В чем измеряется постоянный ток: 404 page not found | Fluke

Содержание

404 page not found | Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

FörКомпанияetag *

Номер телефона *

Страна * United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

В чем измеряется величина постоянного тока



Что такое постоянный ток

Определение постоянного тока

В идеальном случае постоянный ток не меняет своего значения и направления со временем. В действительности постоянный ток не является постоянной величиной в выпрямительных устройствах, так как он содержит переменную составляющую (пульсации).

Форма составляющих постоянного тока

В гальванических элементах постоянный ток тоже не постоянен, его значение уменьшается на нагрузке с течением времени, таким образом, постоянный ток является условным определением и при его использовании, изменениями постоянной величины пренебрегают.

Постоянная составляющая тока (DС)

DC – это Direct Current в переводе как постоянный ток. Графически в форме тока можно увидеть его изменения во времени или пульсации. Такие пульсации возникают в форме постоянного тока в выпрямителях с фильтрами, где используются небольшие емкости. В выпрямительных устройствах без использования емкостей пульсация может быть большой.

Пульсирующий ток на выходе выпрямителя без емкостей иногда называют импульсным током. На графике пульсирующего тока отображены постоянная составляющая DC (прямая линия) и переменная AC (пульсации). Постоянная составляющая тока определяется как среднее значение тока в течение периода.

AVG – это среднее значение постоянного тока. Переменную составляющую AC можно рассматривать как изменение постоянного тока относительно средней величины

. Пульсацию формы постоянного тока определяют по формуле.

Где Iac – среднее значение переменной составляющей AC, Idc – постоянная составляющая тока.

Всё вышесказанное также относится и к постоянному напряжению.

Параметры постоянного тока и напряжения

Интенсивность электрического тока выражается в количестве зарядов перемещенных за промежуток времени через поперечное сечение проводника. Одним из важных параметров постоянного тока является величина тока, которая измеряется в Амперах. Интенсивность тока в 1 Ампер заключается в перемещении заряда один Кулон в течение 1 секунды.

Напряжение постоянного тока измеряется в Вольтах. Напряжение постоянного тока представляет собой разность потенциалов между двумя точками одной электрической цепи. Также важным параметром для постоянного напряжения является размах пульсации и коэффициент пульсации. Размах пульсации представляет собой разность между максимальной величиной пульсации и минимальной.

А коэффициент пульсации выражается в отношении действующей величины переменной составляющей (AC) тока к постоянному значению составляющей (DC). Также важным параметром постоянного тока является мощность P. Мощность постоянного тока можно характеризовать его работой за определенный промежуток времени. Мощность измеряется в Ваттах и определяется по формуле:

Согласно этой формуле одинаковую мощность можно получить при разных токах и напряжениях.

Источник

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

В современном мире каждый человек с детства сталкивается с электричеством. Первые упоминания об этом природном явлении относятся к временам философов Аристотеля и Фалеса, которые были заинтригованы удивительными и загадочными свойствами электрического тока. Но лишь в 17 веке великие ученые умы начали череду открытий, касающихся электрической энергии, продолжающихся по сей день.

Открытие электрического тока и создание Майклом Фарадеем в 1831 г. первого в мире генератора кардинально изменило жизнь человека. Мы привыкли, что нашу жизнь облегчают приборы, работающие с использованием электрической энергии, но до сих пор у большинства людей нет понимания этого важного явления. Для начала, чтобы понять основные принципы электричества, необходимо изучить два основных определения: электрический ток и напряжение.

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

  • сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
  • мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
  • частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Источники электрического тока

Источником электрического тока обычно называется прибор или устройство, с помощью которого в цепи можно создать электрический ток. Такие устройства могут создавать как переменный ток, так и постоянный. По способу создания электрического тока они подразделяются на механические, световые, тепловые и химические.

Механические источники электрического тока преобразуют механическую энергию в электрическую. Таким оборудованием являются различного рода генераторы, которые за счет вращения электромагнита вокруг катушки асинхронных двигателей вырабатывают переменный электрический ток.

Световые источники преобразуют энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников при воздействии на них светового потока выдавать напряжение. К такому оборудованию можно отнести солнечные батареи.

Тепловые – преобразуют энергию тепла в электричество за счет разности температур двух пар контактирующих полупроводников – термопар. Величина тока в таких устройствах напрямую связана с разностью температур: чем больше разница – тем больше сила тока. Такие источники применяются, например, в геотермальных электростанциях.

Химический источник тока производит электричество в результате химических реакций. Например, к таким устройствам можно отнести различного рода гальванические батареи и аккумуляторы. Источники тока на основе гальванических элементов обычно применяются в автономных устройствах, автомобилях, технике и являются источниками постоянного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный

Электрические устройства в мире используют постоянный и переменный ток. Поэтому возникает потребность в том, чтобы преобразовывать один ток в другой или наоборот.

Из переменного тока можно получить постоянный ток с помощью диодного моста или, как его еще называют, «выпрямителя». Основной частью выпрямителя является полупроводниковый диод, который проводит электрический ток только в одном направлении. После этого диода ток не изменяет своего направления, но появляются пульсации, которые устраняют при помощи конденсаторов и других фильтров. Выпрямители бывают в механическом, электровакуумном или полупроводниковом исполнении.

В зависимости от качества изготовления такого устройства, пульсации тока на выходе будут иметь разное значение, как правило, чем дороже и качественнее сделан прибор – тем меньше пульсаций и чище ток. Примером таких устройств являются блоки питания различных приборов и зарядные устройства, выпрямители электросиловых установок в различных видах транспорта, сварочные аппараты постоянного тока и другие.

Для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный используются инверторы. Такие приборы генерируют переменное напряжение с синусоидой. Существует несколько видов таких аппаратов: инверторы с электродвигателями, релейные и электронные. Все они отличаются друг от друга по качеству выдаваемого переменного тока, стоимости и размерам. В качестве примера такого устройства можно привести блоки бесперебойного питания, инверторы в автомобилях или, например, в солнечных электростанциях.

Где используется и в чём преимущества переменного и постоянного тока

Для выполнения различных задач может потребоваться использование как переменного тока, так и постоянного. У каждого вида тока есть свои недостатки и достоинства.

Переменный ток чаще всего используется тогда, когда присутствует необходимость передачи тока на большие расстояния. Такой ток передавать целесообразнее с точки зрения возможных потерь и стоимости оборудования. Именно поэтому в большинстве электроприборов и механизмов используется только этот вид тока.

Жилые дома и предприятия, инфраструктурные и транспортные объекты находятся на расстоянии от электростанций, поэтому все электрические сети — переменного тока. Такие сети питают все бытовые приборы, аппаратуру на производствах, локомотивы поездов. Приборов, работающих на переменном токе невероятное количество и намного проще описать те устройства, в которых используется постоянный ток.

Постоянный ток используется в автономных системах, таких, например, как бортовые системы автомобилей, летательных аппаратов, морских судов или электропоездов. Он широко используется в питании микросхем различной электроники, в средствах связи и прочей технике, где требуется минимизировать количество помех и пульсаций или исключить их полностью. В ряде случае, такой ток используется в электросварочных работах с помощью инверторов. Существуют даже железнодорожные локомотивы, которые работают от систем постоянного тока. В медицине такой ток используется для введения лекарств в организм с помощью электрофореза, а в научных целях для разделения различных веществ (электрофорез белков и прочее).

Обозначения на электроприборах и схемах

Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.

Почему переменный ток используется чаще

Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями . Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

Как устроен генератор переменного тока — назначение и принцип действия

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Что такое частотный преобразователь, основные виды и какой принцип работы

Что такое конденсатор, виды конденсаторов и их применение

Как условно обозначаются элементы на электрических схемах?

Что такое варистор, основные технические параметры, для чего используется

Источник

Основные электрические величины

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

Величина Единица измерения в СИ Название электрической величины
q Кл — кулон заряд
R Ом – ом сопротивление
U В – вольт напряжение
I А – ампер Сила тока (электрический ток)
C Ф – фарад Емкость
L Гн — генри Индуктивность
sigma См — сименс Удельная электрическая проводимость
e0 8,85418781762039*10 -12 Ф/м Электрическая постоянная
φ В – вольт Потенциал точки электрического поля
P Вт – ватт Мощность активная
Q Вар – вольт-ампер-реактивный Мощность реактивная
S Ва – вольт-ампер Мощность полная
f Гц — герц Частота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множитель Произношение Обозначение (русское/международное)
10 -30 куэкто q
10 -27 ронто r
10 -24 иокто и/y
10 -21 зепто з/z
10 -18 атто a
10 -15 фемто ф/f
10 -12 пико п/p
10 -9 нано н/n
10 -6 микро мк/μ
10 -3 милли м/m
10 -2 санти c
10 -1 деци д/d
10 1 дека да/da
10 2 гекто г/h
10 3 кило к/k
10 6 мега M
10 9 гига Г/G
10 12 тера T
10 15 пета П/P
10 18 экза Э/E
10 21 зета З/Z
10 24 йотта И/Y
10 27 ронна R
10 30 куэкка Q

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

В практике встречаются

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Электрический ток: определение, единицы измерения, природа возникновения

  1. Как образуется электрический ток?
  2. В каким материалах возникает ток?
  3. Возникновение тока в различных материалах
  4. От чего зависит электрический ток?
  5. В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения
  6. Постоянный и переменный ток

Как образуется электрический ток?

Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

В каким материалах возникает ток?

Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

  1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
  2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.

Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду). При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

Источник

На заре изучения электричества исследователи использовали постоянный ток и поэтому все законы и параметры были применены к нему. Позже, когда начали изучать и использовать переменный ток, эти параметры постоянного тока применили для переменного тока, введя понятие действующего значение переменного тока (см. Переменный ток).

Величина постоянного тока

Одним из параметров постоянного тока является величина или сила тока.
Этот параметр ввел французский ученый Андре Мари Ампер в честь которого и назвали эту величину — ампер.
Ток (I) в один ампер протекает в том случае, когда через поперечное сечение проводника за время (t) в одну секунду протекает количество электричества (Q) в один кулон:

1ампер=1кулон/1секунда

Это можно записать формулой:

I=Q/t

В радиоэлектронике обычно используются малые величины постоянных токов: миллиамперы и микроамперы, которые равны:

1мА=0,001А.
1мкА=0,000001А.

