§103. Измерение электрического сопротивления | Электротехника

Измерение методом амперметра и вольтметра.

Сопротивление какой-либо электрической установки или участка электрической цепи можно определить с помощью амперметра и вольтметра, пользуясь законом Ома. При включении приборов по схеме рис. 339, а через амперметр проходит не только измеряемый ток I_x, но и ток I_v, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление

R_x = U / (I – U/R_v) (110)

где R_v — сопротивление вольтметра.

При включении приборов по схеме рис. 339, б вольтметр будет измерять не только падение напряжения Ux на определенном сопротивлении, но и падение напряжения в обмотке амперметра U_A = IR_А. Поэтому

R_x = U/I – R_А (111)

где R_А — сопротивление амперметра.

В тех случаях, когда сопротивления приборов неизвестны и, следовательно, не могут быть учтены, нужно при измерении малых сопротивлений пользоваться схемой рис. 339,а, а при измерении больших сопротивлений — схемой рис. 339, б. При этом погрешность измерений, определяемая в первой схеме током I_v, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током I_x и напряжением U_x.

Рис. 339. Схемы для измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра

Измерение сопротивлений электрическими мостами.

Мостовая схема (рис. 340,а) состоит из источника питания, чувствительного прибора (гальванометра Г) и четырех резисторов, включаемых в плечи моста: с неизвестным сопротивлением R

x (R4) и известными сопротивлениями R1, R2, R3, которые могут при измерениях изменяться. Прибор включают в одну из диагоналей моста (измерительную), а источник питания — в другую (питающую).

Рис. 340. Мостовые схемы постоянного тока, применяемые для измерения сопротивлений

Сопротивления R1 R2 и R3 можно подобрать такими, что при замыкании контакта В показания прибора будут равны нулю (в таком случае принято говорить, что мост уравновешен). При этом неизвестное сопротивление

R_x = (R₁/R₂)R₃ (112)

В некоторых мостах отношение плеч R1/R2 установлено постоянным, а равновесие моста достигается только подбором сопротивления R3. В других, наоборот, сопротивление R3 постоянно, а равновесие достигается подбором сопротивлений R1 и R2.

Измерение сопротивления мостом постоянного тока осуществляется следующим образом. К зажимам 1 и 2 присоединяют неизвестное сопротивление R_x (например, обмотку электрической машины или аппарата), к зажимам 3 и 4 — гальванометр, а к зажимам 5 и 6 — источник питания (сухой гальванический элемент или аккумулятор). Затем, изменяя сопротивления R1, R2 и R3 (в качестве которых используют магазины сопротивлений, переключаемые соответствующими контактами), добиваются равновесия моста, которое определяется по нулевому показанию гальванометра (при замкнутом контакте В).

Существуют различные конструкции мостов постоянного тока, при использовании которых не требуется выполнять вычисления, так как неизвестное сопротивление R_x отсчитывают по шкале прибора. Смонтированные в них магазины сопротивлений позволяют измерять сопротивления от 10 до 100 000 Ом.

При измерении малых сопротивлений обычными мостами сопротивления соединительных проводов и контактных соединений вносят большие погрешности в результаты измерения. Для их устранения применяют двойные мосты постоянного тока (рис. 340,б). В этих мостах провода, соединяющие резистор с измеряемым сопротивлением R_x и некоторый образцовый резистор с сопротивлением R0 с другими резисторами моста, и их контактные соединения оказываются включенными последовательно с резисторами соответствующих плеч, сопротивление которых устанавливается не менее 10 Ом.

Поэтому они практически не влияют на результаты измерений. Провода же, соединяющие резисторы с сопротивлениями R_x и R0, входят в цепь питания и не влияют на условия равновесия моста.

Поэтому точность измерения малых сопротивлений довольно высокая. Мост выполняют так, чтобы при регулировках его соблюдались следующие условия: R1 = R2 и R3 = R4. В этом случае

R_x = R₀R₁/R₄ (113)

Двойные мосты позволяют измерить сопротивления от 10 до 0,000001 Ом.

Если мост не уравновешен, то стрелка в гальванометре будет отклоняться от нулевого положения, так как ток измерительной диагонали при неизменных значениях сопротивлений R1, R2, R3 и э. д. с. источника тока будет зависеть только от изменения сопротивления R

x.

Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления R_x или каких-либо других единицах (температура, давление и пр.), от которых зависит это сопротивление. Поэтому неуравновешенный мост постоянного тока широко используют в различных устройствах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.

Применяют также различные мосты переменного тока, которые дают возможность измерить с большой точностью индуктивности и емкости.

Измерение омметром.

Омметр представляет собой миллиамперметр 1 с магнитоэлектрическим измерительным механизмом и включается последовательно с измеряемым сопротивлением R

x (рис. 341) и добавочным резистором R_Д в цепь постоянного тока.

Рис. 341. Схема включения омметра

При неизменных э. д. с. источника и сопротивления резистора R_Д ток в цепи зависит только от сопротивления R_x. Это позволяет отградуировать шкалу прибора непосредственно в омах. Если выходные зажимы прибора 2 и 3 замкнуты накоротко (см. штриховую линию), то ток I в цепи максимален и стрелка прибора отклоняется вправо на наибольший угол; на шкале этому соответствует сопротивление, равное нулю. Если цепь прибора разомкнута, то I = 0 и стрелка находится в начале шкалы; этому положению соответствует сопротивление, равное бесконечности.

Питание прибора осуществляется от сухого гальванического элемента 4, который устанавливается в корпусе прибора. Прибор будет давать правильные показания только в том случае, если источник тока имеет неизменную э. д. с. (такую же, как и при градуировке шкалы прибора). В некоторых омметрах имеются два или несколько пределов измерения, например от 0 до 100 Ом и от 0 до 10 000 Ом. В зависимости от этого резистор с измеряемым сопротивлением R

x подключают к различным зажимам.

Измерение больших сопротивлений мегаомметрами.

Для измерения сопротивления изоляции чаще всего применяют мегаомметры магнитоэлектрической системы. В качестве измерительного механизма в них использован логометр 2 (рис. 342), показания кото-

Рис. 342. Устройство мегаомметра

рого не зависят от напряжения источника тока, питающего измерительные цепи. Катушки 1 и 3 прибора находятся в магнитном поле постоянного магнита и подключены к общему источнику питания 4.

Последовательно с одной катушкой включают добавочный резистор R_д, в цепь другой катушки — резистор сопротивлением R

x.

В качестве источника тока обычно используют небольшой генератор 4 постоянного тока, называемый индуктором; якорь генератора приводят во вращение рукояткой, соединенной с ним через редуктор. Индукторы имеют значительные напряжения от 250 до 2500 В, благодаря чему мегаомметром можно измерять большие сопротивления.

При взаимодействии протекающих по катушкам токов I1 и I2 с магнитным полем постоянного магнита создаются два противоположно направленных момента М1 и М2, под влиянием которых подвижная часть прибора и стрелка будут занимать определенное положение. Как было показано в § 100, положение подвижной

Рис. 343. Общий вид мегаомметра (а) и его упрощенная схема (б)

части логометра зависит от отношения I1/I2. Следовательно, при изменении R_x будет изменяться угол α отклонения стрелки. Шкала мегаомметра градуируется непосредственно в килоомах или мегаомах (рис. 343, а).

Чтобы измерить сопротивление изоляции между проводами, необходимо отключить их от источника тока (от сети) и присоединить один провод к зажиму Л (линия) (рис. 343,б), а другой — к зажиму 3 (земля). Затем, вращая рукоятку индуктора 1 мегаомметра, определяют по шкале логометра 2 сопротивление изоляции. Имеющийся в приборе переключатель 3 позволяет изменять пределы измерения. Напряжение индуктора, а следовательно, частота вращения его рукоятки теоретически не оказывают влияние на результаты измерений, но практически рекомендуется вращать ее более или менее равномерно.

При измерении сопротивления изоляции между обмотками электрической машины отсоединяют их друг от друга и соединяют одну из них с зажимом Л, а другую с зажимом 3, после чего, вращая рукоятку индуктора, определяют сопротивление изоляции. При измерении сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса его соединяют с зажимом 3, а обмотку — с зажимом Л.

