نوسانات خود به خودی (رانش) جریان معکوس کلکتور Ik.o می شود که در ترانزیستورهای ژرمانیومی به ازای هر 10 کیلو افزایش دما تقریباً 2 برابر افزایش می یابد. این باعث تغییر قابل توجهی در بهره جریان Ki و امپدانس ورودی تقویت کننده می شود که می تواند منجر به نقض کامل ویژگی های کالیبراسیون دستگاه شود. همچنین باید تغییر برگشت ناپذیر پارامترها ("پیری") ترانزیستورها را که در طول زمان مشاهده می شود در نظر گرفت که نیاز به تأیید دوره ای و اصلاح ویژگی های کالیبراسیون دستگاه ترانزیستور را ایجاد می کند.

اگر قبل از شروع اندازه گیری ها بتوان تغییر Iк.o فعلی را تا حدی با تنظیم صفر جبران کرد، باید اقدامات ویژه ای برای تثبیت بهره Ki انجام شود. بنابراین، بایاس به پایه (شکل 9، b) از طریق یک تقسیم کننده ولتاژ از مقاومت های Rb1 و Rb2 تامین می شود و ترمیستور با ضریب دمایی منفی مقاومت گاهی اوقات به عنوان دومی استفاده می شود. ترمیستور را می توان با دیود D که موازی با مقاومت Rb1 متصل است جایگزین کرد. با افزایش دما، مقاومت معکوس دیود کاهش می یابد، که منجر به چنین توزیع مجدد ولتاژ بین الکترودهای ترانزیستور می شود که با افزایش جریان کلکتور مقابله می کند. بازخورد منفی بین کلکتور و پایه نیز در همین جهت عمل می کند که به دلیل اتصال به کلکتور (و نه منهای منبع تغذیه) خروجی مقاومت Rb2 ظاهر می شود. موثرترین اثر توسط بازخورد منفی ایجاد می شود که زمانی رخ می دهد که یک مقاومت Re در مدار امیتر گنجانده شود.

بهبود پایداری تقویت کننده از طریق استفاده از یک بازخورد منفی به اندازه کافی عمیق منجر به نسبت کمی از ضرایب Ki/Bst می شود. بنابراین، برای به دست آوردن یک بهره Ki برابر با چند ده، لازم است یک ترانزیستور ژرمانیومی برای میکرو آمپرمتر با ضریب انتقال جریان بالا انتخاب شود: Vst = 120...200.

در میکروآمپرمترها می توان از ترانزیستورهای سیلیکونی استفاده کرد که در مقایسه با ترانزیستورهای ژرمانیومی دارای پارامترهایی هستند که هم از نظر زمان و هم در رابطه با اثرات دما پایدارتر هستند. با این حال، ضریب Bst برای ترانزیستورهای سیلیکونی معمولاً کوچک است. می توان آن را با استفاده از یک مدار ترانزیستور مرکب افزایش داد (شکل 9، ج). دومی دارای ضریب انتقال جریان Vst تقریباً برابر حاصلضرب ضرایب مربوط به ترانزیستورهای سازنده آن است، یعنی Vst ≈ Vst1*Vst2. با این حال، جریان کلکتور معکوس یک ترانزیستور کامپوزیت:

Ik.o ≈ Ik.o2 + Bst2*Ik.o1

به طور قابل توجهی از جریان های مربوط به اجزای آن فراتر می رود و در معرض نوسانات دمایی قابل توجهی است که منجر به نیاز به تثبیت حالت تقویت کننده می شود.

هنگامی که تقویت کننده آن بر اساس یک مدار متعادل با دو ترانزیستور معمولی یا مرکب ساخته شده باشد، که مخصوصاً برای هویت پارامترهای آنها (اول از همه، برای برابری تقریبی) انتخاب شده است، دستیابی به پایداری بالایی در عملکرد یک میکرو آمپرمتر آسان تر است. ضرایب Vst و جریان Ik.o). یک نمودار معمولی از چنین دستگاهی با عناصر تثبیت و اصلاح در شکل نشان داده شده است. 10. از آنجایی که جریان های کلکتور اولیه ترانزیستورها تقریباً به یک اندازه به دما و ولتاژ تغذیه وابسته هستند و در جهات مخالف هم از کنتور عبور می کنند و یکدیگر را جبران می کنند، پایداری موقعیت صفر سوزن کنتور و یکنواختی مقیاس آن افزایش می یابد. . بازخورد منفی عمیق، ارائه شده توسط مقاومت های Re و Rb.k، پایداری بهره جریان را افزایش می دهد. مدار متعادل همچنین حساسیت میکروآمپرمتر را افزایش می دهد، زیرا جریان اندازه گیری شده پتانسیل هایی از علائم مختلف را در الکترودهای ورودی هر دو ترانزیستور ایجاد می کند. در نتیجه مقاومت داخلی یک ترانزیستور افزایش می یابد و دیگری کاهش می یابد که عدم تعادل محل DC را افزایش می دهد که در مورب آن I متر متصل است.