Величину постоянного тока измеряют специальным прибором — амперметром. Включается он в разрыв электрической цепи и только тогда, когда подключена нагрузка ( на рисунке это лампочка ), т.к. без нагрузки можно спалить прибор. Так же,подключать прибор нужно к клеммам согласно указанной полярности на приборе.

Электрическое напряжение

Электрический ток, протекая через потребитель, производит какую-то работу. Это может быть нагрев электроплиты, вращение электродвигателя, притягивание якоря электромагнита и т.д. И эта работа зависит не только от тока, но и от подающего электрического напряжения на потребителя.
К примеру, возьмем лампочку от фонарика и лампу мощностью 40 ватт на 220 вольт. Включим лампочку от фонарика к батарейке на 4,5 вольт, а лампу в 40 ватт в розетку и измерим проходящий через них ток. Он будет примерно 0,2 ампера. Но сорокаваттная лампа будет светить ярче, т.к. на нее подается напряжение большей величины.

Возникает вопрос: почему при одинаковом количестве электричества во втором случае электроны имеют большую энергию?

Для разрешения этого вопроса рассмотрим еще пример.
На рисунке показано два бака из которого вытекает одинаковое количество воды, но с различной высоты. Во втором случае энергия воды будет больше потому, что на частицы воды действует поле земной гравитации. Чем больше высота, тем больше ускорение частиц воды, a значить больше их энергия.Так же энергия электронов увеличивается с увеличением электрического поля, созданным источником тока.
Напряжение между двумя точками электрической цепи измеряется произведенной работой по переносу единицы количества электричества из одной точки в другую. Единицей измерения напряжения является вольт.

Между двумя точками существует напряжение (U) в 1 вольт, если для переноса одного кулона электричества (Q) произведена работа (А) в один джоуль:

1 вольт = 1джоуль/1кулон

или:

U=A/Q вольт

Джоуль — это работа (энергия), которая совершается силой в один ньютон для перемещения тела на расстояние один метр.

Про единицу силы ньютон я не буду рассказывать, т.к. для этого пришлось бы залезть в такие дебри физики, которые нам сейчас не нужны.

Более мелкие единицы напряжения это милливольт и микровольт:

1мВ=0,001 В

1мкВ=0,000001 В.

Чтобы измерить напряжение используют специальный прибор — вольтметр. Для измерения напряжения между двумя точками цепи, прибор подключается к этим точкам без разрыва цепи.

Вольтметр, как и амперметр, обычно являются частью комбинированных приборов которые имеют переключатели для разных параметров тока и диапазонов измерений.

Электрическое сопротивление

Мы уже выяснили, что постоянный ток в металлах есть направленное движение электронов. Но это движение затрудняется из-за столкновения электронов с атомами, а так же из-за теплового колебания атомов вещества. Поэтому все проводники будут иметь какое-то сопротивление току.
Единица электрического сопротивления называется Oм, по имени физика Георга Ома, который ввел эту единицу.

Сопротивление проводника будет равно один Oм тогда, когда при подаче на его концы напряжения в один вольт в нем будет протекать ток в один ампер.

Зная длину проводника (l) в метрах, площадь его сечения (S) в миллиметрах можно определить его сопротивление (R):

R=ρ×l/S,

где ρ — удельное сопротивление металлов. Из формулы видно, что металлы имеющие одинаковую длину и сечение будут иметь разное электрическое сопротивление в зависимости от удельного сопротивления, который, в свою очередь, зависит от вида металла. Серебро, например, имеет удельное сопротивление равное 0,016, а железо — 0,09, т.е. сопротивление железа в 5,6 раз больше чем серебра.

Измеряют сопротивление прибором омметром, в котором находится батарея для создания тока в сопротивлении.
Измерение электрического сопротивления в оммах распространено в электротехнике, где обмотки двигателей, трансформаторов, и т.п.которые имеют малое сопротивление. В радиотехнике преобладают сопротивления в килоомах, реже в оммах и мегаоммах:

1кОм=1000 Ом
1мОм=1 000 000 Ом.

Мощность электрического тока

Разные электрические устройства имеют разную электрическую мощность, которая зависит от потребляемого напряжения и тока.

Мощность (P) равна произведению напряжения (U) на ток (I):

P=UI ватт

Единицу измерения электрической мощности ввел английский ученый Джеймс Уатт, в честь которого и назвали эту единицу — ватт.
Если математически выразить напряжение и ток через закон Ома, то формула мощности примет такой вид:

P=UI=I2R=U2/R

Меньшие единицы ватта, это милливатт и микроватт:

1 мВт = 0,001 Вт
1 мкВт = 0,000001 Вт.

Вверх

Мощность постоянного тока

Мощность постоянного тока P – это величина, которая показывает какую работу совершил постоянный ток по перемещению электрического заряда за единицу времени. Измеряется электрическая мощность, как и механическая – в ваттах.

Для того чтобы понять что такое электрическая мощность представим себе электрическое поле, в котором находится свободная частица.

Под действием напряженности E электрического поля, частица перемещается из точки a в точку b.  

При перемещении частицы из точки a в точку b электрическое поле совершает работу А. Эта работа зависит от напряженности, заряда и расстояния между a и b. 

Так как работа зависит еще и от величины заряда, то энергетической характеристикой электрического поля служит напряжение, которое является отношением работы A по перемещению заряда к величине самого заряда Q.

 

Если заряд равен единичному (Q=1), то получается, что напряжение это есть работа по перемещению единичного заряда из точки a в точку b.

 

Мощность определяется как отношение работы к  промежутку времени , за который была совершена эта работа.

 

Выходит, что мощность, затрачиваемая на единичный заряд равна

 

А на некоторое количество зарядов Q

 

Если присмотреться ко второму множителю, то можно рассмотреть в нем электрический ток, который выражен как скорость изменения заряда. Таким образом, получаем всем известную формулу

 

Для того чтобы узнать, какое количество энергии выделилось источником постоянного тока, нужно воспользоваться законом Джоуля –Ленца. 

Пример

Узнать какое количество энергии получит резистор от источника за 10 секунд, если его сопротивление равно 100 Ом, а ЭДС источника равно 12 В. Сопротивление источника принять равным нулю.

 

Найдем силу тока по закону Ома 

Посчитаем мощность

Такое количество энергии получает резистор за секунду, а за десять секунд он получит в десять раз больше

Рекомендуем прочесть статью о балансе мощностей и о мгновенной мощности.

  • Просмотров: 11290
  • Как правильно измерять постоянный ток с помощью мультиметра, электронного тестера.

    У новичка может появится затруднение в измерении постоянного тока в какой-нибудь электрической цепи. Первое, что может прийти в голову, это взять два щупа мультиметра и просто их приложить к двум контактам на устройстве, где нужно измерить ток. Но электрический ток измеряется не так как напряжение. Он измеряется в разрыв цепи! То есть, нам нужно, как бы, сделать обрыв провода между питанием и устройством потребления, и между оборванными проводами подсоединить два щупа мультиметра. Предварительно на нем выставив измерение постоянного тока в том пределе, который соответствует имеющейся величине.

    А что будет, если случайно, все-таки, прикоснуться к электрической цепи измерительными щупами в параллель (как при измерении напряжения)? Произойдет обычное короткое замыкание. В самом амперметре (тестер в режиме измерения тока) эти щупы закорочены шунтом, имеющим очень маленькое электрическое сопротивление (сотые ома). То есть, это равносильно тому, что внутри стоит обыкновенная проволочная перемычка между щупами мультиметра. Естественно, при параллельном подсоединении щупов тестера к источнику питания будет равносильно тому, что мы возьмем кусок провода и закоротив плюс и минус на питании.

    Перед измерением постоянного тока электронным мультиметром на нем нужно выставить подходящий предел. То есть, на самом приборе имеются несколько диапазонов измерения тока. Это микроамперы, миллиамперы и амперы. Микро и миллиамперы в основном используют в электронике. Это достаточно малая величина силы тока. К примеру, обычный, маломощный светодиод потребляет всего около 20 миллиампер. Амперы, это уже достаточно большая величина тока. У большинства блоков питания, что запитывают такую аппаратуру как ноутбуки, компьютеры, телевизоры, магнитолы и тому подобное токи лежат в пределах до 6 ампер.

    Если вы совсем не знаете какая величина тока может быть, то выставьте на мультиметре максимальное значение в миллиамперах (у большинства тестеров это предел 200 мА). Если при измерении тока в этом диапазоне начнет показывать меньшие числа, то переведите колесо выбора предела на меньшее значение. Ну, и если на экране кратковременно мелькнет какое-то значение и появится единица, то тут нужно будет переключаться на диапазон 10 А (на некоторых тестерах это 20 А). Перед этим для измерения уже таких относительно больших токов (10 А, 20 А) плюсовой щуп мультиметра нужно также будет переключить из одного гнезда в другое.

    Стоит учесть, что при измерении токов на пределе амперов имеет значение толщина и длина измерительных щупов, что подключены к мультиметру. Чем длиннее и тоньше эти самые измерительные щупы, тем большая потеря по току может происходить при измерении этого тока. В итоге, вы можете получить неточные значения тока. Если есть возможность, то лучшим вариантом будет сделать самодельные измерительные щупы именно для тока. Они должны иметь минимально возможную  свою длину (например у меня эти щупы длиной по 30 см). А также у них должно быть достаточное сечение провода (у моих сечение провода около 2,5 кв.мм). С такими щупами при измерении силы тока вы будете иметь максимально верные показания, с минимальными потерями по току в самих этих проводах.

    Также стоит сказать о такой вещи, с которой порой приходится сталкиваться при измерении силы тока мультиметром. Поскольку, как я уже выше сказал, что если попытаться ток измерить путем параллельного прикладывания измерительных щупов к источнику питания, то мы получим короткое замыкание. Естественно, это вызовет резкое увеличение силы тока в закороченной цепи. В этом случае может пострадать, в том числе, и ваш измерительный прибор. У него внутри перегорят дорожки на плате. Поскольку вероятность таких случаев велика, то специально для этого в мильтиметрах имеется защитный предохранитель. Он стоит именно в цепи измерения тока. Если все же происходит такое КЗ, то этот предохранитель сгорает. После этого электронный тестер может измерять все, кроме тока, в малых пределах. Для решения проблемы нужно просто заменить предохранитель.

    К сожалению, для измерения силы тока в диапазоне 10, 20 ампер предохранителя нет. На самой плате стоит достаточно толстый шунт между измерительными щупами. Если все же и произойдет КЗ при таких токах, то скорей всего перегорят места, имеющие меньшее сечение. Так что при измерении силы тока на больших пределах будьте предельно внимательны и осторожны, поскольку при коротком замыкании электрической цепи вы можете испортить как сам мультиметр, так и близлежащие цепи, что находятся между тестером и источником питания схемы. В любом случае ничего хорошего не будет при этом.