Измерение сопротивления заземления

Заземление – это уравнивание потенциалов цепи заземления с потенциалом земли, путем объединения с землей. При заземлении объединяется проводом корпус микроволновой печи или корпус электрического щитка с землей. Заземление необходимо для защиты человека от удара электрическим током из-за неисправной стиральной машины или неисправной микроволновой печи, когда человек коснется их корпуса. Заземление нужно если рядом электричество и вода, например неисправный электрический бойлер без заземления может ударить током через кран. Заземление может спасти вам жизнь. Если у вас в розетке в ванной есть заземления и установлено УЗО, то при попадании воды на удлинитель ток не убьет вас, всего лишь выключится свет.

Сопротивления заземления — это сопротивление между цепью заземления и землей. Данная величина измеряется в Ом и должна стремиться к нулю. Идеальное значение возможно только теоретически, поскольку любой проводник создает определенное сопротивление.

 

Измерение сопротивления заземления дает возможность узнать технические состояние, контура заземления и позволяет определить уровень безопасность электрической сети. Измерять сопротивление заземление нужно после ввода здания или объекта. Далее проверка заземления проводится на основании п. 2.7.9. ПТЭЭП согласно плану проверок на объект. Измерять сопротивление заземления необходимо не менее одного раза в 12 лет. Осмотр заземляющего контура должен проводиться не менее двух раз в год.

 

Измерение сопротивление металлосвязи, защитных проводников заземления проводится согласно ГОСТ Р 50571.16 по двухпроводному и четырех проводному методу. При измерении по двухпроводному методу не учитывается сопротивление самих проводов и переходных сопротивлений крокодилов. В измерителе сопротивления заземления ИС-20 имеется возможность исключить влияния сопротивления измерительных проводов, при измерении двухпроводным способом.

 

 

Как измерять сопротивление заземления/ Рассмотрим процесс измерения сопротивления заземления с помощью прибора ИС-20. Измерение проводится согласно ГОСТ Р 50571.16-2007 Электроустановки низковольтные Часть 6 Испытания. Измерение сопротивление заземлителя с помощью штырей по четырех проводному методу

 

• Необходимо отключить заземлитель от шины заземления.
• К заземлителю подсоединить измерительные провода к разъемам Т1 и П1. Измерительный провод Т1 компенсирует сопротивление измерительного кабеля П1.
• Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с разъемом П2.
• Ттоковый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.
• Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
• Начать измерение, нажав кнопку Rx.

 

Измерение сопротивление заземлителя с помощью штырей по трехпроводному методу

• Необходимо отключить заземлитель от шины заземления.
• К заземлителю подсоединить измерительный провод к разъему П1.
•  Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с разъемом П2.
• Ттоковый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.
• Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
• Начать измерение, нажав кнопку Rx.

 

Измерение сопротивления заземлителя с применением измерительных клещей по четырехпроводному  методу

 

• С измерительными клещами нет необходимости отключать заземлитель от шины заземления. Прибор компенсирует протекающий по шине ток с помощью измерительных клещей.
• Заземлитель обхватить клещами и подключить  к разъему «клещи».
• К заземлителю выше измерительных клещей подсоединить измерительные провода к разъемам Т1 и П1. Измерительный провод Т1 компенсирует сопротивление измерительного кабеля П1.
• Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с раземом П2.
• Токовый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.
• Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
• Начать измерение, нажав кнопку Rx.

 

Измерение сопротивления заземлителя с применением измерительных клещей по трехпроводному  методу

• С измерительными клещами нет необходимости отключать заземлитель от шины заземления. Прибор компенсирует протекающий по шине ток с помощью измерительных клещей.
• Заземлитель обхватить клещами и подключить  к разъему «клещи».
• К заземлителю подсоединить измерительный провод к разъему П1.
• Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с раземом П2.
• Токовый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.
• Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
• Начать измерение, нажав кнопку Rx.

 

Измерение сопротивления заземления с измерительными клещами и передающими клещами

 

 

• С измерительными клещами нет необходимости отключать заземлитель от шины заземления. Прибор компенсирует протекающий по шине ток с помощью измерительных клещей.
• Заземлитель обхватить измерительными клещами и подключить  к разъему П1.
• Клещами передающими обхватить шину заземления не менее чем через 30 см от измерительных клещей. Передающие клещи позволяют проводить измерение сопротивления заземления без штырей, где уложен асфальт. Если схема заземления многоэлементная, показания будут завышенные, т.к. измерение включают все элементы заземления.
• Переключить прибор в режим измерения двумя клещами, убедиться величина тока в шине заземления не более 2 А.
• Начать измерение, нажав кнопку Rx.

 

Измерение удельного сопротивления грунта

 

Удельное сопротивление грунта определяется по методике Вернера. Согласно этой методике штыри втыкают на одинаковом расстоянии d по прямой линии. Расстояние между штырями d должно быть более 5 раз больше глубины штырей. Удельное сопротивление грунта измеряется в Ом*м. Штыри 4 штуки соединить с прибором измерительными проводами к разъемам Т1, П1, П2, Т2.

 

Нормы сопротивления заземления электроустановок регламентируются ПЭЭП. Правила эксплуатации электроустановок потребителей для приборов напряжением питания до 1000 В таблица 42. Для приборов с напряжением питания 220 В и 380 В с заземленной нейтралью сопротивление заземления на вводе должно быть не более 30 Ом.  При удельном сопротивлении грунта более 100 Ом*м сопротивление заземления вычисляется по формуле 0,3 от удельного сопротивления грунта. Для грунта с удельным сопротивлением 300 Ом*м допустимое сопротивление заземления до 90 Ом.

 

Измерение сопротивления заземления рекомендуется проводить в летнее время года с сухим грунтом и в зимнее время года когда грунт промерз, в этом случае удельное сопротивление грунта максимально. При изменении температуры грунта с 0 до -5 градусов,  удельное сопротивление грунта возрастает в 8 раз. При влажном грунте удельное сопротивление уменьшается в разы, что положительно влияет на сопротивление заземления. Сопротивление заземления не должно превышать нормативов в любую погоду.

Измерение сопротивления, ёмкости, индуктивности

Измерение сопротивления, ёмкости или индуктивности производятся методом сравнения, т.е. относительно нагрузочного резистора с известным сопротивлением.

Измерение сопротивления

Подключение измерительного и нагрузочного резсторов к модулям АЦП-ЦАП осущестрвляется по схеме, приведенной на рисунке 1. Каждый резистор подключается к двум входам АЦП, образующий дифференциальный вход — измерительный канал. Входные каналы АЦП включаются в программе «Настройка параметров АЦП и ЦАП». Необходимо включить каналы, к которым подключены сопротивления и установить для них тип канала — дифференциальный (рисунок 2).

Рисунок 1

Рисунок 2

Входные каналы должны быть настроены относительно измерения напряжения (настраивается в программе «Редактирование параметров измерительных каналов»). На рисунке 3 представлен фрагмент программы «Редактирование параметров измерительных каналов», настроенной в соответствии со схемой подключения резисторов на рисунке 1. Названия каналов вводятся по усмотрению пользователя. В данном случае канал, к которому подключен резистор, сопротивление которого необходимо измерить, называется «Измерительный», канал, к которому подключен нагрузочный резистор, называется «Опорный», т.к. относительно него и будут производиться измерения.

Рисунок 3

Для запитывания сопротивлений может использоваться встроенный генератор модуля (выход ЦАП). Для этого необходимо запустить программу «Генератор сигналов» (рисунок 4), задать параметры генерируемого сигнала и нажать кнопки «Добавить» и «Включить». Частота сигнала может быть произвольной, но не должна быть кратной 50 Гц и 60 Гц (промышленные частоты в Европе и Америке соответственно). Уровень сигнала должен обеспечивать запитывание сопротивлений таким образом, чтобы значение тока не превышало 10 мА.