هنگام تنظیم یک میکرو آمپرمتر متعادل با پتانسیومتر تنظیم Rk، پتانسیل کلکتورها برابر می شود، که با عدم خوانش کنتور در هنگام اتصال کوتاه پایانه های ورودی کنترل می شود. تنظیم صفر در حین کار توسط پتانسیومتر Rb با یکسان سازی جریان های پایه با باز بودن پایانه های ورودی انجام می شود. باید در نظر داشت که این دو تنظیم به یکدیگر وابسته هستند و هنگام اشکال زدایی دستگاه، باید چندین بار به نوبه خود تکرار شوند.

برنج. 10. مدار متعادل میکرو آمپرمتر ترانزیستوری

مقاومت ورودی میکرو آمپرمتر Rmka عمدتاً با مقاومت کل R = Rb1 + Rb2 + R6 تعیین می شود که بین پایه های ترانزیستورها عمل می کند و تقریباً (0.8 ... 0.9) * R است. تعیین دقیق آن، و همچنین جریان محدود کننده نامی در، باید به صورت تجربی انجام شود. تنظیم مقدار مورد نیاز جریان نامی با استفاده از یک زنجیره مقاومت شنت، که مقاومت آن باید هنگام تعیین مقاومت ورودی Rmka در نظر گرفته شود، راحت است.

پایداری مقاومت ورودی امکان گسترش حد اندازه گیری را در جهت کاهش حساسیت با استفاده از شنت ها فراهم می کند. مقاومت شنت مورد نیاز برای به دست آوردن حداکثر جریان اندازه گیری شده Iп،

Rsh.p \u003d Rmka * In / (Ip - In) \u003d Rmka * Ii / (Ki * Ip - Ii) (9)

با داده های عددی نشان داده شده در نمودار و استفاده از ترانزیستورهای با Vst ≈ 150، میکروآمپرمتر متعادل دارای بهره Ki ≈ 34 است و می تواند با استفاده از یک مقاومت تنظیم Rm بر جریان نامی In = 10 μA تنظیم شود. در صورت نیاز به بدست آوردن جریان نامی تقریباً 1 μA، تقویت کننده با مرحله دوم تکمیل می شود، که اغلب مطابق مدار پیرو امیتر انجام می شود، که تطبیق امپدانس خروجی تقویت کننده با مقاومت کم را آسان تر می کند. از AND متر.

واحد اصلی اندازه گیری ولتاژ الکتریکی ولت است. بسته به قدر، ولتاژ را می توان در اندازه گیری کرد ولت(AT)، کیلو ولت(1 کیلوولت = 1000 ولت)، میلی ولت(1 میلی ولت = 0.001 ولت)، میکرو ولت(1 uV = 0.001mV = 0.000001 V). در عمل، اغلب، باید با ولت و میلی ولت سر و کار داشت.

دو نوع اصلی ولتاژ وجود دارد - دائمیو متغیر. باتری ها منبع ولتاژ ثابت هستند. منبع ولتاژ متناوب می تواند مثلاً ولتاژ شبکه برق یک آپارتمان یا خانه باشد.

برای اندازه گیری ولتاژ استفاده می شود ولت متر. ولت متر هستند شرکت کنندگان(آنالوگ) و دیجیتال.

تا به امروز ، ولت مترهای اشاره گر نسبت به دیجیتالی پایین تر هستند ، زیرا استفاده از دومی راحت تر است. اگر هنگام اندازه گیری با یک ولت متر اشاره گر، قرائت های ولتاژ باید بر روی یک مقیاس محاسبه شود، سپس برای یک دیجیتال، نتیجه اندازه گیری بلافاصله روی نشانگر نمایش داده می شود. و از نظر ابعاد دستگاه اشاره گر به دیجیتال ضرر می کند.

اما این بدان معنا نیست که از دستگاه های اشاره گر اصلا استفاده نمی شود. برخی از فرآیندها وجود دارند که با دستگاه دیجیتال قابل مشاهده نیستند، بنابراین در شرکت‌های صنعتی، آزمایشگاه‌ها، تعمیرگاه‌ها و غیره از گردونه‌ها استفاده می‌شود.

در نمودارهای مدار الکتریکی، یک ولت متر با دایره ای با حرف لاتین بزرگ نشان داده می شود. V" داخل. در کنار نماد ولت متر، علامت آن " PU” و شماره سریال موجود در طرح. مثلا. اگر دو ولت متر در مدار وجود داشته باشد، در نزدیکی اول می نویسند " PU 1"، و در مورد دوم" PU 2».

هنگام اندازه گیری ولتاژ مستقیم، نمودار قطبیت اتصال ولت متر را نشان می دهد، اما اگر ولتاژ متناوب اندازه گیری شود، قطبیت اتصال نشان داده نمی شود.