    Видео по этой теме:

    P.S. Я и сам по началу, когда делал первые шаги в познании электротехники, пытался измерять ток неправильным образом. Естественно, первое короткое замыкание при таких вот измерениях меня быстро научило правильности, внимательности и аккуратности при работе с подобными вещами. А ведь просто хотел измерить силу тока в бытовой розетки 220 вольт. Бахнуло, выбило пробки, задумался!

    ПОНЯТИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ, ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ, РАБОТА, МОЩНОСТЬ. — Студопедия

    Постоянным током называется электрический ток, который не изменяется во времени по направлению. Источниками постоянного тока являются гальванические элементы, аккумуляторы и генераторы постоянного тока.

    Электрический ток имеет определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, направление тока считают противоположным направлению движения этих частиц.

    Для количественной оценки тока в электрической цепи служит понятие силы тока. Сила тока — это количество электрического тока q, протекающее через поперечное сечение проводника в единицу времени.

    Если за время через поперечное сечение проводника переместилось количество электричества q, то сила тока

    Единица измерения силы тока — ампер (А).

    Плотностью тока (А/мм2) называют отношение силы тока I к площади поперечного сечения F проводника:

    В замкнутой электрической цепи ток возникает под действием источника электрической энергии, создающего и поддерживающего на своих зажимах разность потенциалов, которая измеряется в вольтах (В).


    Закон Ома для участка цепи

    Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением.

    Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

    Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится.

    Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

    Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой: I = U/R

    Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы.

    Закон Ома справедлив для любого участка цепи. Если требуется определить ток в данном участке цепи, то необходимо напряжение, действующее на этом участке (рис. 1), разделить на сопротивление именно этого участка.

    Рис 1. Применение закона Ома для участка цепи

     

    Знак переменного тока на мультиметре

    Данные обозначения соответствуют положению измерения постоянного и переменного тока.

    В положении AC мультиметр измеряет переменный ток, это стандартные электрические сети на 220V или 380V, возможно некоторые модели способны работать в диапазоне 600V и более.

    А вот положение мультиметра в DC соответствует режима работы прибора в постоянном токе, это значит, что прибор будет делать замеры с батареек, аккумуляторов и источников питания с постоянным током, в режиме обязательного соблюдения полярности «+» и «-«, по вольтам это может быть от нуля, но нескольких тысяч, в зависимости от модели и возможностей измерительного прибора.

    Это сокращение английской аббревиатуры.

    «DC» это постоянный ток, а «АС» переменный ток.

    Мультиметр измерительный прибор для измерения (тестирования, или проверок) связанных с электричеством.

    Постоянный ток, это ток который «течёт» в одном направлении (для примера можно привести автомобильный аккумулятор, он выдаёт постоянный ток), то есть в слове «постоянный» есть вся информация.

    Переменный ток может менять своё направление, отсюда и название.

    К примеру все бытовые розетки, в них переменный ток.

    Если на неких приборах есть буквы «АС» это означает что они работают от переменного тока.

    При работе с мультиметром, если работаете с постоянным током «DC», важно соблюдать полярность при подключении щупов прибора, правда смотря какой мультиметр, это правило больше для стрелочных приборов

    А для переменного тока (его измерения), полярность не имеет значения.

    Мультиметр – миниатюрный прибор, предназначенный для проведения измерений различных электротехнических параметров, а так же для проверки полупроводниковых приборов и электронных компонентов. Грубо говоря, мультиметр такое же средство измерения как линейка или, например весы, только измеряет он не сантиметры и граммы, а Омы, Вольты и Амперы. Кстати, о том, что измерять он может несколько величин, свидетельствует приставка «мульти».

    • Возможности мультиметра
    • Напряжение, ток, сопротивление
    • Постоянный и переменный ток
    • Параллельное и последовательное подключение
    • Обозначения на передней панели мультиметра
    • Символы на мультиметре и их назначение
    • Измерение напряжения
    • Измерение силы тока
    • Измерение сопротивления
    • Прозвонка цепи
    • Проверка диодов

    Внешний вид прибора показан на фотографии. Как видно, на его передней панели установлен большой переключатель. С его помощью осуществляется выбор параметра, а так же предел измерения. Кроме того, мультиметр имеет жидкокристаллический дисплей, на котором высвечивается результат измерений. О том, как пользоваться мультиметром пойдет речь в этой статье.

    Справедливости ради стоит отметить, что необязательно индикация в мультиметре жидкокристаллическая. На рынке до сих пор продается множество устаревших моделей, имеющих стрелочную шкалу. И хотя эти приборы не обладают такой точностью как цифровые, и ими не так удобно пользоваться, многие радиолюбители именно их и предпочитают. И все же, в этой статье речь пойдет именно о приборах с жидкокристаллической индикацией.

    Все мультиметры, без исключения, позволяют измерять напряжение ток и сопротивление. Более подробно об этих величинах будет изложено ниже. Кроме того большинство приборов снабжены пробником цепей,в некоторых мультиметрах есть возможность иземерния температуры. Пробник цепи позволяет быстро установить целостность проводника. В том случае, если сопротивление цепи будет менее 30 Ом, раздастся звуковой сигнал. Это очень удобно – нет надобности смотреть на индикацию, а величина сопротивления, при проверке элементарной цепи, не так важна.

    Еще одна полезная функция мультиметров – проверка полупроводниковых диодов. Тот, кто работал с ними, знает, что диод пропускает ток в одном направлении. Если проводимость есть и в другом, значит прибор неисправен. Мультиметр анализирует эти параметры и выдает результат на экране. Кроме того, в том случае, когда на корпусе диода нет маркировки, с помощью тестера легко можно установить его полярность. К сожалению, данная функция есть далеко не у всех мультиметров.

    Более дорогие и продвинутые модели приборов имеют возможность измерять такие величины как индуктивность катушек и емкость конденсаторов. Но так как это могут только специальные мультиметры, то в этой статье они рассматриваться не будут.

    В этом разделе, небольшой ликбез для тех, кто ранее не был знаком с этими величинами. Сразу стоит заметить, что для их измерения придуманы специальные величины. Если провести аналогию с расстоянием, то оно будет измеряться в метрах и обозначаться английской буквой “m”. Точно такие же сокращения придуманы и для электрических величин.

    Напряжение это та сила, которая заставляет ток течь по проводнику. Чем выше напряжение, тем быстрее движение электронов. Напряжение принято измерять в вольтах, сокращая до большой буквы «В». Но так как на рынке невозможно найти мультиметр с русифицированной передней панелью, на ней нужно искать английскую “V”.

    Интенсивность протекания тока через электрическую цепь определяется его силой. Здесь уместно употребить сантехническою аналогию представить электрическую цепь в виде трубы заполненной водой. Высокое давление в этой трубе, еще не повод для того, чтобы вода по ней текла. Может быть на другом конце трубы просто закрыта задвижка. И по мере ее открытия, скорость потока будет увеличиваться. Вот эта скорость, в электрической цепи, и будет силой тока. Измеряется она в амперах «А».

    Сопротивление показывает насколько трудно току пройти тот или иной участок электрической цепи. Вернувшись к водопроводной аллегории сопротивление можно сравнить с каким-то узким участком трубы, например засором. Чем меньше диаметр трубы в этом месте ( читай больше сопротивление) тем меньше скорость водяного потока (сила тока). Это очень хорошо проиллюстрировано на веселой картинке. Единицей измерения является Ом, который обозначается греческой буквой омега (?).

    Direct current –для тех, кто знает английский, перевести не составит труда. Дословный перевод, направленный ток. Это электрический ток, который течет в одном направлении. В русском языке он получил название постоянного. Большинство мелких домашних приборов работает на постоянном токе. Его выдают батарейки всех классов и размеров, автомобильные и телефонные аккумуляторы. Постоянному току присвоена аббревиатура DC.

    В зависимости от производителя на мультиметре соответствующие позиции могут обозначаться либо DCA и DCV (измерение постоянного тока и напряжения соответственно), либо “A”и”V” , а рядом черта и под ней пунктир.

    Переменный ток (Alternating current) меняет свое направление десятки раз в секунду. К примеру, в домашних розетках частота составляет 50-т герц. Это означает, что направление тока меняется 50 раз в секунду. Но не стоит, не имея опыта и знаний по технике безопасности пытаться померить высокое напряжение в розетке. Это очень опасно.

    Переменный ток получил аббревиатуру “AC”. На переключателях мультиметра возможны 2 варианта:
    ACA” и “ACV” измерение переменного тока и напряжения;A

    Измерение постоянного напряжения имеет свои нюансы – обязательно нужно соблюдать полярность. Это особенно актуально для стрелочных приборов. У них в этом случае может выйти из строя измерительная головка. Цифровые – переносят это безболезненно, просто на экране появляется знак минус. Это обязательно нужно учитывать, перед тем как пользоваться мультиметром в режиме измерения напряжения.

    При работе с мультиметром очень важно знать, как подключать его при измерении. Возможны всего два варианта: последовательно или параллельно, в зависимости от того, какую величину нужно измерить. При последовательном подключении через все элементы цепи протекает один и тот же ток. Следовательно, последовательно, еще говорят «в разрыв цепи», нужно мерить силу тока. Если рассмотреть параллельное соединение, то здесь к каждому элементу приложено одинаковое напряжения, и став щупами параллельно любому из них можно его померить. Итак, напряжение меряется параллельно, ток – последовательно, это нужно запомнить и никогда не путать.

    На рисунке показаны схемы параллельного и последовательного соединения. Следует обратить внимание, что при последовательном, ток, протекающий через каждый из элементов, будет одинаковы, если их сопротивления будут равны. Это же условие обеспечит равное напряжение через элементы, в случае параллельного соединения.

    Не опытного пользователя хитрые символы, нанесенные на главный переключатель мультиметра. Но здесь нет ничего сложного, достаточно только вспомнить, как обозначаются единицы измерения напряжения, тока и сопротивления:

    • Вольт – “V”;
    • Ампер – “A”;
    • ОМ – “Ω»

    Все производители без исключения используют только эти значки. Правда, есть одно но. Не всегда приходится измерять целые величины. Иногда результат составляет тысячные доли единицы измерения, а иногда, наоборот – миллионы. Поэтому в мультиметр внесены соответствующие пределы измерения и производители для их обозначения используют метрические приставки. Основных всего четыре:

    • µ ( микро) – 10-6 единицы измерения;
    • m (мили) – 10-3 единицы измерения;
    • к (кило) – 103 единиц измерения;
    • М (мега) – 106 единиц измерения.

