Circuite de măsurare și testare; Cunoștințe de bază despre electronică
Măsurarea tensiunii¶
Dispozitivele de măsurare a tensiunii („voltmetre”) sunt utilizate pentru măsurarea tensiunii; acestea sunt disponibile atât în modele analogice, cât și digitale. Multimetrele obișnuite pot fi utilizate și ca dispozitive de măsurare a tensiunii prin setarea comutatorului rotativ la tensiune continuă sau tensiune alternativă, după cum este necesar.
Dacă contactați două conexiuni ale unei componente cu cele două sonde de testare într-un circuit pornit, rezistența internă a voltmetrului și a componentei formează o conexiune paralelă a două rezistențe. Cele două tensiuni aplicate voltmetrului și componentei sunt aceleași în acest caz.
Circuit pentru măsurarea tensiunilor folosind un voltmetru.
Eroarea de măsurare rezultată din măsurare este mai mică, cu atât este mai mare rezistența internă a voltmetrului; Prin urmare, voltmetrele au întotdeauna o rezistență electrică foarte mare.
În cazul voltmetrelor analogice, domeniul de măsurare este, în principiu, limitat de sfârșitul scalei; Dacă există o tensiune mai mare pe dispozitivul de măsurare, pe de o parte, indicatorul dispozitivului de măsurare nu poate mai devia, iar pe de altă parte dispozitivul de măsurare poate fi chiar deteriorat. Pentru a extinde gama de măsurare în sus, trebuie utilizat un circuit adecvat pentru a se asigura că numai o parte a tensiunii care trebuie măsurată este aplicată voltmetrului.
Acest lucru se poate realiza prin combinarea voltmetrului cu un rezistor de serie. Dacă un voltmetru cu un domeniu de măsurare de, de exemplu, are o rezistență internă de, un rezistor de serie cu o dimensiune de are efectul că scade doar tensiunea de pe voltmetru. Gama de măsurare este mărită de factor, astfel încât tensiunile până la pot fi acum măsurate cu voltmetrul.
Aproape nu există limite superioare pentru extinderea domeniului de măsurare. Dacă rezistența de serie are valoarea din exemplul de mai sus, atunci rezistența totală este și numai tensiunea prezentă scade pe voltmetru. În mod corespunzător, poate fi măsurată o tensiune care este de două ori mai mare, adică un maxim.
Cu dispozitivele de măsurare digitale, măsurarea se efectuează electronic și este afișată digital pe un afișaj. Cu toate acestea, problema erorilor de măsurare și principiul extinderii domeniului de măsurare sunt identice pentru dispozitivele de măsurare analogice și digitale.
Măsurarea curentului¶
Dispozitivele de măsurare a curentului („ampermetre”) sunt utilizate pentru măsurarea curentului; acestea sunt disponibile și în design analogic și digital. Multimetrele obișnuite pot fi utilizate și ca dispozitive de măsurare a curentului prin setarea comutatorului rotativ la măsurarea curentului.
Pentru a măsura curentul, ampermetrul trebuie să fie conectat în serie cu componenta care urmează să fie măsurată. [1] În acest caz, rezistența internă a ampermetrului și a componentei formează o conexiune în serie a două rezistențe. Prin urmare, același curent trebuie să curgă prin ampermetru și componentă.
Circuit pentru măsurarea curenților cu ajutorul unui ampermetru.
Eroarea de măsurare rezultată din măsurare este mai mică, cu atât este mai mică rezistența internă a ampermetrului; Prin urmare, ampermetrele au întotdeauna o rezistență electrică foarte mică.
Cu ampermetrele analogice, domeniul de măsurare este, de asemenea, limitat la sfârșitul scalei; Dacă curge un curent mai mare prin dispozitivul de măsurare, atunci din nou acul dispozitivului de măsurare nu mai poate devia în continuare sau chiar dispozitivul de măsurare poate fi deteriorat. Pentru a extinde gama de măsurare în sus, trebuie realizat și în acest caz că numai o parte din curentul care trebuie măsurat circulă prin ampermetru.