Рисунок 4

Для обработки результатов измерений по выходный каналам, используется программа «ZETFormula». Поскольку нагрузочный и измерительный резисторы подключены последовательно, токи, протекающие через них, равны:

Iн=Iизм=I (1)

Следовательно:

Uн=I·Rн, Uизм=I·Rизм (2)

А значит:

Rизм=(Uизм/Uн)·Rн (3)

В программе «ZETFormula» — название канала, к которому подключен Rизм, — название канала, к которому подключен Rн, 100 — сопротивление нагрузочного резистора. Программа «ZETFormula» порождает виртуальный канал (с единицами измерения «Ом»), содержащий результаты вычисления. Этот канал доступен для обработки всем программам из состава ZETLab (вольтметры, осциллографы и т.д.).

Рисунок 5

Для отображения результатов можут использоваться вольтметр постоянного тока, настроенный на измерение уровня сигнала виртуального канала, порожденного программой «ZETFormula» (рисунок 6).

Рисунок 6

На рисунке 7 представлен результат работы программы «Многоканальный осциллограф». Выбрано 3 канала для отображения: физические каналы, к которым подключены нагрузочный и измерительный сопротивления, и виртуальный канал, порожденный программой «ZETFormula». По верхним двум осциллограммам видно, что напряжение сигнала по измерительному каналу в 2 раза меньше напряжения сигнала по опорному каналу. Значит, сопротивление измерительного резистора в 2 раза меньше сопротивления нагрузочного. Поскольку Rн=100 Ом, Rизм=50 Ом (согласно формуле 3). Этот же результат продемонстрирован на третьей осциллограме — результата вычисления программы «ZETFormula».

Рисунок 7

Измерение ёмкости и индуктивности

Подключение ёмкости и индуктивности производится аналогично подключению сопротивления. Схемы подключения приведены на рисунках 8 и 9 соответвественно. Настройки программ «Настройка параметров АЦП и ЦАП», «Редактирование файлов параметров», «Генератор сигналов» — аналогичны настройкам при измерении сопротивления. Изменяются лишь формулы вычисления емкости и индуктивности и единицы измерения виртуального канала программы «ZETFormula».

Рисунок 8

Рисунок 9

Реактивное сопротивление выражается через ёмкость и индуктивность следующим образом:

Rизм=1/(ω·C)=1/(2Πf·C), Rизм=ω·L=2Πf·L     (4)

где f — частота сигнала генератора. Из (4) следует:

C=Rизм/(2Πf), L=Rизм·2Πf     (5)

Если в (5) вместо Rизм подставить выражение (3), получаем:

C=[(Uизм/Uн)·Rн]/(2Πf), L=[(Uизм/Uн)·Rн]·2Πf     (6)

На рисунке 10 представлено окно программы, настроенной на вычисление ёмкости и индуктивности: 100 — сопротивление нагрузочного резистора, 160 — частота сигнала запитывания.

Рисунок 10

Примечание: при измерении сопротивления/ёмкости/индуктивности по нескольким каналам может использоваться один нагрузочный резистор для схемы последовательного подключения сопротивления/ёмкости/индуктивности. При параллельном подключении к каждому резистору/емкости/индуктивности последовательно подключается нагрузочный резистор, относительно которого и будут проводиться измерения.

См. также:

SCADA-проект «Измерение сопротивления»

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРТИВЛЕНИЯ

Электрическое сопротивление — основная электрическая характеристика проводника,  величина, характеризующая противодействие электрической цепи или ее участка электрическому току. Также сопротивлением могут называть деталь (её чаще называют резистором) оказывающую электрическое сопротивление току. Электрическое сопротивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии и  измеряется в Омах.

Сопротивление (часто обозначается буквой R) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника и  её можно определить как

где

R — сопротивление;

U — разность электрических потенциалов на концах проводника, измеряется в вольтах;

I — ток, протекающий между концами проводника под действием разности потенциалов, измеряется в амперах.

Для практического измерения сопротивлений применяют множество различных методов, в зависимости от условий измерения и характера объектов, от требуемой точности и быстроты измерений. Например различают методы для измерения сопротивления при постоянном токе и при переменном, измерение больших сопротивлений, сопротивлений малых и ультрамалых, прямые и косвенные  и т.д.

Целью работы является выявление основных, наиболее часто встречающихся в практике,  методов измерения сопротивлений.

Измерение сопротивления при постоянном токе

Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются косвенный метод, метод непосредственной оценки, а также мостовой метод. Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности измерений. Из косвенных методов наиболее универсальным является метод амперметра-вольтметра.

Метод амперметра-вольтметра

Данный метод основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений (а) и измерение малых сопротивлений (б). По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление.

Для схемы (а) искомое сопротивление и относительную методическую погрешность можно определить по формулам:

где Rx — измеряемое сопротивление, а Rа — сопротивление амперметра.

Для схемы (б) искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются по формулам:

Из формулы видно, что при подсчете искомого сопротивления по приближенной формуле возникает погрешность, оттого, что при измерении токов и напряжений во второй схеме амперметр учитывает и тот ток, который проходит через вольтметр, а в первой схеме вольтметр измеряет напряжение помимо резистора еще и на амперметре.

Из определения относительных методических погрешностей следует, что измерение по схеме (а) обеспечивает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, а измерение по схеме (б) — при измерении малых сопротивлений. Погрешность измерения по данному методу рассчитывается по выражению:

«Используемые при измерении приборы должны иметь класс точности не более 0,2. Вольтметр подключают непосредственно к измеряемому сопротивлению. Ток при измерении должен быть таким, чтобы показания отсчитывались по второй половине шкалы. В соответствии с этим выбирается и шунт, применяемый для возможности измерения тока прибором класса 0,2. Во избежание нагрева сопротивления и, соответственно, снижения точности измерений, ток в схеме измерения не должен превышать 20% номинального».

Достоинство схем метода измерение амперметром и вольтметром  заключается в том, что по резистору с измеряемым сопротивлением можно пропускать тот же ток, как и в условии его работы, что является важным при измерении сопротивлений, значения которых  зависят от тока.

Метод непосредственной оценки.

Метод непосредственной оценки предполагает измерение сопротивления постоянному току с помощью омметра.  Омметром называют измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (активные сопротивлений также называют омическими сопротивлениями) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, тераомметры, гигаомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.

По принципу действия омметры можно разделить на магнитоэлектрические  —  с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные, которые бывают  аналоговые или цифровые.

«Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания. Для измерения сопротивлений от сотен Ом до нескольких мегаом измеритель и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе и отклонение подвижной части прибора a пропорциональны: I = U/(r0 + rx), где U — напряжение источника питания; r0 — сопротивление измерителя. При малых значениях rx (до нескольких ом) измеритель и rx включают параллельно».

За основу логометрических мегаомметров берется логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения таких измерений, в подобных  приборах обычно используют механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.

Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый резистор  включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя. Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.

«При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют так называемый  метод четырехпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов — по одной паре на измеряемый объект подается ток определенной силы, с помощью другой пары с объекта на прибор подаётся падение напряжения пропорциональное силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь».

Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе

Для измерения сопротивления на постоянном токе широко используются  одинарные мосты. Одинарными мостами называют  четырехплечие мосты с питанием от источника постоянного тока. Существует ряд конструкций этих приборов с различными характеристиками. Погрешность моста зависит от пределов измерения и указывается  обычно в паспорте моста.

Конструктивно мосты оформляются в виде переносных приборов; они рассчитаны на работу с собственным или наружным нуль-индикатором. При измерении малых сопротивлений на результат измерения существенное влияние оказывают сопротивления контактов и соединительных проводов, суммируемые с измеряемым сопротивлением. Для уменьшения этого влияния используют специальные способы присоединения Rx к мосту, для  чего мост имеет четыре зажима:

При измерении сопротивлений от 10 до 1000000 Ом зажимы 1 и 2, а также 3 и 4 замыкаются перемычками и резистор с измеряемым сопротивлением подключается к зажимам 2 и 3. Сопротивление Rx  измеряется вместе с сопротивлением проводов и контактов, при помощи которых оно подключается к зажимам 2 и 3. При измерении малых сопротивлений (тех, которые меньше 10 Ом) погрешность, вносимая соединительными проводами и контактами, может оказаться большой. Уменьшить её можно, подключив измеряемый резистор к 4 зажимам – 1 и 2 , 3 и 4. При этом перемычки между точками 1 и 2, 3 и 4 снимаются, а точки А и 4, Б и 1 соединяются между собой.