    Эти префиксы добавляются к основным единицам измерения и в таком виде нанесены на переключатель режимов работы прибора: µА (микроампер), mV(милливольт), кОм(килоом), мОм(мегаом).

    Прежде чем измерять какую либо величину нужно выставить соответствующий предел. Для этого нужно, хотя бы приблизительно знать какой будет результат, и выставить на приборе цифру немного его превышающую. Если даже в первом приближении невозможно предугадать величину измеряемого тока или напряжения, лучше начать с максимального предела. Полученный результат будет очень приблизительный, но позволит сделать вывод о том какой установить предел. Теперь измерения можно провести с большей точностью.

    Некоторые мультиметры оснащены функцией “auto-rangin”. Благодаря ей, предел измерений выставляется автоматически. Это очень удобно, так как пользоваться мультиметром, в этом случае, гораздо проще. На рисунке представлены простой мультиметр (слева) и прибор оснащенный функцией auto-ranging”(справа).

    Производители приборов редко придерживаются стандартов, если они вообще есть, поэтому в разных мультиметрах одна и та же функция может быть обозначена по-разному. Конечно, невозможно привести здесь все возможные варианты символов, однако основные из них приведены ниже.

    Вот так, волнистой линией обозначают переменный ток. Причем обратите внимание, что может измеряться как ток, так и напряжение. Может быть переменный ток (сила тока), а может быть напряжение переменного тока.

    Горизонтальной чертой, с пунктиром под ней, обозначается постоянный ток и постоянное напряжение.

    Обозначение тока и напряжения с помощью аббревиатуры “AC”и “DC”. Из примера видно, что иногда буквы дублируются знаками. Еще следует обратить внимание, что обозначения AC,DC, могут быть как до AилиV, так и после.

    Таким значком обозначается прозвонка цепей. Если цепь цела, мультиметр издаст звуковой сигнал. Иногда эта функция совмещена с режимом измерения сопротивления. В этом случае звуковой сигнал будет звучать, если сопротивление менее 30 Ом.

    Функция проверки диодов. Позволяет определить исправность диода и его полярность.

    Что же. С теоретической частью можно считать закончили. Теперь можно переходить непосредственно к процессу измерения.

    для измерения напряжения необходимо:

    • подключить щупы к мультиметру.
    • лучше сразу, привыкнуть это делать правильно: черный к гнезду COM, а красный к гнезду V;
    • устанавливаем переключатель в положение соответствующее режиму измерения (переменное или постоянное) и пределу;
    • теперь можно стать щупами параллельно элементу цепи, на котором предполагается померить напряжение.

    На рисунке приведен пример измерения падения напряжения на девяти вольтовой батарие «кроне»;

    Теперь экран прибора должен показывать напряжение. В том случае, если на дисплее появляется «1», предел измерения мал, нужно установить поменьше. Но в данном примере переключать находится в правильном положении, установлена на предел в 20 Вольт постоянного тока. Красный провод- плюсовой, подключается к плюсу батареи, а черный соответсвенно это минус, вставлен в разъем COM на мультиметре. Он подключается к минусу батареи.

    Подключаем щупы, не забываем про цвет; Здесь нужно обратить внимание на следующее: при измерении малых токов красный шнур подключается к тому же гнезду, как и при измерении напряжения, а токов до 10-ти ампер – к разъему «10А».
    Теперь необходимо выбрать режим измерения и его предел.

    В отличие от напряжения, силу тока меряют последовательно. Для этого придется разорвать (поэтому и говорят « в разрыв») цепь. Если все сделано правильно дисплей покажет значение силы тока. В том случае, когда на экране высвечиваются нули, причин может быть несколько: не включено напряжение, нет контакта на щупах и, самое вероятное велик предел. Если на экране высвечивается единица – предел мал. На рисунке приведена схема измерения постоянного тока протекающего через лампочку.

    Подключить щупа к разъемам “COM” и “?”. Полярность здесь соблюдать, конечно, не обязательно и все же черный лучше подключить к разъему COM. Выставляем предел и режим измерения.

    Измеряем сопротивление резистора или спирали лампочки, как это показано на рисунке. Нужно обязательно иметь в виду, что измеряемый элемент должен быть обязательно исключен из схемы. В противном случае измерения будут не правильными.Если индикатор перед цифрой показывает несколько нулей, предел измерения вели, для большей точности его нужно уменьшить. Если предел мал, индикатор будет показывать все ту же единицу.

    Установить прибор в режим звукового сигнала. На переключатели есть соответствующий значок. Он также приведен в качестве примера в таблице выше.

    Щупы установить в гнезда по аналогии с измерением сопротивления.Измерить нужный элемент схемы. Если между щупами протекает электрический ток, т.е. он исправен, должен раздаться звуковой сигнал с частотой порядка 1кГц. при этом нужно обязательно отключить от схемы питание. Кстати говоря, если звукового сигнала нет, то вовсе необязательно, что он неисправен. Возможно, его нормальное сопротивление превышает 30 Ом.

    Мультиметр проверяет диод, пропуская через него ток и измеряя падение напряжение на нем. При наличии некоторого навыка прибором можно проверять даже биполярные транзисторы. Иногда полупроводниковые приборы даже нет необходимости выпаивать из схемы. Итак, последовательность действий следующая.

    Щупы подключаются аналогично измерению сопротивления.Переключатель прибора устанавливается в положение измерения диода. Чаще всего это значок – схематичное обозначение диода.Измеряем диод, касаясь щупами его анода и катода. Показания прибора должны быть: для кремниевого диода -500-700 mV, для германиевого – 200-300mV, исправный светодиод должен показывать 1.5-2 V.

    Теперь меняем полярность на диоде. Прибор должен показать нули, в противном случае он неисправен. Вот, в общем, то и все, что можно вкратце рассказать про работу с мультиметром. Все остальное придет с опытом. Главное не забывать про безопасность и перед тем как пользоваться мультиметром, обязательно изучить правила техники безопасности.

    Если вы задались вопросом «Как пользоваться мультиметром?», то вы по крайней мере уже знаете, что такое электрический ток и напряжение. Если нет, то предлагаю ознакомиться с первыми главами моего учебника по электронике.

    Итак, что такое мультиметр?

    Мультиметр – это универсальный комбинированный измерительный прибор, который сочетает в себе функции нескольких измерительных приборов, то есть может измерять целый диапазон электрических величин.

    Самый малый набор функций мультиметра – это измерение величины напряжения, тока и сопротивления. Однако современные производители на этом не останавливаются, а добавляют в набор функций, такие, как измерение емкости конденсаторов, частоты тока, прозвонка диодов (измерение падения напряжения на p-n переходе), звуковой пробник, измерение температуры, измерение некоторых параметров транзисторов, встроенный низкочастотный генератор и многое другое. При таком наборе функций современного мультиметра действительно встает вопрос как же все-таки им пользоваться?

    Кроме того мультиметры бывают цифровые и аналоговые. Не будем углубляться в дебри, скажу только, что внешне отличаются они по приборам для отображения измеряемых величин. В аналоговом мультиметре он стрелочный, в цифровом в виде семисегментного индикатора. Однако мы привыкли понимать под словом мультиметр все-таки цифровой мультиметр. Поэтому в этой статье я расскажу как пользоваться именно цифровым мультиметром.

    Для примера возьмем широко распространенные мультиметры серии М-830 или DT-830. В этой серии несколько модификации, их маркировка отличается последней цифрой, а также набором функций заложенных в данный прибор.

    Обзор мультиметров этой линейки я планирую провести в одном из следующих выпусков журнала, поэтому не забывайте подписаться на новые выпуски журнала в конце статьи. Описывать, как работать с мультиметром я буду на примере прибора М-831.

    Основные функции цифрового мультиметра М-831 и назначения органов управления прибором

    Рассмотрим внимательно внешнюю панель мультиметра. Здесь мы видим в верхней части семисегментный жидкокристаллический индикатор, на котором и будут отображаться измеряемые нами величины.

    Далее, можно сказать по центру прибора, расположен переключатель величин и пределов измерения.

    Рассмотрим подробнее все обозначения, которые нанесены по кругу, тем самым разберем режимы работы мультиметра.

    1- выключение мультиметра.

    2 – режим измерения значений переменного напряжения, имеет два диапазона измерений 200 и 600 вольт.

    В других моделях мультиметров может применяться обозначение ACV – AC Voltage – (анг. Alternating Current Voltage) – переменное напряжение

    3 -режим измерения значений постоянного тока в следующих диапазонах: 200 мкА, 2000 мкА, 20 мА, 200 мА.

    В других моделях мультиметров может применяться обозначение DCA – (анг. Direct Current Amperage) – постоянный ток.

    4 -режим измерения больших значений постоянного тока до 10 ампер.

    5 – звуковая прозвонка проводов, звуковой сигнал включается при сопротивлении прозванимаего участка менее 50 Ом.

    6 – проверка исправности диодов, показывает падение напряжения на p-n переходе диода.

    7 – режим измерения значений сопротивления, имеет пять диапазонов: 200 Ом, 2000 Ом, 20 кОм, 200 кОм, 2000 кОм.

    8 -режим измерения значений постоянного напряжения, имеет пять диапазонов 200 мВ, 2000 мВ, 20 В, 200 В и 600 В.

    В других моделях мультиметров может применяться обозначение DCV – DC Voltage – (анг. Direct Current Voltage) – постоянное напряжение.

    В нижнем правом углу лицевой панели мультиметра имеется три гнезда, для подключения входящих в комплект шнуров со щупами.

    – нижнее гнездо для общего (минусового) провода во всех режимах и на всех диапазонах;

    – среднее гнездо для плюсового провода во всех режимах и на всех диапазонах кроме режима измерения тока до 10 А ;

    – верхнее гнездо для плюсового провода в режиме измерения тока до 10 А.

    Будьте внимательны, при измерении тока больше 200 мА плюсовой провод подключать только в верхнее гнездо!

    Мультиметр питается от 9-вольтовой батарейки типа «Крона» или согласно типоразмеру – 6F22.

    Внутри, под задней крышкой мультиметра имеется предохранитель, обычно на 250 мА, который защищает прибор в режиме измерения тока на пределах до 200 мА.