Acest lucru este posibil dacă ampermetrul este combinat cu un rezistor conectat în paralel. Dacă un ampermetru cu un domeniu de măsurare de, de exemplu, are o rezistență internă de, un rezistor conectat în paralel are de asemenea efectul că numai jumătate din curent curge prin ampermetru. Gama de măsurare este astfel extinsă de factor, astfel încât ampermetrul poate măsura acum curenți până la.
Nu există aproape nici o limită superioară pentru extinderea domeniului de măsurare al ampermetrelor. Rezistoarele paralele sunt de obicei deja încorporate în ampermetru și pot fi pornite cu ajutorul unui comutator rotativ.
Măsurarea rezistenței¶
Dimensiunea unui rezistor poate fi determinată conform legii lui Ohm dacă se știe ce tensiune este aplicată rezistorului și ce intensitate de curent curge prin rezistor.
Circuit pentru măsurarea rezistențelor cu ajutorul unui voltmetru și a unui ampermetru.
Determinarea rezistenței unei componente utilizând această metodă necesită, prin urmare, o măsurare a curentului și a tensiunii. Așa cum se indică în figura de mai sus, există practic două posibilități: În variantă, voltmetrul arată o valoare prea mare („circuit de eroare de tensiune”), deoarece o parte din tensiunea aplicată voltmetrului scade la rezistența internă a ampermetrului. În variantă, ampermetrul arată o valoare prea mare („circuitul de defecțiune al curentului”), deoarece o parte din curent care curge prin ampermetru curge apoi prin voltmetru.
Rezistența unei componente poate fi determinată și cu un singur dispozitiv de măsurare, cu condiția să fie cunoscută tensiunea aplicată. O astfel de măsurare presupune eliminarea componentei care trebuie măsurată sau cel puțin circuitul care înconjoară componenta nu este închis. Dispozitivul de măsurare, de obicei un multimetru, poate servi el însuși ca sursă de tensiune cu o valoare de tensiune cunoscută, cu condiția să fie încorporată o baterie. Măsurarea rezistenței corespunde astfel unei măsurări a puterii curente, dar cu o scală adaptată corespunzător.
Podul de măsurare Wheatstone
Un alt mod de măsurare a rezistenței este utilizarea unui „pod de măsurare Wheatstone” numit după Charles Wheatstone. Aceasta este structurată după cum urmează:
Circuitul unei punți Wheatstone pentru măsurarea rezistenței cu ajutorul unui ampermetru.
- Rezistența care trebuie măsurată este conectată în serie cu o rezistență cunoscută.
- În același timp, este atașat un rezistor reglabil (potențiometru) cu un colector de curent mobil; Aceasta împarte rezistența totală a potențiometrului în două rezistențe parțiale (aflate în serie între ele), prin care raportul acestor două rezistențe poate fi setat prin poziția colectorului de curent.
- Un ampermetru sensibil este instalat între colectorul de curent și cele două rezistențe.
Pentru a măsura rezistența folosind această metodă, colectorul de curent este împins înainte și înapoi până când ampermetrul nu mai arată niciun flux de curent. În această poziție, tensiunea pe puntea de măsurare Wheatstone este împărțită în cele două ramuri de curent (și sau și în același raport. În acest caz, se aplică următoarele:
Deoarece este cunoscut și raportul de la poate fi citit cu ajutorul unei scale atașate la potențiometru, rezistența dorită poate fi determinată direct cu ajutorul raportului de rezistență de mai sus:
Deoarece potențiometrul constă în cele din urmă dintr-un fir de rezistență înfășurat într-o bobină lungă și rezistența unui conductor omogen este direct proporțională cu lungimea acestuia, raportul numeric al rezistențelor este identic cu raportul celor două lungimi ale bobinei la stânga și la dreapta pantografului. Prin urmare, o scală simplă milimetrică este suficientă ca o scală pe potențiometru.