В этом случае сопротивление провода от Rx к зажиму 2 входит в плечо сопротивлением R, а сопротивление провода от Rx к зажиму 3  — в плечо сопротивлением R1. Сопротивления R и R1 значительно больше сопротивлений проводов.

При измерении весьма малых сопротивлений рассматриваемый мост имеет большие погрешности из-за низкой чувствительности. Повышение чувствительности увеличением тока питания ограничивается допустимой мощностью, рассеиваемой в плечах моста. Этого недостатка лишены двойные мосты.

Наиболее распространенной схемой, в которой влияние проводов и контактов сведено к минимуму, является схема двойного моста:

Сопротивления плеч моста обозначены через R с соответствующими индексами, а сопротивления соединительных проводов и контактов через R’1, R’2 и т. д.

Если принять сопротивления соединительных проводов и контактов входящими в значения сопротивлений, обозначенных буквами с соответствующими индексами. При равновесии моста выполняются следующие условия:

Решив эти уравнения относительно Rx найдем:

Из данного уравнения следует, что если выполнить условие R1/R2 = R3/R4, то второй член этого уравнения будет равен нулю и измеряемое сопротивление Rx можно определить из равенства:

«Двойные мосты выполняются с постоянным или переменным отношением плеч. Гальванометр в момент равновесия может быть замкнут на небольшое сопротивление, поэтому при выборе гальванометра следует предпочесть приборы с малым внешним критическим сопротивлением и возможно большей чувствительностью по напряжению. C целью расширения пределов измерения в промышленных приборах двойные мосты совмещаются с одинарными, обеспечивая широкие пределы измерений».

Измерение очень больших сопротивлений

Существует  несколько методов измерения больших сопротивлений. Один из них – метод непосредственного отклонения, в котором ток, протекающий через измеряемое сопротивление под воздействием известного напряжения, непосредственно определяется по чувствительному гальванометру, включенному последовательно с сопротивлением. Напряжение на сопротивлении определяется по показанию включенного параллельно сопротивлению  вольтметра. Величина искомого сопротивления находится на основании закона Ома делением напряжения  на величину протекающего через него тока. Отличие этого метода от метода амперметра-вольтметра заключается лишь в замене амперметра на гальванометр.

Этот же самый метод лежит в основе выпускаемых промышленностью мегаомметров с непосредственным отсчетом. Измерительный механизм в них, как правило, магнитоэлектрического типа (из за его точности, малого собственного потребления  и равномерности шкалы). Для определенного рабочего напряжения прибор градуируется непосредственно в единицах сопротивления. Ввиду ограниченной чувствительности мегаомметров, рабочее напряжение мегаоммеров велико (до 2500 в).

Очень распространено измерение больших сопротивлений при помощи потенциометрических схем. Пределы измерений при этом могут быть значительно  больше, а  аппаратура надежнее  и прочнее, чем при способе непосредственного отклонения. В большинстве промышленных мегомметров и тераомметров используется потенциометрический способ. Измеряемое Rx  и образцовое Ro сопротивления образуют делитель, питаемый от стабильного источника постоянного напряжения U. Падение напряжения на образцовом сопротивлении  измеряют вольтметром V с высоким входным сопротивлением. При определенном значении напряжения U каждому показанию u вольтметра соответствует вполне определенное значение измеряемого сопротивления:

Rx = (U — u)Ro/u,

и вольтметр отградуирован в единицах сопротивления.

При осуществлении потенциометрического способа  измерения возникают две проблемы: изготовления стабильного образцового сопротивления и выбора высокоомного и чувствительного вольтметра. На больших пределах измерения  сопротивления Ro могут быть только непроволочными. Потенциометрические схемы различаются лишь по способу измерения напряжения на образцовом сопротивлении.

Измерение сопротивления при переменном токе

Измеритель иммитанса

Измерителем иммитанса (или измерителем RLC)  называют радиоизмерительный прибор, предназначенный для определения параметров полного сопротивления или полной проводимости электрической цепи. RLC в названии «измеритель RLC» составлено из широко распространённых схемных названий элементов, параметры которых может измерять данный прибор: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.

Среди основных методов измерения параметров электрических цепей можно назвать мостовые методы и метод, связанный с использованием соотношений закона Ома на переменном токе.

Принцип действия мостовых измерителей иммитанса основан на использовании измерительного моста, для уравновешивания которого в приборе содержатся наборы образцовых активных и реактивных сопротивлений. Такие приборы могут работать только на фиксированных частотах. Реализация цифровых приборов для измерения параметров электрических цепей на основе мостовых методов сопровождается заметным усложнением их схемотехники и автоматизации процессов уравновешивания.

«Приборы, в основу которых положено использование соотношений закона Ома, проще с точки зрения схемотехнической реализации и автоматизированного получения результата измерения. Принцип измерения таких измерителей иммитанса основан на анализе прохождения тестового сигнала (обычно синусоидального) с заданной частотой через измеряемую цепь, обладающую комплексным сопротивлением. Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект. На выделенном участке цепи измеряется напряжение, ток и фазовый сдвиг между ними. Измеренные величины используются для расчёта параметров цепей».

Измерительная линия

Это устройство для исследования распределения электрического поля вдоль СВЧ-линии передачи. Измерительная линия представляет собой отрезок коаксиальной линии или волновода с перемещающимся вдоль него индикатором, отмечающим узлы (пучности) электрического поля. С помощью измерительной линии исследуется распределение напряженности электромагнитного поля, из которого определяются коэффициент стоячей волны как отношение амплитуд волны в пучности и узле и фаза коэффициента отражения по смещению узла. Зная эти параметры, по круговой диаграмме полных сопротивлений можно найти полное сопротивление. Измерения производятся с использованием измерительного генератора в качестве источника сигнала. Для отсчета показаний используются, как правило, гальванометр или измеритель отношений напряжений. Измерительные линии применяются на частотах от сотен мегагерц до сотен гигагерц.

«Линия состоит из трех основных узлов: отрезка передающей линии с продольной узкой щелью, зондовой головки и каретки с механизмом для перемещения зондовой головки вдоль линии.  Зондовая головка представляет собой резонатор, возбуждаемый зондом — тонкой проволокой, погруженной через щель во внутреннюю полость волновода. Глубину погружения зонда в линии регулируют специальным винтом, расположенным сверху зондовой головки. Внутри резонатора помещен полупроводниковый детектор, связанный с индикаторным прибором. При перемещении зонда вдоль линии, внутри которой имеется электромагнитное поле, в зонде наводится электродвижущая сила, пропорциональная напряженности поля в сечении расположения зонда. Эта э. д. с. возбуждает резонатор, создавая в нем электромагнитные колебания. Для уменьшения искажающего действия зонда на электромагнитное поле в линии и повышения чувствительности линии объемный резонатор зондовой головки настраивают в резонанс с частотой электромагнитных колебаний».

Для измерения полного сопротивления цепи также используется устройство, называемое измерителем полных сопротивлений. Измерители полного сопротивления имеют меньшую чувствительность, чем измерительные линии, однако они имеют существенно меньшие размеры, особенно в нижней части диапазона частот. Коэффициент стоячей волны , как и в измерительных линиях, определяется из отношения показаний низкочастотного индикатора при экстремальных значениях сигнала. Импеданс исследуемого объекта находят  по круговой диаграмме полных сопротивлений исходя из значений коэффициента стоячей волны и фазы коэффициента отражения.

Измерение ультрамалых сопротивлений

В профессиональной и радиолюбительской практике приходится встречаться с необходимостью измерения ультрамалого сопротивления. К числу задач, требующих измерения сопротивлений вплоть до 1 мОм с заданной точностью, относятся, например, изготовление шунтов (в том числе и для измерительных приборов), измерение переходного сопротивления контактов реле, переключателей и т. п. Аналогичная задача возникает и при необходимости отбора мощных полевых транзисторов.