    Измерение мультиметром электрических величин

    Итак, настало время узнать, как пользоваться мультиметром. Будем учиться измерять электрические величины на примере все того же мультиметра М-831. Еще раз напомню, что с помощью данного мультиметра можно измерить постоянное и переменное напряжение до 600 вольт, значения только постоянного тока до 10 ампер и значения электрического (активного) сопротивления до 2 мегаом.

    Напомню, что для измерения напряжения на элементе (участке) электрической цепи прибор включается параллельно этому элементу (или участку цепи).

    Для измерения тока в цепи прибор включается в разрыв измеряемой цепи (то есть последовательно с элементами цепи).

    Как пользоваться мультиметром при измерении постоянного напряжения.

    Теперь давайте я подробно, пошагово расскажу, как измерить постоянное напряжение нашим мультиметром.

    Первое, что необходимо сделать, это выбрать род измеряемого напряжения и предел измерения. Для измерения постоянного напряжение мультиметр имеет целый диапазон значений постоянного напряжения, которые устанавливаются с помощью переключателя пределов.

    Для установки предела измерения сначала определим приблизительно, какое значение напряжения мы хотим измерить. Тут надо действовать по обстановки, если измеряете, напряжение элементов питания (батареек, аккумуляторов), то ищите надписи на элементах, если измеряете, напряжение в различных электрических схемах, то думаю раз уж туда «полезли», значит, вы и так знаете, как пользоваться мултиметром!

    Допустим нам необходимо измерить постоянное напряжение на аккумуляторе от какого-то электронного устройства (я возьму аккумулятор видеокамеры).

    1. Изучаем внимательно надписи на аккумуляторе, видим, что напряжение АКБ равно 7,4 вольта.

    2. Устанавливаем предел измерения больше этого напряжения, но желательно близкий к этому значению, тогда измерения будут точнее.

    Для нашего примера предел измерения 20 вольт.

    Все же при измерении напряжения, например в схемах, советую ставить предел больше напряжению питания схемы, дабы не привести прибор к выходу из строя.

    3. Подключаем мультиметр к клеммам аккумулятора (или параллельно тому участку, где вы проводите измерение напряжения).

    – щуп черного цвета один конец к гнезду COM мультиметра, другой к минусу измеряемого источника напряжения;

    – щуп красного цвета к гнезду VΩmA и к плюсу измеряемого источника напряжения.

    4. Снимаем значение постоянного напряжения с ЖК-индикатора.

    Примечание: если вам не известно примерная величина измеряемого значения напряжения, то измерение необходимо начинать с установки самого большого предела, то есть для М-831 – 600 вольт, и последовательно приближаться к пределу наиболее близкому к измеряемому значению напряжения.

    Как пользоваться мультиметром при измерении переменного напряжения.

    Измерение переменного напряжения производится по такому же принципу, что и измерение постоянного напряжения.

    Переключите прибор в режим измерения переменного напряжения, выбрав соответствующий предел измерения переменного напряжения.

    Далее подключите щупы к источнику переменного напряжения и снимите показания с индикатора.

    Как пользоваться мультиметром при измерении постоянного тока.

    Напомню, что приборы 830-ой серии измеряют только значения постоянного тока, поэтому если вам необходимо измерить ток в цепи переменного тока, то ищите другой прибор.

    Мультиметр для измерения тока подключается в разрыв измеряемой цепи.

    Опять же, необходимо определиться с максимально возможным значением тока в измеряемой цепи.

    Если значения тока будут меньше 200 мА, то выбираем соответствующий предел измерения, красный щуп подключаем к гнезду VΩmA и включаем мультиметр в разрыв цепи.

    Для измерения тока в диапазоне 200 мА-10 А, красный щуп подключать в гнездо 10А .

    Желательно мультиметр в режиме измерения тока подключать в цепь при снятом напряжении в цепи, причем на пределе 10А это является обязательной операции, так как при больших токах это совсем не безопасно.

    И последний нюанс: в характеристиках приборов некоторых производителей не рекомендуется включать мультиметр для измерения тока на пределе 10 А более 15 секунд.

    Как пользоваться мультиметром при измерении сопротивления.

    Для измерения сопротивления с помощью мультиметра, последний необходимо переключить в один из пяти пределов измерения сопротивления.

    Причем правила выбора предела измерения следующие:

    1. Если вам заранее известно значение измеряемого сопротивления (например, в случае проверки резистора на предмет «исправен» или «неисправен»), то предел измерения выбирается больше значения измеряемого сопротивления, но как можно ближе к нему. Только в этом случае вы сведете к минимуму погрешность измерения сопротивления.

    2. Если вам заранее не изсестно значение измеряемого сопротивления, то необходимо установить максимальный предел измерения (для М-831 это 2000 кОм) и изменяя пределы последовательно приближаться к измеряемому значению сопротивления.

    Примечание: если на экране мультиметра отображается «1», то значение измеряемого сопротивления больше установленного предела измерения, в этом случае необходимо переключить предел в сторону его увеличения.

    Для измерения сопротивления просто подключите щупы прибора к элементу, сопротивление которого вы хотите измерить и снимите показания с индикатора прибора.

    Посмотрите это видео и узнаете не только как измерять ток, напряжение и сопротивление, но и как прозванивать провода и проверять исправность диодов с помощью мультиметра!

    ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

    Измерительные приборы постоянного тока

    Понимание функционального устройства и работы электрических измерительных приборов очень важно, поскольку они используются при ремонте, обслуживании и устранении неисправностей электрических цепей. Самый лучший и самый дорогой измерительный прибор бесполезен, если техник не знает, что измеряется и на что указывает каждое показание. Счетчик предназначен для измерения величин, существующих в цепи. По этой причине, когда счетчик подключен к цепи, он не должен изменять характеристики этой цепи.

    Счетчики имеют самовозбуждение или внешнее возбуждение. Самовозбуждающиеся работают от источника питания внутри счетчика. Счетчики с внешним возбуждением получают источник питания от цепи, к которой они подключены. Наиболее распространенными аналоговыми измерителями, которые используются сегодня, являются вольтметр, амперметр и омметр. Все они работают на принципах электромагнетизма. Фундаментальный принцип работы измерителя — взаимодействие между магнитными полями, создаваемыми током, каким-то образом собираемым из цепи.Это взаимодействие происходит между магнитными полями постоянного магнита и катушками вращающегося магнита. Чем больше ток через катушки вращающегося магнита, тем сильнее создается магнитное поле. Более сильное поле вызывает большее вращение катушки. Хотя некоторые измерители могут использоваться как для измерения цепей постоянного, так и переменного тока, в этом разделе рассматриваются только те, которые используются в качестве инструментов постоянного тока. Измерители, используемые для переменного тока или для переменного и постоянного тока, обсуждаются при изучении теории переменного тока и схемотехники.

    Движение измерителя Д’Арсонваля

    Этот основной тип движения измерителя постоянного тока, впервые примененный французским ученым д’Арсонваль для электрических измерений, представляет собой устройство для измерения тока, которое используется в амперметре, вольтметре и омметре. . Стрелка отклоняется пропорционально величине тока, протекающего через катушку. По сути, и амперметр, и вольтметр являются приборами для измерения тока, принципиальная разница заключается в способе их включения в цепь.Хотя омметр также является прибором для измерения тока, он отличается от амперметра и вольтметра тем, что обеспечивает собственный источник (самовозбуждение) энергии и содержит другие вспомогательные цепи.

    Чувствительность и сопротивление по току

    Текущая чувствительность движения измерителя — это величина тока, необходимая для движения измерителя до полного отклонения. Простым примером может служить движение измерителя с чувствительностью 1 мА. Это означает, что для перемещения измерителя требуется ток 1 мА, чтобы переместить стрелку в положение полной шкалы.Точно так же для отклонения на половину шкалы требуется ток всего 0,5 мА. Кроме того, то, что называется сопротивлением движению, — это фактическое сопротивление постоянному току провода, используемого для создания катушки счетчика.

    В стандартном измерителе d’Arsonval движение может иметь чувствительность по току 1 мА и сопротивление 50 Ом. Если измеритель будет использоваться для измерения более 1 мА, то для выполнения этой задачи требуются дополнительные схемы. Эта дополнительная схема представляет собой простой шунтирующий резистор. Назначение шунтирующего резистора — обходить ток, превышающий ограничение на 1 мА для перемещения счетчика.Чтобы проиллюстрировать это, предположим, что рассматриваемый измеритель 1 мА необходим для измерения 10 мА. Используемый шунтирующий резистор должен выдерживать 9 мА, в то время как оставшийся 1 мА может проходить через измеритель. [Рисунок 12-149] Рисунок 12-149. Чертеж основного счетчика.

    Для определения надлежащего сопротивления шунта в этой ситуации:

    R SH = Сопротивление шунта

    R M = Сопротивление измерителя = 50 Ом

    Поскольку сопротивление шунта и сопротивление измерителя 50 Ом параллельны, падение напряжения на них обоих одинаковое.

    E SH = E M

    Используя закон Ома, это соотношение можно переписать как:

    E SH = I SH × R SH

    E M = I M × R M

    I SH × R SH = I M × R M

    Просто решите для R SH

    Подстановка значений

    Демпфирование

    Чтобы считывать показания счетчика быстро и точно, желательно, чтобы движущийся указатель выходил за правильное положение лишь на небольшую величину и останавливался не более чем после одного или двух небольших колебаний.Термин «демпфирование» применяется к методам, используемым для приведения стрелки электрического счетчика в состояние покоя после того, как он был приведен в движение. Демпфирование может осуществляться электрическими средствами, механическими средствами или их комбинацией.

    Электрическое демпфирование

    Распространенным методом демпфирования с помощью электрических средств является наматывание подвижной катушки на алюминиевый каркас. Когда катушка движется в поле постоянного магнита, в алюминиевой раме возникают вихревые токи. Магнитное поле, создаваемое вихревыми токами, противодействует движению катушки.Таким образом, стрелка поворачивается медленнее в правильное положение и быстро останавливается с очень небольшими колебаниями.

    Механическое демпфирование

    Воздушное демпфирование — это распространенный метод демпфирования механическими средствами. Как показано на Рис. 12-150, к валу движущегося элемента прикреплена лопатка, заключенная в воздушную камеру. Движение вала замедляется из-за сопротивления, которое воздух оказывает лопатке. Эффективное демпфирование достигается, если лопатка почти касается стенок камеры.

