Đo lường hiện tại

Đo dòng điện một chiều

Trong công nghệ điện tử, thường cần phải đo dòng điện trực tiếp. Rõ ràng, vì lý do này, nhiều vạn năng, chủ yếu là giá rẻ, chỉ có thể đo dòng điện trực tiếp. Phạm vi đo của dòng điện xoay chiều là trong một số mô hình vạn năng, đắt hơn, nhưng những chỉ dẫn này chỉ có thể được tin cậy nếu dòng điện có hình dạng hình sin và tần số không vượt quá 50 Hz.

Yêu cầu ampe kế

Bất kỳ thiết bị đo nào đều được coi là tốt nếu nó không đưa ra các biến dạng vào số lượng đo, hay đúng hơn là giới thiệu, nhưng càng ít càng tốt. Đối với một vôn kế, đây là trở kháng đầu vào cao, vì nó được kết nối song song với một phần của mạch. Điều thích hợp để nhắc lại ở đây là với một kết nối song song, tổng điện trở của phần giảm.

Ampe kế được bao gồm trong việc ngắt mạch, do đó, đối với anh ta, một chất lượng tích cực, không giống như vôn kế, được coi là chỉ là một điện trở trong thấp. Hơn nữa, càng nhỏ càng tốt, đặc biệt là khi đo dòng điện thấp, do đó vốn có trong các mạch điện tử. Quá trình đo hiện tại được hiển thị trong Hình 1.

Biểu đồ cho thấy một mạch điện đơn giản bao gồm một pin điện và hai điện trở, chỉ phù hợp để thực hiện các thí nghiệm về đo dòng điện. Trước hết, bạn nên chú ý đến cực tính của thiết bị, nó phải trùng với hướng của dòng điện, được chỉ định bằng mũi tên.

Hình vẽ cho thấy một thiết bị con trỏ sẽ không hiển thị theo hướng ngược lại. Đối với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, hướng của dòng điện không quan trọng. Nếu nó được kết nối không chính xác, nó sẽ chỉ hiển thị một dấu trừ và xung đột sẽ được giải quyết trên đó. Các nhà toán học sẽ nói rằng mô-đun của một số được đo, có vẻ như đó là tên của số không dấu.

Hình 1Quy trình đo hiện tại

Những gì ampe kế sẽ hiển thị

Đối với một mạch đơn giản như vậy, không khó để tính toán dòng điện, nó sẽ là 0,008A hoặc 18mA. Đồng thời, hình vẽ cho thấy một milliammeter trong cùng một mạch được kết nối tại ba điểm khác nhau. Theo định luật vật lý, các bài đọc của anh ta sẽ giống hệt nhau, bởi vì có bao nhiêu electron "chảy ra" từ pin cộng, cùng một số trở lại, nhưng sau một "trừ". Và đường dẫn cho tất cả các điện tử này là như nhau: đó là các dây kết nối, điện trở và nếu được kết nối, thì milliammeters.

Hình 2 cho thấy một sơ đồ của một máy thu hai bóng bán dẫn từ cuốn sách của M.M. Rumyantsev "50 mạch của máy thu bóng bán dẫn" (1966).

Hình 2Mạch thu kép Transitor

Trong những ngày đó, các mạch trong sách được kèm theo các mô tả chi tiết và phương pháp điều chỉnh của chúng. Nó thường được đề nghị để đo dòng điện trong các phần cụ thể của mạch, thường là dòng thu của bóng bán dẫn. Các vị trí để đo dòng điện được hiển thị trên sơ đồ với một chữ thập. Tất nhiên, tại thời điểm này, một milliammeter được kết nối với khe hở của dây dẫn và bằng cách chọn giá trị của điện trở được đánh dấu hoa thị, dòng điện được chỉ ra ngay trên sơ đồ đã được chọn.

Cạm bẫy trong đo dòng điện

Hình 3 và 4 cho thấy mạch đơn giản nhất, pin, điện trở và đồng hồ vạn năng. Theo định luật Ohm, thật dễ dàng để tính toán rằng dòng điện trong mạch này sẽ là

I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A hoặc 150mA.

Nếu bạn nhìn kỹ vào cả hai hình, hóa ra cách đọc của các thiết bị là khác nhau, mặc dù bản thân chúng không có gì thay đổi, nếu chúng có thể được gọi như vậy. Trong Hình 3, các bài đọc hoàn toàn phù hợp với tính toán của Ohm.

Hình 3. Các phép đo hiện tại trong chương trình giả lập chương trình Multisim

Nhưng trong Hình 4, chúng trở nên thấp hơn một chút, cụ thể là 148,515mA. Câu hỏi là tại sao? Rốt cuộc, không có gì thay đổi trên mạch, nguồn là như nhau và điện trở không trở nên nhiều hơn hoặc ít hơn.

Hình 4. Các phép đo hiện tại trong chương trình giả lập chương trình Multisim

Thực tế là bất kỳ thuộc tính nào của đồng hồ vạn năng đều có thể được thay đổi, điều này được thực hiện bằng cách nhấp vào nút "Tùy chọn".Trong trường hợp này, điện trở đầu vào của ampe kế đã thay đổi: trong Hình 3, nó là 1n & # 8486;, và trong Hình 4, nó được tăng lên 100mΩ, hoặc chỉ 0,1Ω. Ví dụ này được cung cấp để chứng minh các tính chất của dụng cụ đo ảnh hưởng đến kết quả như thế nào. Trong trường hợp này, một ampe kế.