ولتاژ بین اندازه گیری می شود دو نقطهمدارها: در مدارهای الکترونیکی بین مثبتو منفیقطب ها، در مدارهای الکتریکی بین فازو صفر. ولت متر متصل است موازی با منبع ولتاژیا به موازات زنجیره- یک مقاومت، لامپ یا بار دیگری که برای اندازه گیری ولتاژ لازم است:

اتصال یک ولت متر را در نظر بگیرید: در مدار بالایی، ولتاژ روی یک لامپ اندازه گیری می شود. HL1و در عین حال روی منبع تغذیه GB1. در نمودار زیر، ولتاژ در سراسر لامپ اندازه گیری شده است. HL1و مقاومت R1.

قبل از اندازه گیری ولتاژ، آن را تعیین کنید چشم اندازو تقریبی مقدار. واقعیت این است که برای ولت متر، قسمت اندازه گیری تنها برای یک نوع ولتاژ طراحی شده است و این نتایج اندازه گیری متفاوتی را به همراه دارد. یک ولت متر برای اندازه گیری ولتاژ مستقیم ولتاژ متناوب را نمی بیند و یک ولت متر برای ولتاژ متناوب، برعکس، می تواند ولتاژ مستقیم را اندازه گیری کند، اما قرائت های آن دقیق نخواهد بود.

دانستن مقدار تقریبی ولتاژ اندازه گیری شده نیز ضروری است، زیرا ولت مترها در محدوده ولتاژ کاملاً تعریف شده کار می کنند و اگر در انتخاب محدوده یا مقدار اشتباه کنید، دستگاه ممکن است آسیب ببیند. مثلا. محدوده اندازه گیری ولت متر 0 ... 100 ولت است، به این معنی که ولتاژ فقط در این محدوده ها قابل اندازه گیری است، زیرا هنگام اندازه گیری ولتاژ بالای 100 ولت، دستگاه از کار می افتد.

علاوه بر دستگاه هایی که تنها یک پارامتر (ولتاژ، جریان، مقاومت، خازن، فرکانس) را اندازه گیری می کنند، دستگاه های چند منظوره نیز وجود دارند که تمام این پارامترها را در یک دستگاه اندازه گیری می کنند. چنین وسیله ای نامیده می شود آزمایشکننده(بیشتر نشانگرها) یا مولتی متر دیجیتال.

ما به تستر نمی پردازیم، این موضوع مقاله دیگری است، اما بلافاصله به یک مولتی متر دیجیتال می رویم. در بیشتر موارد، مولتی مترها می توانند دو نوع ولتاژ را در محدوده 0 ... 1000 ولت اندازه گیری کنند. برای سهولت اندازه گیری، هر دو ولتاژ به دو بخش و در بخش ها به زیر محدوده تقسیم می شوند: ولتاژ ثابت دارای پنج زیر محدوده، ولتاژ متناوب دارای دو محدوده است.

هر زیر محدوده حداکثر حد اندازه گیری خود را دارد که با یک مقدار عددی نشان داده می شود: 200 متر, 2 ولت, 20 ولت, 200 ولت, 600 ولت. مثلا. در حد "200 ولت"، ولتاژ در محدوده 0 ... 200 ولت اندازه گیری می شود.

در حال حاضر فرآیند اندازه گیری.

1. اندازه گیری ولتاژ DC.

ابتدا تعریف می کنیم چشم اندازولتاژ اندازه گیری شده (DC یا AC) و سوئیچ را به بخش مورد نظر منتقل کنید. به عنوان مثال، بیایید یک باتری انگشتی را در نظر بگیریم که ولتاژ ثابت آن 1.5 ولت است. ما بخش ولتاژ ثابت را انتخاب می کنیم و در آن حد اندازه گیری "2V" است که محدوده اندازه گیری آن 0 ... 2 ولت است.

سیم های تست باید مطابق شکل زیر در سوکت ها وارد شوند:

قرمزکاوشگر نامیده می شود مثبت، و در سوکت مقابل قرار می گیرد که نمادهای پارامترهای اندازه گیری شده نشان داده شده است: "VΩmA";
سیاهدیپستیک نامیده می شود منفییا عمومیو در سوکت قرار می گیرد که در مقابل آن نماد "COM" قرار دارد. تمام اندازه گیری ها نسبت به این پروب انجام می شود.

با کاوشگر مثبت، قطب مثبت باتری را لمس می کنیم، و با قطب منفی - منفی. نتیجه اندازه گیری 1.59 ولت بلافاصله روی نشانگر مولتی متر قابل مشاهده است. همانطور که می بینید، همه چیز بسیار ساده است.

حالا یک نکته ظریف دیگر. اگر پروب های روی باتری تعویض شوند، علامت منفی در جلوی دستگاه ظاهر می شود که نشان می دهد قطبیت اتصال مولتی متر معکوس شده است. علامت منفی می تواند در فرآیند تنظیم مدارهای الکترونیکی بسیار راحت باشد، زمانی که شما نیاز به تعیین لاستیک های مثبت یا منفی روی برد دارید.