    Рисунок 12-150. Демпфирование воздуха.

    Базовый многодиапазонный амперметр

    Основанный на ранее описанном базовом измерителе, является более сложный и полезный многодиапазонный измеритель, который более практичен. Основная идея многодиапазонного амперметра — сделать его пригодным для использования в широком диапазоне напряжений. Для этого в каждом диапазоне необходимо использовать разное сопротивление шунта. В этом тексте приведен пример двухдиапазонного измерителя. Однако как только основы двухдиапазонного многодиапазонного амперметра усвоены, эти концепции можно легко перенести на конструкцию измерителей с множеством выбираемых диапазонов.

    На рисунке 12-151 показана схема амперметра с двумя выбираемыми диапазонами.

    Рисунок 12-151. Амперметр с двумя диапазонами.

    Этот пример основан на предыдущем измерителе диапазона 10 мА с добавлением диапазона 100 мА. Если переключатель установлен в положение 10 мА, измеритель показывает 10 мА, когда стрелка отклонена на полную шкалу, и аналогично показывает 100 мА на полной шкале, когда выбрано значение 100 мА. Величина шунтирующего резистора 100 мА определяется так же, как и шунтирующего резистора 10 мА.Напомним, что движение счетчика может нести только 1 мА. Это означает, что в диапазоне 100 мА оставшийся ток 99 мА должен проходить через шунтирующий резистор.

    Подстановка значений:

    Меры предосторожности

    Меры предосторожности, которые следует соблюдать при использовании амперметра, сводятся к следующему:

    1. Всегда подключайте амперметр последовательно с элементом, через который протекает ток. быть измеренным.
    2. Никогда не подключайте амперметр к источнику напряжения, например батарее или генератору.Помните, что сопротивление амперметра, особенно в более высоких диапазонах, чрезвычайно низкое и что любое напряжение, даже вольт или около того, может вызвать очень сильный ток, протекающий через измеритель, что приведет к его повреждению.
    3. Используйте достаточно большой диапазон, чтобы отклонение не превышало полной шкалы. Прежде чем измерять ток, составьте себе представление о его величине. Затем переключитесь на достаточно большой масштаб или начните с самого высокого диапазона и работайте вниз, пока не будет достигнут соответствующий масштаб. Наиболее точные показания получаются при отклонении приблизительно на половину шкалы.Многие миллиамперметры были испорчены попытками измерить амперы. Поэтому не забудьте прочитать надписи на циферблате или на позициях переключателя и выбрать правильную шкалу перед подключением счетчика к цепи.
    4. Соблюдайте полярность при подключении счетчика к цепи. Ток должен течь через катушку в определенном направлении, чтобы стрелка индикатора двигалась вверх по шкале. Реверсирование тока из-за неправильного подключения в цепи приводит к обратному отклонению счетчика и часто вызывает изгиб стрелки счетчика.Избегайте неправильного подключения глюкометра, соблюдая маркировку полярности на глюкометре.

    Бортовой механик рекомендует

    Измерение постоянного тока — инновации в области возобновляемых источников энергии

    Ряд проектов, в которых мы участвуем, требуют точного контроля постоянного тока. Здесь мы объясняем многочисленные методы измерения постоянного тока, протекающего по линии, выделяем некоторые из множества доступных интегральных схем и перечисляем плюсы и минусы различных методов.Это постоянная работа — пожалуйста, оставляйте комментарии со своими идеями и методами.

    Для измерения мощности требуется измерение постоянного тока, так как мощность = напряжение x ток. Очевидно, что точные измерения полезны, но более высокая точность связана с более высокими затратами, а также существуют некоторые фундаментальные ограничения и аппаратные ограничения на то, насколько точно мы можем проводить измерения.

    На этой странице я надеюсь описать основные требования к достаточно точному измерению тока, а также ряд методов для этого, а также ряд компонентов и интегральных схем, которые используются для выполнения этой функции.Я предполагаю, что эти данные будут считаны микроконтроллером (цифровым устройством). Я могу написать еще одну статью об измерении напряжения.

    Существует два основных аспекта точного измерения изменяющегося сигнала, независимо от того, какой сигнал. Это частота дискретизации и разрешение:

    Частота дискретизации

    Частота дискретизации имеет большое значение, если мы хотим точно контролировать форму волны. Например, если мы производим только одно измерение температуры в день, в 7.47 утра, мы ничего не могли сказать об изменениях за день. Тем не менее, мы можем кое-что сказать об изменениях, произошедших в течение года. Так что это зависит от того, какая тенденция данных вас интересует.

    То же самое и для контроля тока. Если мы будем брать один образец каждый день, это может быть в то время, когда ничего не включено. Следовательно, мы могли посмотреть на это в течение года и сделать вывод, что электричество не потреблялось. Очевидно, что это, вероятно, не так. Может быть, через 10 минут кто-то включит какую-то огромную нагрузку на 5 часов, а затем снова выключит.Так что скорость, с которой мы отбираем образцы, важна.

    Математические расчеты были выполнены Гарри Найквистом, и, следовательно, у нас есть коэффициент Найквиста. В нем говорится, что для получения всей информации из формы волны мы должны выполнять выборку с частотой, по крайней мере, вдвое превышающей частоту сигнала. Например, мы хотим слушать музыку с слышимыми частотами до 20 кГц. Чтобы покрыть это, мы должны сэмплировать с частотой не менее 40 кГц. Те, кто записывал музыку на компьютер, знают, что обычно используется частота дискретизации 44 кГц.Меньше — и вы потеряете информацию.

    Это важно для систем питания постоянного тока. Есть компоненты, такие как инверторы, которые включают и выключают очень высокие токи с очень высокой скоростью (от 10 до 100 кГц). Как правило, это внутреннее устройство, и конденсаторы на входе сглаживают эту частоту, поэтому нам не нужно внимательно следить за этой высокой частотой, но нам определенно нужно подумать об этом. Если мы сможем взять много образцов, а затем усреднить их, тогда это будет лучше. Это особенно верно, когда мы измеряем энергию в батарее и из нее, где любая неточность может означать, что устройство не знает, что ушло в батарею, и, следовательно, теряет отслеживание баланса энергии.

    Разрешение

    Это связано с тем, что мы преобразуем аналоговый сигнал в цифровой. (Иногда это называют квантованием). Цифровые сигналы могут быть включены или выключены. Аналоговые сигналы могут быть любыми и могут бесконечно изменяться в пределах своего диапазона. Мы пытаемся передать эти изменяющиеся аналоговые данные в наше цифровое устройство (микроконтроллер). Для этого мы используем понятие уровней (также называемых квантами). Скажем, у нас есть синусоидальный сигнал от 0 до 5 В.Допустим, у нас есть только одно битовое разрешение. Цифровое представление может быть только включено или выключено. Если мы установим уровень на 2,5 В, то мы увидим, что цифровой сигнал будет 0, затем 1, затем 0, затем 1, когда форма волны будет выше и ниже 2,5 В. Вы можете видеть, что у нас есть много деталей из сигнала. Этого может быть достаточно данных, чтобы делать то, что мы хотим, но обычно мы используем больше уровней. Чем больше уровней, тем выше разрешение и, следовательно, выше точность данных.

    Добавление дополнительного бита к разрешению увеличивает разрешение в 2 раза.Следовательно, 1 бит = 2 уровня, 2 бита — 4 уровня, 3 бита = 8 уровней. Это быстро увеличивается, и при 8 битах у нас 256 уровней, а при 10 битах — 1024 уровня. Типичный микроконтроллер (например, серия PIC 18 или чип Atmel в Arduino Uno) имеет 10-битную точность. Некоторые имеют 12, 14 или даже 16 бит. Если вы переходите к большему количеству битов, это увеличивает нагрузку на микропроцессор, поэтому вы также можете использовать специальные аналогово-цифровые микросхемы (АЦП), которые обрабатывают данные и отправляют их на микроконтроллер.

    В этой статье я буду использовать АЦП в микроконтроллере (я использую как PIC, так и Atmels) — обычно 10-битный АЦП.

    При измерении тока мы обычно измеряем очень малые напряжения. Они могут быть искажены другими очень небольшими паразитными сигналами. Их можно разбить на смещения и шум.

    Хотя преобразование сигнала из аналогового в цифровой будет означать потерю информации, это также означает, что мы можем применить методы, гарантирующие, что сигнал не будет искажен шумом.Поэтому я стараюсь как можно быстрее перейти на цифровой формат.

    Шум

    Шум повсюду. Он исходит из физики электрических устройств и интерференции множества различных искусственных и естественных электрических и магнитных волн. Существует много информации о шуме и снижении уровня шума, хотя иногда это немного мрачное искусство.

    Я стараюсь свести шум к минимуму:

    • Обеспечение минимальной длины пути прохождения сигнала
    • Экранированный кабель или дополнительный металлический экран можно использовать вокруг частей цепи, подверженных помехам.
    • Уменьшите количество компонентов, через которые проходит сигнал — это снизит вероятность помех

    Это сложная область, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности. Как правило, хорошая компоновка и схемотехника обеспечивают относительно низкий уровень шума.

    Смещения

    Смещения — это когда к измеряемой нами форме волны добавляется дополнительный сигнал. Обычно они возникают, когда сигнал проходит через какой-либо другой активный компонент, например операционный усилитель.10 уровней = 1024 уровня. Каждый уровень равен 5 В / 1024 = 0,00488 В или 4,88 мВ. Следовательно, любое смещение, превышающее 4,88 мВ, изменит сигнал в достаточной степени, чтобы изменить число, считываемое микропроцессором.

    Основная причина, по которой это может быть проблемой, может заключаться в том, что сигнал проходит через операционный усилитель, а операционный усилитель имеет некоторое смещение или не может пройти полностью до шины заземления. Вы можете проверить напряжение смещения, используя лист данных операционного усилителя. Например, напряжение смещения на стандартном операционном усилителе 741 составляет +/- 15 мВ, что может дать погрешность более 3 уровней. (Примечание: есть возможность обнулить смещение во многих операционных усилителях, но для этого требуется отдельная калибровка и дополнительные компоненты) . Я стараюсь использовать одиночную шину питания для операционных усилителей со смещением менее 3 мВ.

    Существует два основных метода измерения постоянного тока: инвазивный и неинвазивный.

    Инвазивный

    Инвазивные методы, как следует из названия, означают, что вы должны поместить что-то в фактический текущий путь. Обычно мы используем «шунтирующий» резистор малого номинала.Поскольку V = IR, ток, протекающий через небольшое сопротивление, будет означать, что произойдет небольшое падение напряжения. Затем мы можем прочитать это напряжение, которое будет пропорционально протекающему току.