Hãy thử tăng 10 lần hiện tại trong mạch này. Để làm điều này, nó cũng đủ để giảm giá trị của điện trở xuống 10 lần, sau đó dễ dàng tính toán rằng ampe kế sẽ hiển thị một ampe rưỡi. Nếu trở kháng đầu vào được lấy là 1nΩ, như trong Hình 3, thì kết quả sẽ là 1,5A, hoàn toàn phù hợp với tính toán của Ohm.

Nếu sử dụng nút được đề cập ở trên, Thông số kỹ thuật của máy tính để làm cho điện trở của ampe kế 0,1Ω, thì trên thang đo của thiết bị, bạn có thể thấy 1.364A. Tất nhiên, 0,1Ω là một chút quá lớn đối với một ampe kế thực và 1nΩ có lẽ chỉ xảy ra trong chương trình - trình giả lập vẫn có thể thấy điện trở bên trong của thiết bị ảnh hưởng đến kết quả đo. Nói chung, thực hiện các phép đo như vậy, người ta phải tìm ra ngay lập tức trong tâm trí, ít nhất là theo thứ tự kết quả. Nhưng bạn nên bắt đầu với một phạm vi rõ ràng lớn hơn trên thiết bị.

Đây là trường hợp khi đo dòng điện trong chương trình giả lập, trong đó mọi thứ được cố tình thiết lập để đạt được kết quả tốt hơn. Tất cả các bộ phận có dung sai tối thiểu, trở kháng đầu vào của thiết bị cũng rất lý tưởng, nhiệt độ môi trường là 25 độ. Nhưng, như vừa được hiển thị, các thông số của thiết bị, bộ phận và thậm chí nhiệt độ có thể được đặt theo yêu cầu của người dùng.

Các phép đo với dụng cụ này

Trong cuộc sống thực, mọi thứ không quá suôn sẻ. Điện trở rộng có thể có dung sai, theo quy luật, ± 5, 10 và 20 phần trăm. Tất nhiên, có những điện trở có dung sai bằng một phần mười, nhưng chúng chỉ được sử dụng ở những nơi thực sự cần thiết, và hoàn toàn không phải trong các thiết bị sử dụng rộng rãi gần mỗi bóng bán dẫn và gần mỗi microcircuit.

Người ta cho rằng các thí nghiệm về đo dòng điện được tiến hành với điện trở với sai số 5%. Sau đó, ở giá trị danh nghĩa (những gì được ghi trên vỏ điện trở), ví dụ, 10KΩ, một điện trở có điện trở trong phạm vi 9,5 ... 10,5KΩ có thể rơi dưới cánh tay. Nếu một điện trở như vậy được kết nối với nguồn điện áp, ví dụ 10V, thì khi đo dòng điện, bạn có thể nhận được các giá trị trong phạm vi 1.053 ... 0.952mA, thay vì 1mA dự kiến. Một mức chênh lệch thậm chí còn lớn hơn sẽ đạt được khi sử dụng điện trở có dung sai 10 hoặc 20 phần trăm.

Và kết quả hoàn toàn tuyệt vời có thể thu được nếu những thí nghiệm này được tiến hành trên nguồn pin. Mạch giống hệt như trong Hình 3 và 4. Nó đơn giản đến mức bạn có thể phân phối hoàn toàn với bảng mạch hàn và in, làm mọi thứ đơn giản chỉ bằng xoắn hoặc đơn giản là cầm nó trong tay.

Hãy ước tính những gì sẽ bật ra, những gì thiết bị sẽ hiển thị. Được biết, điện áp pin là 1,5V, điện trở 10Ω. Sau đó, theo luật Ohm, I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A hoặc 150mA.

Trong các phép đo thực tế, thay vì 150mA dự kiến, thiết bị cho thấy 98.3mA. Ngay cả khi chúng ta giả sử rằng điện trở bị bắt với dung sai 20 phần trăm, I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A hoặc 125mA.

Nó sẽ không đủ! Tất cả đã đi đâu? Trong trường hợp của chúng tôi, pin của người chết đã bị lỗi. Trong quá trình hoạt động, nó bị mất một phần điện tích và điện trở trong của nó tăng lên. Thêm vào điện trở của điện trở bên ngoài, điện trở trong đã "đóng góp" vào sự biến dạng của kết quả đo. Chính những tình huống này đã dẫn đến thực tế là các bài đọc của thiết bị, nói một cách nhẹ nhàng, rất xa so với những gì được mong đợi.

Do đó, khi thực hiện các phép đo trong các mạch điện tử, người ta phải cực kỳ cẩn thận, độ chính xác cũng sẽ không thừa. Những phẩm chất đối lập trực tiếp với những người vừa được đề cập dẫn đến kết quả thảm hại. Dụng cụ đo có thể bị đốt cháy, các thiết bị đang được phát triển hoặc sửa chữa cũng vậy, và trong một số trường hợp thậm chí còn bị điện giật. Để tránh sự thất vọng từ những trường hợp như vậy, một lần nữa chúng ta có thể khuyên bạn nên nhớ lại biện pháp phòng ngừa an toàn.

Boris Aladyshkin