В широко распространенных методах измерения последовательно с измеряемым сопротивлением Rx неизбежно включено паразитное сопротивление Rn, образованное соединительными проводами, переходным сопротивлением входных клемм или гнезд, контактных переключателей и т. п. Ввиду того что сопротивление Rn включено последовательно с Rx, омметр измеряет их суммарное значение. Конечно, для больших значений сопротивления эта ошибка невелика и ее не учитывают. Иначе обстоит дело при измерении малых значений. Несложно заметить, что для значений RX) соизмеримых с сопротивлением Rn, измерение в принципе еще возможно, хотя о точности говорить уже не приходится. Это действительно так для обычных, применяемых в аналоговых и цифровых омметрах, методов измерения сопротивления Тем не менее эта задача давно успешно решена в более сложных приборах для измерения малых значений сопротивления методом амперметра и милливольтметра.

Через измеряемое сопротивление Rx пропускают ток, регулируемый балластным резистором R6 и контролируемый амперметром РА1 Падение напряжения на Rx измеряют милливольтметром PV1. Обратите внимание — вольтметр подключен непосредственно к Rx, поэтому влияние Rn полностью исключается. При этом, правда, появляется паразитное сопротивление Rnv в цепи вольтметра, образуемое контактным сопротивлением в точках подключения вольтметра (на рисунке показаны стрелками) и сопротивлением соединительных проводов вольтметра. Однако влияние Rnv пренебрежимо мало и его можно не учитывать, поскольку условие Rv > Rnv (где Rv — входное сопротивление вольтметра) выполняется практически всегда. Действительно, минимальное значение входного сопротивления мультиметра у самых простых моделей составляет 1 МОм, а значение Rnv заведомо меньше 1 кОм. Значение Rx измеряемого сопротивления вычисляют по известной простейшей формуле Rx= U/I.

Выводы

Для измерения сопротивлений существует множество самых разнообразных методов.  Все они отличаются друг от друга. И в каждом случае необходимо выбирать индивидуальный метод для измерения. Наиболее распространен метод косвенного измерения сопротивлений  — это метод измерений через амперметр и вольтметр. Он применяется во множестве устройств по измерению сопротивления как постоянному, так и переменному току. Тем не менее, не всегда можно использовать обыкновенные вольтметры и амперметры для измерения напряжения и тока, поскольку они могут давать погрешность, например при измерении очень малых сопротивлений ввиду наличия сопротивления соединяющих проводов и контактов. Поэтому для грамотного измерения сопротивления важно выбрать метод, при котором погрешность измерений будет минимальна.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ

К измерительным приборам непосредственной оценки значения измеряемой емкости относятся микрофарадметры, действие которых базируется на зависимости тока или напряжения в цепи переменного тока от значения включенной в нее измеряемой емкости. Значение емкости определяют по шкале стрелочного измерителя.

Более широко для измерения параметров конденсаторов и индуктивностей применяют уравновешенные мосты переменного тока, позволяющие получить малую погрешность измерения (до 1 %). Питание моста осуществляется от генераторов, работающих на фиксированной частоте 400—1000 Гц. В качестве индикаторов применяют выпрямительные или электронные милливольтметры, а также осциллографические индикаторы.

Измерение производят балансированием моста в результате попеременной подстройки двух его плеч. Отсчет показаний берется по лимбам рукояток тех плеч, которыми сбалансирован мост.

В качестве примера рассмотрим измерительные мосты, являющиеся основой измерителя индуктивности ЕЗ-3 (рис. 1) и измерителя емкости Е8-3 (рис. 2).

       

Рис. 1. Схема моста для измерения индуктивности

Рис. 2. Схема моста для измерения емкости с малыми (а) и большими (б) потерями При балансе моста (рис. 1) индуктивность катушки и ее добротность определяют по формулам Lx = R1R2C2; Qx = wR1C1. При балансе мостов (рис. 2) измеряемая емкость и сопротивление потерь определяют по формулам Измерение емкости и индуктивности методом амперметра-вольметра Для измерения малых емкостей (не более 0,01 — 0,05 мкФ) и высокочастотных катушек индуктивности в диапазоне их рабочих частот широко используют резонансные методы Резонансная схема обычно включает в себя генератор высокой частоты, индуктивно или через емкость связанный с измерительным LС-контуром. В качестве индикаторов резонанса применяют чувствительные высокочастотные приборы, реагирующие на ток или напряжение. Методом амперметра-вольтметра измеряют сравнительно большие емкости и индуктивности при питании измерительной схемы от источника низкой частоты 50 — 1000 Гц. Для измерения можно воспользоваться схемами рис. 3. Рисунок 3. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений переменному току По показаниям приборов полное сопротивление где из этих выражений можно определить Когда можно пренебречь активными потерями в конденсаторе или катушке индуктивности, используют схему рис. 4. В этом случае Рис. 4. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра — вольтметра Измерение взаимной индуктивности двух катушек Измерение взаимной индуктивности двух катушек можно произвести по методу амперметра-вольтметра (рис. 5) и методу последовательно соединенных катушек. Рис. 5. Измерение взаимной индуктивности по методу амперметра-вольтметра Значение взаимной индуктивности при измерении по методу амперметра-вольтметра При измерении по второму методу замеряют индуктивности двух последовательно соединенных катушек при согласном LI и встречном LII включении катушек. Взаимоиндуктивность вычисляется по формуле

Устройство одинарных измерительных мостов постоянного тока

Одинарный мост постоянного тока состоит из трех образцовых резисторов (обычно регулируемых) R1, R2, R3 (рис. 1, а), которые включают последовательно с измеряемым сопротивлением Rx в мостовую схему.

К одной из диагоналей этой схемы подают питание от источника ЭДС GB, а в другую диагональ через выключатель SA1 и ограничивающее сопротивление Ro включают высокочувствительный гальванометр РА.

Рис. 1. Схемы одинарных измерительных мостов постоянного тока: а — общая; б — с плавным изменением отношения плеч и скачкообразным изменением плеча сравнения.

Схема работает следующим образом. При подаче питания через резисторы Rx, Rl, R2, R3 проходят токи I1 и I2. Эти токи вызовут в резисторах падение напряжений Uab, Ubc, Uad и Udc.

Если эти падения напряжения будут разными, то и потенциалы точек φa, φb и φc будут неодинаковы. Поэтому, если выключателем SA1 включить гальванометр, то через него будет проходить ток, равный Iг= (φb — φd) / Ro.

Задача измеряющего заключается в том, чтобы уравновесить мост, то есть сделать потенциалы точек φb и φd одинаковыми, другими словами, уменьшить ток гальванометра до нуля.

Для этого начинают изменять сопротивления резисторов Rl, R2 и R3 до тех пор, пока ток гальванометра не станет равным нулю.

При Iг=0 можно утверждать, что φb = φd. Это возможно лишь тогда, когда падение напряжения Uab — Uad и Ubc = Udc.

Подставив в эти выражения значения падений напряжений Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 и Uab =I1Rх, получим два равенства: I1Rх = I2R3, I1R1 = I2R2

Разделив первое равенство на второе, получим Rх / R1 = R3 / R2 или Rх R2 = R1 R3

Последнее равенство есть условие балансировки одинарного моста постоянного тока.

Из него следует, что мост сбалансируется тогда, когда произведения сопротивлений противолежащих плеч будут одинаковыми. Отсюда измеряемое сопротивление определится по формуле Rх = R1R3 / R2

В реальных одинарных мостах изменяют либо сопротивление резистора R1 (его называют плечом сравнения), либо отношение сопротивлений R3/R2.

Есть измерительные мосты, у которых меняется только сопротивление плеча сравнения, а отношение R3/R2 остается постоянным. И наоборот, изменяется только отношение R3/R2, а сопротивление плеча сравнения остается постоянным.

Наибольшее распространение получили измерительные мосты, у которых плавно изменяется сопротивление R1 и скачками, обычно кратными 10, изменяется отношение R3/R2 (рис. 1,б), например в распространенных измерительных мостах Р333.

Каждый измерительный мост характеризуется пределом измерений сопротивлений от Rmin до Rmax. Важным параметром моста является его чувствительность Sм = SгSсх, где Sг=da/dIг — чувствительность гальванометра, Scx=dIг/dR — чувствительность схемы.

Подставляя Sг и Scx в Sм, получим Sм= da/ dR.

Иногда пользуются понятием относительной чувствительности измерительного моста:

Sм= da/ (dR / R).