    Шунтирующий резистор может быть либо на стороне высокого напряжения (положительный провод), либо на пути низкого уровня (отрицательный провод).

    Мы должны быть очень осторожны при выборе номинала резистора, так как высокое сопротивление будет означать высокое падение напряжения, что также означает большие потери мощности.

    Типичные значения шунтирующего резистора от 0.От 01 миллиОм до примерно 1 Ом (в зависимости от диапазона тока). Они бывают разных форм. Классический дизайн довольно большой, как показано здесь:

    Они хороши тем, что обычно довольно точны и не сильно нагреваются, поэтому на сопротивление не влияет температура. Но они дорогие (около 10-50 фунтов за штуку).

    Менее дорогие варианты включают в себя шунтирующие резисторы с «голым элементом» (от 0,80 до 4,00 фунтов стерлингов), а также типы для поверхностного монтажа.

    Вот статья о том, как сделать шунт из медной проволоки своими руками.

    Еще одна интересная статья из журнала Diyode Magazine об использовании резисторов для измерения тока: https://diyodemag.com/education/fundamentals_using_resistors_to_measure_current.

    Напряжение может быть подключено напрямую к микропроцессору, но обычно требуется некоторая форма усиления, чтобы шунтирующее напряжение находилось в пределах входного диапазона АЦП. Для выполнения этой функции обычно используется операционный усилитель.

    Плюсы
    • Простой
    • дешевые
    • Легко
    • Может быть точным
    Минусы
    • Измерение тока на стороне низкого напряжения является самым простым, но оно может привести к падению напряжения там, где оно нежелательно
    • Измерение тока на стороне высокого напряжения затруднено и требует тщательного обдумывания или использования специальной микросхемы
    • Шунтирующий резистор требует тщательного проектирования
      • например: измерить 100А в системе 12В.С резистором 1 Ом вы получите падение напряжения 100 В (то есть он не будет работать), и этот резистор будет рассеивать 100 Вт (Power = VI), что было бы огромной тратой.
      • Для разумного рассеивания мощности (менее 5 Вт) резистор должен быть (мощность = I 2 XR) 5 / (100 × 100) <0,5 милли-Ом
      • Для разумного падения напряжения (менее 5% = 0,6 В) сопротивление резистора должно быть (V = IR) 0,6 / 100 <6 мОм
      • В этом случае необходимо выбрать меньшее значение, чтобы обеспечить соблюдение обоих требований.
    • Шунтирующий резистор может показывать нелинейность температуры (можно использовать температурную коррекцию)
    • Обычно требуется дополнительный операционный усилитель (с проблемами смещения и шума)
    • Иногда требуется буфер с высоким импедансом — АЦП может иметь не очень высокий импеданс (во многих микропроцессорах это так), и, следовательно, измерение сигнала изменит его. Для устранения этой ошибки требуется дополнительный буфер операционного усилителя.

    Неинвазивный

    В неинвазивных методах обычно используется датчик Холла.Эффект Холла — это преобразователь, напряжение которого изменяется в зависимости от магнитного поля. Ток, проходящий по кабелю, создает магнитное поле, пропорциональное протекающему току. Датчики на эффекте Холла обычно имеют сквозное отверстие, через которое проходит единственный токоведущий кабель. Иногда они могут открываться, чтобы обхватить большие кабели. Основными компаниями, производящими датчики на эффекте Холла, являются LEM и Honeywell. Датчики стоят от 5 до 80 фунтов стерлингов.

    Плюсы
    • Не нужно разрывать провода или кабели
    • Полная гальваническая развязка (гальваническая развязка) измерительного прибора
    • Широкий диапазон токов, включая очень высокие токи
    • Обычно бортовая обработка сигнала для вывода полезного диапазона для микроконтроллера.
    Минусы
    • Дорого
    • Линейность иногда невелика (хотя это можно исправить)
    • Погрешность измерений, особенно малых токов

    (Примечание: цены взяты из онлайн-поиска июнь 2011 г. )

    Инвазивные ИС

    INA220 от Texas Instruments: 3,28 фунта стерлингов + НДС от Farnell

    • Требуется шунтирующий резистор
    • Измерение тока высокого или низкого уровня
    • Двунаправленный
    • 26 В макс.
    • Выход как 2-проводный интерфейс (последовательные данные)

    INA170 от Texas Instruments: 2 фунта стерлингов.79 + ндс от

    рупий
    • Требуется шунтирующий резистор
    • Измерение тока высокого уровня
    • Двунаправленный
    • Напряжение 2,7-40 В
    • Выходной ток пропорционален протекающему току (следовательно, требуется выходной резистор)
    • Требуется опорное напряжение

    INA138 / INA168 от Texas Instruments: 3,40 фунта стерлингов + НДС от

    рупий
    • Требуется шунтирующий резистор
    • Измерение тока высокого уровня
    • однонаправленный
    • Диапазон напряжения: до 36 В (INA138) 60 В (INA168)
    • Выходной ток пропорционален протекающему току (следовательно, требуется выходной резистор)
    • Потребуется операционный усилитель на выходе

    INA193 от Texas Instruments: 1 фунт стерлингов.76 + ндс от

    рупий
    • Требуется шунтирующий резистор
    • Измерение тока высокого уровня
    • однонаправленный
    • Диапазон напряжения: до 80 В
    • Внутреннее усиление (20 В на В)
    • Низкая точность при малых токах

    LTC6104 от Linear Technologies: 2,76 фунта стерлингов от RS

    • Двунаправленный
    • Очень низкое энергопотребление
    • Широкий диапазон питания (макс. 70 В)
    • Требуется шунтирующий резистор
    • Требуются дополнительные компоненты
    • Требуется опорное напряжение для двунаправленного измерения

    LT1495 от Linear Technologies: 5 фунтов стерлингов.07 из Фарнелла.

    • Прецизионный операционный усилитель с указанием по применению для контроля тока.
    • Требуется шунтирующий резистор
    • Требуется 2 дополнительных транзистора
    • Максимальное входное напряжение 36 В
    • Измерение тока высокого уровня

    LT6100 от Linear Technologies: 2,28 фунта стерлингов от Farnell

    • одностороннее
    • Датчик тока на стороне высокого напряжения
    • 48 В макс.
    • Коэффициенты усиления являются внутренними по отношению к ИС (устанавливаются с помощью 2 контактов на ИС)
    • Требуется шунтирующий резистор (но не более)

    INA206 от Burr Brown: 2 фунта стерлингов.68 в 25+ от

    рупий
    • однонаправленный
    • + 80 В макс.
    • Низкая точность при малых токах

    INA230 от Texas Instruments: 3,03 фунта стерлингов от Farnell

    • Сторона высокого или низкого давления
    • Двунаправленный
    • Интерфейс I2C
    • Высокая точность (0,5%)
    • Макс. 28 В постоянного тока
    • Контролирует как напряжение на шине, так и напряжение шунта (ток)
    • Крошечный корпус QFN — паять вручную практически невозможно.

    AD8211 от Analog Devices: 1 фунт стерлингов.77 из Фарнелла

    • Датчик тока на стороне высокого напряжения
    • Буферизованное выходное напряжение (операционный усилитель не требуется)
    • Поддерживается линейность выхода
    • Рабочее напряжение +65 В
    • однонаправленный
    • x20 усиление

    LTC2945 от Linear Technologies: 5,87 доллара США напрямую от Linear Technologies (еще не доступно через RS / Farnell)

    • Выход SPI (последовательный вывод данных)
    • Диапазон напряжения 0-80 В постоянного тока
    • Разрешение 12-битного АЦП
    • Выходы: ток и напряжение (12 бит) и мощность (24 бита)
    • 102.4 мВ полной шкалы на резисторе считывания тока

    SFP100 от Sendyne: $ ??

    • Очень широкий диапазон тока от мА до 100 с A
    • Прецизионные 24-битные АЦП
    • Измерение напряжения и температуры
    • Вывод через SPI / цифровой

    Неинвазивные ИС

    LTS-25-NP от LEM: 9,19 £ + НДС от

    рупий
    • Эффект Холла
    • Двусторонний
    • +/- 25A (макс. 80A)
    • Низкий тепловой дрейф (<50 частей на миллион)
    • Точность около +/- 0.7%

    ACS756 от Allegro: 4,80 фунта стерлингов + НДС от

    рупий
    • Эффект Холла
    • Устройство инвазивное (не пристегивается к проволоке)
    • Двунаправленный
    • +/- 50A
    • Очень низкое сопротивление
    • Напряжение изоляции 3 кВ (среднекв.)
    • Рабочий ток 14 мА — довольно высокий

    Операционные усилители

    Они используются для усиления сигналов для использования на АЦП микроконтроллера. Существуют тысячи операционных усилителей, это те, которые имеют односторонний источник питания, выход с прямой схемой подключения и малое смещение.

    Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

    Информация и указания по применению

    • Проверить каждую ИС в цепи — практические детали и точность
    • Ознакомьтесь с другими текущими вариантами датчиков
    • Изготовление полных конструкций из датчика постоянного тока
    • Посмотрите полную стоимость каждого типа датчика

    Измерение постоянного напряжения и сопротивления

    Использование мультиметра — страницы

    Создано: 9 августа 2012 г.

    Мультиметр — это измерительный прибор, который на определенном этапе потребуется использовать любому, кто занимается электроникой.Мультиметр можно использовать для измерения напряжения, тока, сопротивления, целостности цепи и других параметров.

    Измерение постоянного напряжения и сопротивления

    На видео ниже показан мультиметр, используемый для измерения напряжения батарей (постоянное напряжение) и сопротивления некоторых резисторов.

    Измерение напряжения постоянного тока

    Выбор диапазона напряжения постоянного тока

    Чтобы измерить постоянное напряжение с помощью мультиметра, просто поверните селектор на мультиметре в положение постоянного напряжения.На мультиметре с автоматическим выбором диапазона, таком как показанный на видео, на шкале будет только один выбор напряжения постоянного тока.

    Мультиметр, не имеющий автоматического выбора диапазона, будет иметь набор значений напряжения на шкале, которые можно выбрать, например 2В, 20В, 200В, 1000В. На этом типе мультиметра начните с выбора максимального напряжения на шкале, а затем уменьшите его до более низкого напряжения, если измеренное напряжение окажется низким. Если вы измеряете один элемент батареи и знаете, что это 1.2 В или 1,5 В, затем вы можете начать с установки шкалы мультиметра на 2 В или 20 В.