خوب، اکنون گزینه ای را در نظر بگیرید که مقدار ولتاژ ناشناخته است. بیایید یک باتری انگشتی را به عنوان منبع ولتاژ بگذاریم.

فرض کنید ولتاژ باتری را نمی دانیم و برای اینکه دستگاه نسوزد، اندازه گیری را از حداکثر حد "600 ولت" شروع می کنیم، که مربوط به محدوده اندازه گیری 0 ... 600 ولت است. با پروب های مولتی متر، قطب های باتری را لمس می کنیم و روی نشانگر نتیجه اندازه گیری را برابر با " می بینیم. 001 ". این ارقام نشان می دهد که ولتاژ وجود ندارد یا مقدار آن خیلی کم است یا محدوده اندازه گیری خیلی زیاد است.

پایین می رویم. سوئیچ را به موقعیت "200 ولت" تغییر می دهیم که مربوط به محدوده 0 ... 200 ولت است و قطب های باتری را با پروب ها لمس می کنیم. اندیکاتور خوانش های برابر با " را نشان داد 01,5 ". در اصل ، این قرائت ها قبلاً کافی است تا بگوییم ولتاژ باتری AA 1.5 ولت است.

با این حال، صفر جلو نشان می دهد که ولتاژ را حتی کمتر کنید و با دقت بیشتری اندازه گیری کنید. ما تا حد "20 ولت" کاهش می دهیم، که مربوط به محدوده 0 ... 20 ولت است، و دوباره اندازه می گیریم. نمایشگر نشان می دهد " 1,58 ". اکنون می توان با دقت گفت که ولتاژ یک باتری انگشتی 1.58 ولت است.

به این ترتیب، بدون اطلاع از بزرگی ولتاژ، آن را پیدا می کنند و به تدریج از حد اندازه گیری بالا به یک حد پایین کاهش می یابد.

همچنین شرایطی وجود دارد که هنگام اندازه گیری، واحد " 1 ". واحد سیگنال می دهد که ولتاژ یا جریان اندازه گیری شده بالاتر از حد اندازه گیری انتخاب شده است. مثلا. اگر ولتاژ 3 ولت را در حد "2 ولت" اندازه گیری کنید، یک واحد روی نشانگر ظاهر می شود، زیرا محدوده اندازه گیری این حد فقط 0 ... 2 ولت است.

یک محدودیت دیگر "200 متر" با محدوده اندازه گیری 0 ... 200 میلی ولت وجود دارد. این محدودیت برای اندازه گیری ولتاژهای بسیار کوچک (میلی ولت) طراحی شده است که گاهی اوقات هنگام تنظیم نوعی طراحی رادیویی آماتور با آن مواجه می شویم.

2. اندازه گیری ولتاژ AC.

فرآیند اندازه گیری ولتاژ AC هیچ تفاوتی با اندازه گیری ولتاژ DC ندارد. تنها تفاوت این است که برای ولتاژ متناوب، قطبیت پروب ها مورد نیاز نیست.

بخش ولتاژ AC به دو زیر محدوده تقسیم می شود 200 ولتو 600 ولت.
در حد "200 ولت" می توانید مثلاً ولتاژ خروجی سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتورهای کاهنده یا هر ولتاژ دیگری در محدوده 0 ... 200 ولت را اندازه گیری کنید. در حد "600 ولت" می توانید ولتاژهای 220 ولت، 380 ولت، 440 ولت یا هر ولتاژ دیگری در محدوده 0 ... 600 ولت را اندازه گیری کنید.

به عنوان مثال، اجازه دهید ولتاژ یک شبکه خانگی 220 ولت را اندازه گیری کنیم.
سوئیچ را به موقعیت "600 ولت" منتقل می کنیم و پروب های مولتی متر را در خروجی قرار می دهیم. نشانگر بلافاصله نتیجه اندازه گیری 229 ولت را نشان داد. همانطور که می بینید، همه چیز بسیار ساده است.

و یک لحظه
قبل از اندازه گیری ولتاژ بالا، همیشه یک بار دیگر مطمئن شوید که عایق پروب ها و سیم های ولت متر یا مولتی متر در شرایط خوبی قرار دارد. و همچنین محدودیت اندازه گیری انتخاب شده را بررسی کنید. و فقط پس از تمام این عملیات، اندازه گیری ها را انجام دهید. به این ترتیب خود و دستگاه را از غافلگیری غیرمنتظره نجات خواهید داد.

و اگر چیزی مبهم باقی ماند، ویدیو را تماشا کنید، که اندازه گیری ولتاژ و جریان را با استفاده از یک مولتی متر نشان می دهد.

. جارییا قدرت فعلیتعداد الکترون هایی که از یک نقطه یا عنصر مدار در یک ثانیه عبور می کنند را تعیین کنید. بنابراین، برای مثال، در هر ثانیه حدود 2,000,000,000,000,000 (دو تریلیون) الکترون از رشته یک لامپ جیبی در حال سوختن عبور می کند. با این حال، در عمل، این تعداد الکترون ها نیست که اندازه گیری می شود، بلکه حرکت آنها است که در بیان می شود آمپر(ولی).