где dR / R — относительнее изменение сопротивления в измеряемом плече, da — угол отклонения стрелки гальванометра.

В зависимости от конструктивного оформления различают магазинные и линейные (реохордные) измерительные мосты.

В магазинном измерительном мосте сопротивления плеч выполнены в виде штепсельных или рычажных многозначных мер электрических сопротивлений (магазинов сопротивлений), в реохордных мостах плечо сравнений делают в виде магазина сопротивлений, а плечи отклонения — в виде резистора, разделяемого ползунком на две регулируемые части.

По допустимой погрешности одинарные измерительные мосты постоянного тока имеют класс точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5,0. Числовое значение класса точности соответствует наибольшему допустимому значению относительной погрешности.

Погрешность одинарного моста постоянного тока зависит от степени соизмеримости сопротивлений соединительных проводов и контактов с измеряемым сопротивлением.  Чем меньше измеряемое сопротивление, тем больше погрешность. Поэтому для измерения малых сопротивлений применяют двойные мосты постоянного тока.

Устройство двойных мостов постоянного тока

Плечами двойного (шестиплечего) измерительного моста служат измеряемое сопротивление Rx (выполняют четырехзажимным для уменьшения влияния переходных контактных сопротивлений и включают в сеть через специальное четырехзажимное приспособление), образцовый резистор Ro и две пары вспомогательных резисторов Rl, R2, R3, R4.

Рис. 3 Схема двойного измерительного моста постоянного тока

Равновесие моста определяется формулой:

Rх = Ro х (R1/R2) — (r R3 / (r +R3 +R4)) х (R1/R2 — R4/R3)

Отсюда видно, что если два отношения плеч R1/R2 и R4/R3 равны между собой, то вычитаемое равно нулю.

Несмотря на то, что сопротивления R1 и R4, перемещая движок D, устанавливают одинаковыми, из-за разброса параметров сопротивлений R2 и R4 этого добиться очень сложно.

Для уменьшения ошибки измерений надо сопротивление перемычки, соединяющей образцовый резистор Ro и измеряемое сопротивление Rx, брать как можно меньшим. Обычно к прибору придается специальный калиброванный резистор r. Тогда вычитаемое выражения практически становится равным нулю.

Значение измеряемого сопротивления можно определить по формуле: Rх = Ro R1/R2

Двойные измерительные мосты постоянного тока рассчитаны на работу только с переменным отношением плеч. Чувствительность двойного моста зависит от чувствительности нулевого указателя, параметров мостовой схемы и значения рабочего тока. С увеличением рабочего тока чувствительность увеличивается.

Наибольшее распространение получили комбинированные измерительные мосты постоянного тока, рассчитанные на работу по схемам одинарного и двойного моста.

2

Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности

Систематическими называются погрешности, не изменяющиеся с течением времени или являющиеся не изменяющимися во времени функциями определенных параметров. Основной отличительный признак систематических погрешностей состоит в том, что они могут бить предсказаны и благодаря этому почти полностью устранены введением соответствующих поправок.

Особая опасность постоянных систематических погрешностей заключается в том, что их присутствие чрезвычайно трудно обнаружить, В отличие от случайных, прогрессирующих или являющихся функциями определенных параметров погрешностей постоянные систематические погрешности внешне себя никак не проявляют и могут долгое время оставаться незамеченными. Единственный способ их обнаружения состоит в поверке прибора путем повторной аттестации по образцовым мерам или сигналам,

Примером систематических погрешностей второго вида служит большинство дополнительных погрешностей, являющихся не изменяющимися во времени функциями вызывающих их влияющих величин (температур, частот, напряжения и т.п.). Эти погрешности благодаря постоянству во времени функций влияния также могут быть предсказаны и скорректированы введением дополнительных корректирующих преобразователей воспринимающих влияющую величину и вводящих соответствующую поправку в результат измерения.

Прогрессирующими (или дрейфовыми) называются непредсказуемые погрешности, медленно изменяющиеся во времени. Эти погрешности, как правило, вызываются процессами старения тех или иных деталей аппаратуры (разрядкой источников питания, старением резисторов, конденсаторов, деформацией механических деталей, усадкой бумажной ленты в самопишущих приборах и т.п.). Особенностью прогрессирующих погрешностей является то, что они могут быть скорректированы введением поправки лишь в данный момент времени, а далее вновь непредсказуемо возрастают. Поэтому в отличие от систематических погрешностей» которые могут быть скорректированы поправкой, найденной один раз на весь срок службы прибора, прогрессирующие погрешности требуют непрерывного повторения коррекции и тем более частой, чем меньше должно быть их остаточное значение. Другая особенность прогрессирующих погрешностей состоит в том, что их изменение во времени представляет собой нестационарный случайный процесс и поэтому в рамках хорошо разработанной теории стационарных случайных процессов они могут быть описаны лишь с оговорками.

Случайными погрешностями называют непредсказуемые ни по знаку, ни по размеру (либо недостаточно изученные) погрешности. Они определяются совокупностью причин, трудно поддающихся анализу. Присутствие случайных погрешностей (в отличие от систематических) легко обнаруживается при повторных измерениях в виде некоторого разброса получаемых результатов. Таким образом, главной отличительной чертой случайных погрешностей является их непредсказуемость от одного отсчета к другому. Поэтому описание случайных погрешностей может быть осуществлено только на основе теории вероятностей в математической статистики.

Тем не менее, так как большинство составляющих погрешностей средств и результатов измерений являются случайными погрешностями, то единственно возможным разработанным способом их описания является использование положений теории вероятностей и ее дальнейшего развития применительно к процессам передачи информации б виде теории информации, а для обработки получаемых экспериментальных данных, содержащих случайные погрешности, — методов математической статистики. Поэтому именно эта группа фундаментальных разделов математики является основой для развития современной теории оценок погрешностей средств, процессов и результатов измерений.

Примерами систематических аддитивных погрешностей являются погрешности от постороннего груза на чашке весов, от неточной установки прибора на нуль перед измерением, от термо-ЭДС в цепях постоянного тока и т. п. Для устранения таких погрешностей во многих СИ предусмотрено механическое или электрическое устройство для установки нуля (корректор нуля).

Примерами случайных аддитивных погрешностей являются погрешность от наводки переменной ЭДС на вход прибора, погрешности от тепловых шумов, от трения в опорах подвижной части измерительного механизма, от ненадежного контакта при измерении сопротивления, погрешность от воздействия порога строгания приборов с ручным или автоматическим уравновешиванием и т. п.

Причинами возникновения мультипликативных погрешностей могут быть:

• изменение коэффициента усиления усилителя;
• измерение жесткости мембраны датчика манометра или пружинки прибора;
• изменение опорного напряжения в цифровом вольтметре и т. д.

3

Класс точности прибора — это обобщенная характеристика прибора, определяемая пределами допускаемых (основной и дополнительной) погрешностей, а также другими характеристиками, влияющи­ми на точность.

4

Сигналы, поступающие от источников сообщений (микрофона, телевизионной камеры, датчика телеметрии и других), как правило, не могут быть непосредственно переданы по каналу радиодиапазона или оптического диапазона частот. Чтобы осуществить эффективную передачу сигналов в какой-либо среде (атмосфере или стекловолокне), необходимо перенести спектр сигналов из низкочастотной области в область достаточно высоких частот.

Процедура переноса спектра из низких частот в область высоких частот называется модуляцией.

5

       

  ⇒ ,  где Т — период колебания

                                                    Кр – коэффициент развертки

                                                      — длинна

T = 8.55см⋅5(мкс/см) = 42,75 (мкс)

 , частота колебаний

Т=42,75(мкс)=42,75⋅(с)

 = = 23391,8 (Гц) = 23,39 (кГц)

Делаем приставку для измерения малых сопротивлений / Хабр

На новогодних каникулах решил порукодельничать и попаять. Предлагаю к повторению несложную конструкцию. Попутно разберёмся в принципе её работы.

Но вначале поговорим о косвенном способе измерения сопротивления. Представьте, стоит задача измерить сопротивление резистора без использования омметра.

Взгляните на простую схему: слева батарейка, вверху исследуемый резистор Rx, последовательно включённый амперметр и переменный резистор на один килоом.