    Измерение

    После выбора напряжения постоянного тока на шкале мультиметра используйте два щупа для измерения на клеммах батареи. Черный щуп должен использоваться на отрицательной клемме аккумулятора и должен быть подключен к COM-разъему на мультиметре. Красный щуп следует использовать на положительной клемме аккумулятора и подключать к разъему мультиметра, обозначенному V.Это соединение может иметь другие обозначения, такие как символ ома (Ω).

    После подключения щупов к батарее, напряжение батареи будет показано на дисплее мультиметра.

    Полярность

    Если красный и черный щупы мультиметра неправильно подключены к батарее (т. Е. Черный на положительном полюсе и красный на отрицательном), цифровой мультиметр покажет отрицательный знак рядом с показанием напряжения на дисплее.

    На цифровом мультиметре не имеет значения, перепутаны ли провода при измерении напряжения.Правильное расположение выводов (правильная полярность — красный на плюсе и черный на минусе) имеет значение для старых аналоговых мультиметров (типа со стрелкой индикатора). Аналоговый (или аналоговый) мультиметр может быть поврежден, если перепутать полярность на проводах.

    Результаты измерений

    В видео используются батареи, состоящие из перезаряжаемых элементов на 1,2 В. Первый измеренный имеет шесть ячеек, поэтому напряжение должно быть около 1,2 В × 6 = 7,2 В. Вторая измеренная батарея содержит две ячейки или 1.2 В × 2 = 2,4 В. Последней измеряется одиночная ячейка 1,2 В.

    Когда батареи 1,2 В полностью заряжены, они будут иметь напряжение чуть более 1,2 В. Это видно по измерениям, сделанным на видео.

    Измерение сопротивления

    Выбор диапазона сопротивления (Ом — Ом)

    Для измерения сопротивления с помощью мультиметра поверните шкалу мультиметра до отметки в омах. Что касается измерения напряжения мультиметром с автоматическим выбором диапазона, для измерения сопротивления будет только одна шкала.

    На мультиметре без автоматического выбора диапазона на шкале мультиметра будет отмечен ряд различных диапазонов, например 200, 2К, 20К, 200К, 2М, 20М. Если приблизительный диапазон измеряемого сопротивления неизвестен, всегда начинайте измерения с самого большого диапазона, например 20М. Если значение, измеренное в этом диапазоне, кажется небольшим, то шкалу можно повернуть вниз на меньший диапазон.

    Меры предосторожности

    Никогда не измеряйте сопротивление в цепи, находящейся под напряжением, т. Е. В цепи, на которую подано питание.

    Измерение сопротивления

    Приложите наконечники щупов мультиметра к измеряемому сопротивлению и прочтите значение сопротивления на дисплее мультиметра.

    Результаты измерений

    Все резисторы, измеренные на видео, имеют допуск 5%. Это означает, что значения резисторов могут быть на 5% больше или 5% меньше, чем заявленное значение резистора, которое вы бы прочитали при расшифровке цветового кода резистора.

    Вернитесь к области для начинающих Часть 2 из 3: Измерение силы тока

    Методы измерения переменного и постоянного тока для маломощных нанотехнологий и других чувствительных устройств

    Измерительные системы

    Для чувствительных измерений I-V и сопротивления прибор состоит из двух частей: источника тока и прибора для измерения напряжения.Для измерений синхронизированного усилителя исследователь традиционно сконструировал источник, потому что прецизионные источники переменного тока ранее просто не были доступны. Для метода реверсирования постоянного тока используется источник тока с изменяемой полярностью, а отклик ИУ измеряется с помощью нановольтметра.

    Метод синхронного усилителя. Усилители синхронизации могут измерять слабые сигналы переменного тока, некоторые до нескольких нановольт. С помощью этого типа прибора точные измерения могут быть выполнены, даже когда источники шума выше, чем интересующий сигнал.В синхронизирующем усилителе используется метод, называемый фазочувствительным детектированием, для выделения сигнала на определенной тестовой частоте. Шумовые сигналы на других частотах в основном игнорируются. Поскольку синхронный усилитель измеряет только сигналы переменного тока на испытательной частоте или около нее, влияние термоэлектрических напряжений (как постоянного, так и переменного тока) также снижается.

    На рисунке 1 представлена ​​упрощенная блок-схема синхронизированного усилителя для измерения напряжения тестируемого устройства при малой мощности. Ток пропускается через тестируемое устройство посредством приложения синусоидального напряжения (A sin [2π f o t]) через последовательную комбинацию RREF и DUT.Обычно RREF выбирается намного большим, чем сопротивление ИУ, тем самым создавая приблизительный источник тока, управляющий ИУ.


    Рис. 1. Упрощенная блок-схема измерительной установки синхронизированного усилителя.

    Усиленное напряжение от ИУ умножается на синусоидальную и косинусную волну с той же частотой и фазой, что и подаваемый источник, и затем пропускается через фильтр нижних частот. Это умножение и фильтрация могут выполняться с помощью аналоговых схем, но сегодня они чаще всего выполняются в цифровом виде в синхронизирующем усилителе после оцифровки сигнала отклика ИУ.

    Выходы фильтров нижних частот представляют реальную (синфазную) и мнимую (не синфазную) составляющие напряжения на частоте f o . Значения сопротивления ИУ должны рассчитываться исследователем отдельно на основе предполагаемого тока и измеренного уровня напряжения.

    Исследователи, использующие синхронизирующие усилители, часто предпочитают работать с прибором на относительно низкой частоте, то есть менее 50 Гц. Низкая частота выбрана по многим причинам. К ним относятся: (1) снижение частоты достаточно далеко ниже спада частоты тестируемого устройства и межсоединений для точного измерения, (2) предотвращение шума на частоте линии электропередачи и (3) снижение частоты ниже порогового значения линейных электромагнитных помех. (EMI) фильтры добавлены для предотвращения попадания шума окружающей среды на тестируемое устройство.

    Метод измерения обратного постоянного тока. Альтернатива синхронным усилителям использует инверсию полярности постоянного тока в подаваемом токовом сигнале для устранения шума. Это хорошо зарекомендовавший себя метод устранения смещений и низкочастотного шума. Современные источники постоянного тока и нановольтметры обладают значительными преимуществами перед синхронными усилителями в снижении влияния источников ошибок и сокращении времени, необходимого для достижения измерения с низким уровнем шума.

    Как показано на Рисунке 2, просто подают ток на ИУ и измеряют напряжение ИУ, затем меняют направление тока на противоположное и повторно измеряют напряжение.Разница двух измерений, разделенная на два, представляет собой реакцию ИУ по напряжению на уровень приложенного тока. Повторение процесса и использование усреднения уменьшает полосу шума и, следовательно, шум. Некоторые исследователи называют их измерениями «дельта».


    Рис. 2. Схема измерения инверсии постоянного тока с использованием четырехпроводной схемы.

    В прошлом это был ручной метод с большинством инструментов, который ограничивал скорость реверса до менее 1 Гц. Современные инструменты теперь позволяют автоматизировать технику и увеличить скорость разворота.Скорость реверса устанавливает частоту, которая доминирует над шумом. Более высокая скорость реверсирования лучше устраняет низкочастотный шум и тепловой дрейф, поскольку эти источники шума имеют меньшую мощность на более высоких частотах.


    Рис. 3. Тестовые сигналы и напряжения термоэлектрической ошибки во время измерений обратного постоянного тока (дельта).

    По сути, дельта-метод состоит из чередования полярностей источника тока и использования скользящего среднего трех значений напряжения для расчета сопротивления (рис. 3). Три измерения:

    В M1 = V DUT + V ЭДС

    В M2 = -V DUT + V ЭДС + δV

    V M3 = V DUT + V EMF + 2δV, где V M1 , V M2 и V M3 — измерения напряжения

    В DUT = падение напряжения на DUT из-за приложенного тока

    В ЭДС = постоянное смещение термоэлектрического напряжения в момент времени В M1 берется

    δV = линейно изменяющееся термоэлектрическое напряжение

    Отмена термоэлектрического смещения напряжения (V EMF ) и термоэлектрического изменения напряжения (δV) возможна посредством математического вычисления с использованием трех измерений напряжения.Сначала возьмите половину разницы первых двух измерений напряжения и назовите это V A :

    .

    V A = (V M1 — V M2 ) / 2 = [(V DUT + V EMF ) — (-V DUT + V EMF + δV)] / 2 = В DUT — δ / 2

    Аналогичным образом возьмите половину разницы второго (V M2 ) и третьего (V M3 ) измерений напряжения и назовите этот термин V B :

    .

    В B = (В M2 — В M3 ) / 2 = [(В DUT + V ЭДС + 2δV) — (-V DUT + V EMF + δV)] / 2 = V DUT + δV / 2

    Каждый из этих результатов устранил постоянное смещение, V EMF , но все еще имеет ошибки из-за члена дрейфа, δV.Однако среднее значение V A и V B равно просто V DUT .

    V конечный = (V A + V B ) / 2 = (V M1 — 2V M2 + V M3 ) / 4 = V DUT

    Затем последовательные показания можно усреднить, чтобы уменьшить ширину полосы измерения и достичь желаемых уровней шума.

    При рассмотрении предыдущая математика на самом деле представляет собой умножение строки показаний V M на последовательность весов +1, -1, +1 и т. Д.Это в точности аналогично тому, как синхронный усилитель умножает полученные сигналы на синусоидальные функции, которые используются в качестве стимула. Имеющиеся в продаже источник тока и нановольтметр, описанные в конце этой статьи, автоматизируют всю процедуру; Значения сопротивления рассчитываются и отображаются приборами.

    Та же методика, улучшенное измерительное оборудование. Как мы видели, метод синхронного усилителя и метод реверсирования постоянного тока являются измерениями переменного тока. В обоих методах подавляются постоянный шум и шум на более высоких частотах.Однако комбинация нановольтметра / источника тока может обеспечить превосходные возможности измерения во всем диапазоне сопротивлений устройства, как поясняется в следующих параграфах.

    AUSV 1320 OPEN Автомобильная электроника: страницы

      Щиток приборов

      AUSV 1320 ОТКРЫТО

      Страницы

      Перейти к содержанию Щиток приборов
      • Авторизоваться

      • Приборная панель

      • Календарь

      • Входящие

      • История

      • Помощь

      Закрывать