آمپر- این یک واحد جریان الکتریکی است که به افتخار فیزیکدان و ریاضیدان فرانسوی A. Ampère که برهمکنش رساناها با جریان را مطالعه کرد، نامگذاری شد. به طور تجربی ثابت شده است که در جریان 1A حدود 6250000000000000 الکترون از یک نقطه یا عنصر مدار عبور می کند.

علاوه بر آمپر، واحدهای کوچکتر قدرت جریان نیز استفاده می شود: میلی آمپر(mA) برابر با 0.001 A و میکرو آمپر(μA) برابر با 0.000001 A یا 0.001 میلی آمپر است. از این رو: 1 A = 1000 mA = 1,000,000 µA.

1. وسیله ای برای اندازه گیری قدرت جریان.

مانند ولتاژ، جریان است مقدار ثابتو متغیر. ابزارهای مورد استفاده برای اندازه گیری جریان نامیده می شوند آمپر متر, میلی‌مترو میکرو آمپرمترها. درست مانند ولت متر، آمپرمترها هم هستند مشارکتو دیجیتال.

در نمودارهای الکتریکی، دستگاه ها با یک دایره و یک حرف در داخل نشان داده می شوند: ولی(آمپر متر) mA(میلی‌متر) و uA(میکرو آمپرمتر). در کنار نماد آمپرمتر، علامت آن " PA” و شماره سریال موجود در طرح. مثلا. اگر دو آمپرمتر در مدار وجود داشته باشد، در نزدیکی اولین آمپرمتر می نویسند " PA1"، و در مورد دوم" PA2».

برای اندازه گیری جریان، آمپرمتر روشن می شود. مستقیماً در مدار به صورت سری با باریعنی مدار منبع تغذیه بار را قطع کند. بنابراین، آمپرمتر در زمان اندازه گیری، به عنوان یک عنصر دیگر از مدار الکتریکی که جریان از آن عبور می کند، می شود، اما در عین حال، آمپرمتر هیچ تغییری در مدار ایجاد نمی کند. شکل زیر نموداری از گنجاندن یک میلی‌متر در مدار قدرت یک لامپ رشته‌ای را نشان می‌دهد.

همچنین باید به خاطر داشت که آمپرمترها در محدوده های مختلف (مقیاس) موجود هستند و اگر هنگام اندازه گیری از دستگاهی با برد کمتر نسبت به مقدار اندازه گیری شده استفاده کنید، ممکن است دستگاه آسیب ببیند. مثلا. محدوده اندازه گیری میلی آمپر 0 ... 300 میلی آمپر است، به این معنی که جریان فقط در این محدوده ها اندازه گیری می شود، زیرا هنگام اندازه گیری جریان بالای 300 میلی آمپر، دستگاه از کار می افتد.

2. اندازه گیری قدرت جریان با مولتی متر.

اندازه گیری جریان با مولتی متر عملاً هیچ تفاوتی با اندازه گیری با آمپرمتر یا میلی متر معمولی ندارد. تنها تفاوت این است که یک دستگاه معمولی فقط یک محدوده اندازه گیری دارد که برای حداکثر مقدار جریان مشخص طراحی شده است، در حالی که یک مولتی متر دارای چندین محدوده است و قبل از اندازه گیری باید تعیین کرد که در حال حاضر از کدام محدوده استفاده شود.

مولتی مترهای معمولی، نه مولتی مترهای حرفه ای، برای اندازه گیری جریان مستقیم طراحی شده اند و دارای چهار زیر محدوده هستند که در سطح خانگی کاملاً کافی است. هر زیر محدوده حداکثر حد اندازه گیری خود را دارد که با یک مقدار عددی نشان داده می شود: 2 متر, 20 متر, 200 متر, 10A. مثلا. در حد " 20 متر» امکان اندازه گیری جریان مستقیم در محدوده 0…20 میلی آمپر وجود دارد.

به عنوان مثال، اجازه دهید جریان مصرف شده توسط یک LED معمولی را اندازه گیری کنیم. برای انجام این کار، مداری متشکل از یک منبع ولتاژ (باتری AAA) را جمع آوری می کنیم. GB1و LED VD1و مولتی متر را در قطع مدار روشن کنید RA1. اما قبل از گنجاندن مولتی متر در مدار، اجازه دهید آن را برای اندازه گیری ها آماده کنیم.

پروب های اندازه گیری را همانطور که در شکل نشان داده شده است در سوکت های مولتی متر قرار می دهیم:

قرمزدیپستیک نامیده می شود مثبت، و در سوکتی که در مقابل آن نمادهای پارامترهای اندازه گیری شده نشان داده می شود وارد می شود: « VΩmA»;
سیاهمیله اندازه گیری است منفییا عمومیو داخل سوکت قرار می گیرد که روبروی آن نوشته شده است COM". تمام اندازه گیری ها نسبت به این پروب انجام می شود.