Вращая ручку резистора, добиваемся тока в цепи, равного 10 мA. Обратите внимание, что напряжение батареи (или блока питания) не играет принципиальной роли и может быть около 5-9 вольт, главное — точно отрегулировать ток в цепи.

Внимание! Если вы хотите повторить цепь в реальности, то возьмите резистор с сопротивлением порядка нескольких сотен Ом (150-300 идеально), и обязательно включайте амперметр начиная с самого большого предела измерений (например, 2 ампера). До первого включения установите положение ручки потенциометра примерно посередине. Если вы что-то напутаете, есть риск необратимо повредить прибор большим током! Я в юности сжёг катушку измерительного прибора за мгновение ока и это было очень обидно.
Хотя некоторые современные цифровые приборы имеют в своём составе плавкий предохранитель, не стоит рисковать. Перепроверьте схему добросовестно.

Если у вас нет приборов, не беда. Можете открыть эту схему в симуляторе.

Теперь, не размыкая цепь, измерим вольтметром напряжение, которое создаётся протекающим током на исследуемом резисторе. Вот так:

Прибор показывает значение 3,266 Вольт. Вспомним закон Ома из школьного курса физики и применим его.

R=U/I U=3,266 I=0.01 (так как 10 мA = 0.01 A) Подставляем и получаем: R=326,6 Ом

Если подсоединить щупы вольтметра к клеммам реального амперметра, то узнаем какое напряжение падает на нём и его внутреннее сопротивление. Проделайте этот опыт и узнаете R внут. своего прибора на разных пределах. (Помните о риске порчи прибора на малых пределах измерения!) Учтите, в симуляторе амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление.

Такие простые и примитивные опыты многими начинающими радиолюбителями незаслуженно обесцениваются. Я и сам так считал поначалу, за что поплатился серьёзными пробелами в знаниях, которые в итоге привели к многолетним заблуждениям.

Этот опыт продемонстрировал принцип работы приставки для измерения малых сопротивлений. Если есть источник тока с внутренней автоматической регулировкой, то мы получаем возможность измерять сопротивление по напряжению участка цепи.

Если вы поймали дискомфорт от фразы «ток создаёт напряжение на резисторе» не спешите негодовать, т.к. этот контринтуитивный момент я постараюсь подробнейшим образом осветить в другой статье, пока просто примите это как данность 🙂

▍ Схема и работа приставки

Схему, которую предлагаю повторить нашёл в журнале «Радио» №2 1998 год. Автор S.Owsiak

Я немного её переделал под имеющиеся в наличии детали, заменил микросхему операционного усилителя на LM358 и транзистор КТ817 или КТ815 (можете использовать любой мощный n-p-n транзистор с цоколёвкой эмиттер, коллектор, база в корпусе ТО220). А еще убрал переключатель и предел измерения в 20 Ом. Чтобы упростить.

Но прежде давайте разберёмся как схема работает. Я перерисовал её для симулятора, упростив, но сохранив принципиальную суть:

Сначала посмотрите на левую часть, которая представляет собой резистивный делитель напряжения. Он питается стабилизированным напряжением +5V, которое даёт микросхема 78L05. Суть её работы можно грубо описать так. На вход подаётся напряжение, которое выше напряжения стабилизации, на входе получаем стабилизированные пять вольт. Всё что выше порога стабилизации микросхема как бы «обрезает», рассеивает в виде тепла в окружающее пространство.

Стабилизированное напряжение делителем «разделяется» на две части, из которых используется малая в один вольт. Это напряжение можно считать опорным, не зависящим от внешних условий. Микросхема 78L05 питает и операционный усилитель.

Важно понять, что точность работы схемы задаётся линейным стабилизатором. Благодаря обратной связи, ток через измеряемое сопротивление Rx не зависит от напряжения источника питания всей схемы, которое может быть 8-24 вольт.

▍ Обратная связь

Теперь рассмотрим цепь «источник питания – Rx – силовой транзистор – резистор на 10 Ом». Ток, протекающий по этому пути, создаёт напряжение на всех элементах цепи. Но нас интересует напряжение на резисторе 10 ом, который в схеме выполняет роль датчика тока.

Предположим, что Rx изменил сопротивление и возросший ток через датчик создал на нём напряжение выше чем 1 вольт. Это приведёт к тому, что напряжение на инвертирующем входе (тот, что со знаком минус) станет выше чем опорное (на неинвертирующем входе, тот что со знаком плюс) это вызовет снижение сигнала на выходе ОУ. Что повлечёт уменьшение тока втекающего в базу транзистора, до того как напряжение на обоих входах ОУ сравняется.

Работа этой цепи похожа на работу механического устройства под названием центробежный регулятор.

Фото: Mirko Junge, Science Museum London, источник фонд Wikimedia

Суть его работы. На вращающейся оси имеются грузы, которые насажены на рычаги. При увеличении количества оборотов грузы под действием центробежной силы расходятся и через шарниры усилие передаётся на дроссельную заслонку двигателя, сбавляя обороты.

Видеофрагмент работы центробежных регуляторов, там английский закадровый голос, но есть русские субтитры.

Система охвачена обратной связью таким образом, чтобы стабилизировать параметры на некотором уровне, заданном разработчиком конструкции.

▍ Операционный усилитель

Тут важно в общих чертах рассказать принцип работы ОУ. Надеюсь, что у меня получится сделать это корректно и без ошибок, так как я сам любитель.

Операционный усилитель это особое устройство, оформленное в виде микросхемы, характеризуется высоким коэффициентом усиления и наличием дифференциального входа.

Размышлял как наглядно представить дифференциальный вход ОУ. И кажется нашёл хорошую аналогию. Представьте прямой велосипедный руль. Воображаемая модель от реального руля отличается тем, что малейшее отклонение в сторону от прямого положения мгновенно поворачивает колесо на максимальный угол.

Наверняка вы катались на настоящем велосипеде, и знаете, что если тянуть за оба конца руля с одинаковой силой, то колесо не будет поворачивать. То же верно, если изо всех сил толкать обе ручки от себя. Но, если толкающие и тянущие силы будут отличаться, руль повернётся.

Повернуть колесо можно используя только давление на руль, либо, наоборот только притяжение к себе. При должной сноровке можно рулить, держась через два отрезка верёвки. Либо толкая его двумя палочками (я пробовал оба варианта 🙂

Руль велосипеда является чем-то вроде механического аналога дифференциального входа ОУ и позволяет понять принцип работы в общих чертах. Но пожалуйста, не останавливайтесь на этой примитивной аналогии, я призываю вас самостоятельно углубиться в изучение этого замечательного класса устройств.

Хорошее мнемоническое правило: ОУ устанавливает на выходе сигнал «+» (плюсовой уровень питания схемы, он же VCC) если на его входе со знаком «+» напряжение выше, чем на входе со знаком «-». Верно и обратное. Если на инвертирующем входе сигнал выше, чем на противоположном, то выход становится с потенциалом «минус питания».

Схема имеет цепочку обратной связи, которая позволяет ОУ выравнивать напряжения на своих входах, действуя через выход и цепочку ОС. То есть ОУ «рулит» транзистором таким образом, чтобы результирующий ток создавал на десятиомном резисторе напряжение в 1 вольт. По закону Ома легко посчитать, что этот ток будет равен 100 mA. За эталон ОУ берёт сигнал со своего прямого входа, куда подключен выход делителя.

Реальные радиодетали имеют разброс параметров. Усиливающие свойства транзисторов могут «плавать» из-за температуры. Но благодаря схемотехнике ОУ как бы постоянно мониторит напряжение на входах и «поддаёт газку» когда ток через нагрузку недостаточный или наоборот «прикрывает» транзистор, когда ток слишком большой. Да простят меня настоящие инженеры за столь вольное изложение. Статья рассчитана на тех, кто только начал свой путь в электронику или не собирается заниматься ей профессионально, получая удовольствие от неё как от хобби (как я).

Так как резистор, что использован в схеме, будет слегка отличаться от ровных 10 ом. К тому же ток, выходящий с эмиттера транзистора, будет складываться из двух токов. Коллекторного (что прошёл через Rx) и слабого базового. Для компенсации устройство требует калибровки.