در بخش اندازه گیری DC، حد را انتخاب کنید " 2 متر"، که محدوده اندازه گیری آن 0 ... 2 میلی آمپر است. پروب های مولتی متر را طبق نمودار وصل می کنیم و سپس برق می زنیم. LED روشن شد و مصرف جریان آن 1.74 میلی آمپر بود. این، در اصل، کل فرآیند اندازه گیری است.

با این حال، این گزینه اندازه گیری زمانی مناسب است که مصرف فعلی مشخص باشد. در عمل، زمانی که لازم است جریان در بخشی از مدار اندازه گیری شود، که مقدار آن ناشناخته یا تقریباً مشخص است، اغلب موقعیتی پیش می آید. در چنین حالتی، اندازه گیری از بالاترین حد شروع می شود.

فرض کنید مصرف فعلی LED ناشناخته است. سپس سوئیچ را به حد مجاز ترجمه می کنیم. 200 متر” که مربوط به محدوده 0 ... 200 میلی آمپر است و پس از آن پروب های مولتی متر را به مدار متصل می کنیم.

سپس ولتاژ اعمال می کنیم و به قرائت مولتی متر نگاه می کنیم. در این مورد، قرائت های کنونی " 01,8 ” یعنی 1.8 میلی آمپر. با این حال، صفر جلو نشان می دهد که شما می توانید تا حد پایین بروید. 20 متر».

برق را قطع می کنیم. ما سوئیچ را به حد مجاز منتقل می کنیم " 20 متر". برق را روشن کنید و دوباره اندازه گیری را انجام دهید. خوانش 1.89 میلی آمپر بود.

اغلب موقعیتی وجود دارد که هنگام اندازه گیری جریان یا ولتاژ، صفحه نمایش نشان می دهد واحد. واحد نشان می دهد که یک حد اندازه گیری پایین انتخاب شده است و کمتر از مقدار پارامتر اندازه گیری شده است. در این مورد، باید به حد بالا بروید.

همچنین ممکن است لحظه ای وجود داشته باشد که جریان اندازه گیری شده بیشتر از 200 میلی آمپر باشد و لازم است به حد اندازه گیری بروید. 10A". با این حال، یک نکته ظریف در اینجا وجود دارد که باید به خاطر بسپارید. علاوه بر این واقعیت که سوئیچ به حد مجاز منتقل شده است " 10A"، همچنین لازم است پروب مثبت (قرمز) را به سمت چپ ترین سوکت تنظیم کنید، که در مقابل آن مقدار الفبای عددی "10A" است، که نشان می دهد این سوکت برای اندازه گیری جریان های بالا طراحی شده است.

و مشاوره بیشتر آن را به یک قانون تبدیل کنید: هنگامی که تمام اندازه گیری ها را در حد مجاز به پایان رساندید « 10A» فوراً پروب مثبت (قرمز) را در محل معمولی خود تنظیم کنید. این باعث صرفه جویی در اعصاب، پروب ها و مولتی متر شما می شود.

خب، در اصل، این تمام چیزی است که می خواستم در مورد اندازه گیری جریان با مولتی متر بگویم. نکته اصلی درک این است که وقتی ولت متر وصل می شود به موازات بارگذارییا منبع ولتاژ، در حالی که هنگام اندازه گیری جریان، آمپرمتر مستقیم به مدار متصل می شودو جریانی از آن عبور می کند که عناصر مدار را تغذیه می کند.

خوب، به عنوان تلفیقی از آنچه خوانده ام، پیشنهاد می کنم ویدیویی را تماشا کنید که در آن با استفاده از مثال مدارها، در مورد اندازه گیری ولتاژ و جریان با مولتی متر می گوید.

هنگام بررسی مدارهای الکتریکی قدرت، اغلب اندازه گیری قدرت جریان ضروری می شود. برای اندازه گیری مقدار جریان مستقیم، به عنوان یک قاعده، از یک شنت مقاومت استفاده می شود که به صورت سری با بار متصل می شود، ولتاژی که در دو طرف آن متناسب با جریان است. با این حال، اگر نیاز به اندازه‌گیری جریان‌های بالا وجود داشته باشد، یک شنت با قدرت چشمگیر مورد نیاز خواهد بود، بنابراین توصیه می‌شود از روش‌های اندازه‌گیری دیگر استفاده کنید.

در این راستا، من این ایده را داشتم که یک جریان سنج بر اساس سنسور هال مونتاژ کنم. طرح آن در شکل نشان داده شده است.

ویژگی های آمپرمتر:

• اندازه گیری جریان AC یا DC بدون تماس الکتریکی با مدار
• اندازه گیری جریان واقعی RMS (RMS واقعی) بدون توجه به شکل موج، و همچنین حداکثر مقدار در هر دوره (تقریباً 0.5 ثانیه)
• خروجی اطلاعات به نمایشگر LCD کاراکتری
• دو حالت اندازه گیری (تا 10 آمپر و تا 50 آمپر)

این طرح به شرح زیر عمل می کند. یک سیم با جریان در داخل حلقه فریت قرار دارد و در عین حال میدان مغناطیسی ایجاد می کند که بزرگی آن با شدت جریان نسبت مستقیم دارد. یک سنسور اثر هال که در شکاف هوای هسته قرار دارد، القای میدان را به ولتاژ تبدیل می‌کند و این ولتاژ به تقویت‌کننده‌های عملیاتی اعمال می‌شود. برای رساندن سطوح ولتاژ از سنسور به محدوده ولتاژ ورودی ADC، آپ امپ مورد نیاز است. داده های دریافتی توسط میکروکنترلر پردازش شده و بر روی صفحه نمایش LCD نمایش داده می شود.

محاسبه اولیه طرح

حلقه R20*10*7 ساخته شده از مواد N87 به عنوان هسته استفاده شد. سنسور هال - SS494B.

با کمک یک سوهان سوزنی، شکافی با چنین ضخامتی در حلقه ماشینکاری می شود تا سنسور در آنجا قرار گیرد، یعنی حدود 2 میلی متر. در این مرحله می توان حساسیت سنسور به جریان و حداکثر جریان اندازه گیری شده را تقریباً تخمین زد.

نفوذپذیری معادل یک هسته با شکاف تقریباً برابر است با نسبت طول خط مغناطیسی به اندازه شکاف:

سپس، با جایگزینی این مقدار به فرمول محاسبه القاء در هسته و ضرب همه آن در حساسیت سنسور، وابستگی ولتاژ خروجی سنسور به قدرت جریان را پیدا می کنیم:

اینجا K B- حساسیت سنسور به القای میدان مغناطیسی، بیان شده در V / T (برگرفته از برگه داده).

مثلا در مورد من لساعت= 2 میلی متر = 0.002 متر،K B= 5 mV/Gauss = 50 V/T،از جایی که می گیریم:

حساسیت واقعی به جریان برابر است 0.03V/Aیعنی محاسبه بسیار دقیق است.

با توجه به برگه داده در SS494B، حداکثر اندوکتانس اندازه گیری شده توسط سنسور 420 گاوس است، بنابراین حداکثر جریان اندازه گیری شده:

عکس سنسور در شکاف:

محاسبه مدارهای آپ امپ

آمپرمتر دارای دو کانال است: حداکثر 10 A (23 خروجی MK) و تا 50 A (24 خروجی MK). مولتی پلکسر ADC تغییر حالت را انجام می دهد.

ولتاژ مرجع داخلی به عنوان ولتاژ مرجع ADC انتخاب شده است، بنابراین سیگنال باید به محدوده 0 - 2.56 V برسد. هنگام اندازه گیری جریان های ± 10 A، ولتاژ سنسور 2.5 ± 0.3 V است، بنابراین، آن است. لازم است آن را تقویت و جابجا کنیم تا نقطه صفر دقیقاً در وسط محدوده ADC باشد. برای این کار از op-amp IC2:A استفاده می شود که به عنوان یک تقویت کننده غیر معکوس گنجانده شده است. ولتاژ در خروجی آن با معادله توصیف می شود:

در اینجا، R2 به معنای R2 و P2 است که به صورت سری و R3 به ترتیب R3 و P3 به هم متصل شده اند تا بیان خیلی دست و پا گیر به نظر نرسد. برای یافتن مقاومت مقاومت ها، معادله را دو بار می نویسیم (برای جریان های -10A و +10A):

ما ولتاژ را می دانیم

با تنظیم R4 برابر با 20 کیلو اهم، سیستمی متشکل از دو معادله بدست می آوریم که متغیرهای R2 و R3 هستند. راه حل سیستم را می توان به راحتی با استفاده از بسته های ریاضی مانند MathCAD پیدا کرد (فایل محاسبه ضمیمه مقاله است).

زنجیره دوم، متشکل از IC3:A و IC3:B، به روشی مشابه محاسبه می شود. در آن، سیگنال سنسور ابتدا از تکرار کننده IC3: A عبور می کند و سپس وارد تقسیم کننده روی مقاومت های R5، R6، P5 می شود. پس از تضعیف سیگنال، توسط تقویت کننده عملیاتی IC3:B بیشتر بایاس می شود.

توضیحات میکروکنترلر

میکروکنترلر ATmega8A سیگنال های آپ امپ را پردازش می کند و نتایج را روی نمایشگر نمایش می دهد. از یک نوسانگر داخلی 8 مگاهرتز کلاک می شود. فیوزها به جز CKSEL استاندارد هستند. در PonyProg آنها به این صورت تنظیم می شوند:

ADC برای کار در 125 کیلوهرتز پیکربندی شده است (نسبت تقسیم 64 است). در پایان تبدیل ADC، یک کنترل کننده وقفه فراخوانی می شود. حداکثر مقدار جریان را به خاطر می آورد و مجذور جریان نمونه های متوالی را نیز جمع می کند. به محض اینکه تعداد نمونه ها به 5000 عدد رسید، میکروکنترلر مقدار RMS جریان را محاسبه کرده و داده ها را روی نمایشگر نمایش می دهد. سپس متغیرها صفر می شوند و همه چیز از ابتدا شروع می شود. نمودار صفحه نمایش WH0802A را نشان می دهد، اما هر صفحه نمایش دیگری را می توان با کنترلر HD44780 استفاده کرد.

فریمور میکروکنترلر، پروژه CodeVision AVR و فایل شبیه سازی در پروتئوس به مقاله پیوست شده است.

تنظیم طرحواره

راه اندازی دستگاه به تنظیم مقاومت های تنظیم بستگی دارد. ابتدا باید کنتراست نمایشگر را با چرخاندن P1 تنظیم کنید.

سپس، با تغییر با دکمه S1 به حالت تا 10A، P2 و P3 را تنظیم می کنیم. پیچ یکی از مقاومت ها را تا حد امکان به سمت راست باز می کنیم و با چرخاندن مقاومت دوم به قرائت صفر دستگاه می رسیم. ما سعی می کنیم جریانی را اندازه گیری کنیم که مقدار آن دقیقاً مشخص است ، در حالی که قرائت آمپرمترها باید کمتر از آنچه در واقع هستند باشد. هر دو مقاومت را کمی به سمت چپ می پیچیم تا نقطه صفر حفظ شود و دوباره جریان را اندازه می گیریم. این بار، خوانش ها باید کمی بزرگتر باشند. این کار را تا زمانی ادامه می دهیم که به نمایش دقیق مقدار فعلی دست یابیم.

اکنون به حالت تا 50 آمپر بروید و آن را تنظیم کنید. مقاومت P4 روی نمایشگر صفر شد. ما هر جریانی را اندازه گیری می کنیم و به قرائت ها نگاه می کنیم. اگر آمپرمتر آنها را بیش از حد تخمین زد، P5 را به چپ بچرخانید و اگر دست کم گرفت، به راست بپیچید. دوباره صفر را تنظیم می کنیم، خوانش ها را در یک جریان مشخص بررسی می کنیم و غیره.

عکس دستگاه

اندازه گیری جریان DC:

به دلیل کالیبراسیون دقیق ناکافی، مقادیر کمی بیش از حد تخمین زده می شوند.

اندازه گیری جریان متناوب با فرکانس 50 هرتز، آهن به عنوان بار استفاده می شود:

در تئوری، جریان RMS یک سینوسی 0.707 از حداکثر است، اما، با قضاوت بر اساس قرائت، این ضریب 0.742 است. پس از بررسی شکل ولتاژ در شبکه، معلوم شد که فقط شبیه یک سینوسی است. با توجه به این، چنین قرائتی از دستگاه کاملاً قابل اعتماد به نظر می رسد.

دستگاه هنوز هم ایرادی دارد. نویز به طور مداوم در خروجی سنسور وجود دارد. با عبور از op-amp ، آنها وارد میکروکنترلر می شوند که در نتیجه رسیدن به صفر ایده آل غیرممکن است (به جای صفر ، تقریباً 30-40 میلی آمپر RMS نمایش داده می شود). این را می توان با افزایش ظرفیت C7 اصلاح کرد، اما پس از آن پاسخ فرکانس بدتر می شود: در فرکانس های بالا، قرائت ها دست کم گرفته می شود.

منابع مورد استفاده

فهرست عناصر رادیویی

تعیین	تایپ کنید	فرقه	تعداد	توجه داشته باشید	نمره	دفترچه یادداشت من
IC1	MK AVR 8 بیتی	ATmega8A	1	DIP-28		به دفترچه یادداشت
IC2، IC3	تقویت کننده عملیاتی	MCP6002	2	SOIC-8		به دفترچه یادداشت
IC4	تنظیم کننده خطی	L78L05	1			به دفترچه یادداشت
IC5	سنسور هال	SS494B	1			به دفترچه یادداشت
C1-C7	خازن	100 nF	9	K10-17b		به دفترچه یادداشت
R1، R3، R6، R9	مقاومت	10 کیلو اهم	4	اس ام دی 1206		به دفترچه یادداشت
R2	مقاومت	12 کیلو اهم	1	اس ام دی 1206		به دفترچه یادداشت
R4	مقاومت	20 کیلو اهم	1	اس ام دی 1206		به دفترچه یادداشت
R5	مقاومت	6.8 کیلو اهم	1	اس ام دی 1206		به دفترچه یادداشت
R7، R8	مقاومت	100 کیلو اهم	2	اس ام دی 1206		به دفترچه یادداشت
P1	مقاومت تریمر	10 کیلو اهم	1	3362P		به دفترچه یادداشت
P2	مقاومت تریمر	4.7 کیلو اهم	1	3362P