Для этого вместо Rx устанавливается амперметр и подстроечным многооборотным резистором устанавливается значение протекающего тока ровно в 100 mA. Как и описано в статье в журнале «Радио».

Я использовал сразу два прибора, включённые последовательно: огромный лабораторный стрелочный М2018 (купленный на «авито» за 600 р. 🙂 и советский В7-41 который мне подарил отец.

Показания различаются незначительно, но я решил довериться электронному прибору, т. к. стрелочный давал слегка разные (буквально на толщину стрелки) на различных пределах. При неизменных показаниях цифрового. Считаю что точность для радиолюбительского применения достаточная.

Если у вас нет приборов и возможности собрать схему, то предлагаю её модель в симуляторе.

▍ Сборка и пайка

Я перерисовал схему в китайском браузерном инструменте для разводки плат EasyEDA и в ней же создал плату, адаптированную для сборки на макетке.

Обратите внимание, что в данной микросхеме два ОУ, у второго оба входа «посажены» на землю, чтобы он не ловил наводки и не переключался хаотично.

Предложите, пожалуйста, как применить второй ОУ. Я хочу использовать его и расширить функции прибора, а также сделать схему на два предела измерений, как в оригинальной. Может быть сделать из него регулируемый источник тока, чтобы можно было питать и проверять светодиоды и лазерные диоды? Что думаете?

Для удобства сборки отразил плату зеркально, так она будет видна со стороны выводов. Синие дорожки паяются из зачищенного одножильного медного провода, а красные из изолированного. Я люблю МГТФ (с тефлоновой изоляцией) он отлично лудится прекрасно изгибается и имеет тонкую изоляцию, которая не оплавляется при пайке.

При установке транзистора ориентируйтесь на контактную площадку квадратной формы, так обозначается первый вывод. Если держать транзистор маркировкой к себе, то первый вывод (эмиттера) будет слева. У трехногой микросхемы стабилизатора так же. У микросхемы LM358 первый вывод отмечен точкой на корпусе. При взгляде сверху выводы отсчитываются против часовой стрелки. Если кому-то нужен *.gerber платы — сообщите.

Кстати, вы можете не ставить конденсаторы, светодиод и его токоограничивающий резистор. На работу схемы эти детали не влияют. Диод служит для защиты прибора от перенапряжения в моменты, когда отключена нагрузка Rx. Принцип работы защиты в том, что малоомная нагрузка шунтирует диод, который перестаёт проводить ток при напряжении на нём меньше чем 0,6-0,8 вольт.

Если вы не понимаете как это, я подготовил небольшую схему для симулятора, попробуйте позамыкать переключатель и посмотреть на график вольт-амперной характеристики диода в эти моменты.

Измерение сопротивления приставкой нужно производить на пределе измерения прибора равном 200 милливольт (mV). Один милливольт будет равняться одному миллиому или одной тысячной доле ома.

Щупы вольтметра нужно подключать непосредственно к точке подключения «крокодилов» прибора, чтобы в измеряемую цепь не входило сопротивление проводов, по которым от приставки подключается Rx.

К слову сказать, именно по этой причине некоторые высокоточные измерительные резисторы имеют четыре вывода. Казалось бы, абсурд. Но нет, по двум противоположным выводам подаётся ток, а с двух других снимается напряжение, чтобы в измерительный отрезок цепи не включалось сопротивление выводов. Также существуют и SMD аналоги подобного четырехпроводного подключения.

Смотрите какой красавец. Из коллекции автора.

▍ Советы по сборке

Если вы только начинаете свой путь, я хочу дать вам немного советов, как избежать негативных эмоций и ошибок при сборке и наладке схем.

1. При подборе деталей проверяйте каждую на работоспособность и на соответствие номиналу. Лучший прибор помощник радиолюбителя это «транзистор-тестер», который недорог и заменяет сразу несколько приборов. Рекомендую брать GM328A. Он может измерять сопротивление, ёмкость, индуктивность, напряжение до 50V, частоту. Может работать как сигнал-генератор и генератор ШИМ сигнала. Он сам определит цоколёвку и параметры диода, транзисторов (полевых, биполярных), некоторых стабилитронов, тиристоров.
   
2. Собирайте детали проекта по мере их появления у вас в отдельную ёмкость с крышкой.
   
3. Перед впаиванием деталей в плату проверяйте их номинал. Я целый день провозился с данной схемой прежде чем обнаружил ошибку — перепутанные резисторы делителя.
   
4. Старайтесь искать ошибки в схеме утром, отдохнувшим. Порой, они очень простые, но в истощённом состоянии мозг их не замечает. Так вы будете испытывать меньше негативных эмоций при работе и отладке.
   
5. Монтажный провод для макетирования легко добыть из ненужных кусков витой пары, главное, чтобы он был медным, а не обмеднёеным алюминиевым. Его очень удобно очищать от окислов абразивной губкой для маникюра, которая продаётся в косметических магазинах. Свежезачищенный идеально лудится и легко паяется.
   
6. Берегите пальцы от ожогов. Они не должны страдать! Там, где хроническая травматизация и воспаление, там онкологические заболевания. Используйте пинцет.
   

Вот что получилось у меня. Пайка не идеальная, но я планирую разобрать эту плату и сделать заводскую печатную плату и корпус. Я поделюсь всеми наработками, как доделаю и решу, как поступить со вторым ОУ в микросхеме. Чего добру пропадать, верно?

Буду рад, если вдохновлю вас энтузиазмом и вы проведёте выходные с удовольствием, а так же узнаете что-то новое.

Измерение сопротивления изоляции. Методика и приборы. Порядок

Качественные изолирующие материалы определяют функциональность и надежность снабжения объектов электрической энергией. Каждый специалист на предприятии должен понимать важность свойств изоляции оборудования. Периодически необходимо контролировать работу электрических устройств, проводить измерение сопротивления изоляции.

Материал изоляции кабелей имеет свой срок службы. На качество диэлектрического материала изоляции влияют следующие факторы:

• Высокое напряжение.
• Солнечный свет.
• Механические повреждения.
• Температурный режим.
• Среда использования.

Измерение сопротивления изоляции рекомендуется для более точного выяснения причин повреждений в кабельной цепи, или цепи электрических устройств, а также для проверки возможности дальнейшей эксплуатации изоляции.

Если дефект изоляции обнаружен визуально, то выполнять измерения сопротивления уже нет необходимости.

При обнаружении нарушения изоляции с помощью мегомметра, можно предотвратить:

• Неисправности устройств.
• Возникновение пожара.
• Аварийные ситуации.
• Чрезмерный износ устройства.
• Короткие замыкания.
• Удары электрическим током персонала, обслуживающего устройства.

Методика

Главной характеристикой состояния изоляции электрооборудования принято считать сопротивление постоянному току, поэтому обязательной частью проверки цепей является контроль сопротивления изоляции.

Приборы

Значение сопротивления изоляции контролируется при помощи мегомметрами. Сегодня популярными являются мегомметры марок: М — 4100, ЭСО 202 / 2Г, MIC – 30, MIC — 1000, MIC-2500. Прогресс технологий в электротехнике не стоит на месте, поэтому виды измерительных приборов постоянно обновляются.

Мегомметр состоит из источника питания постоянного тока и механизма измерения. В качестве источника тока может использоваться генератор переменного тока с выпрямительным мостом.

Мегомметры можно разделить по величине напряжения:

• До 1000 вольт.
• До 2500 вольт.

В комплекте к прибору приложены гибкие медные проводники. Их длина может достигать до 3 метров. Сопротивление изоляции измерительных проводов должно быть более 100 мегом. Концы проводов мегомметра должны быть оснащены наконечниками со стороны подключения к прибору. Другие концы проводов должны оснащаться зажимами вида «крокодил» с рукоятками из диэлектрического материала.

Порядок измерений

Перед началом контрольных измерений необходимо выполнить:

• Перед непосредственным измерением необходимо выполнить контрольную проверку прибора. Такая проверка производится путем определения показаний прибора во время разомкнутых и замкнутых проводников. При разомкнутых проводниках стрелка или индикатор должны показывать бесконечное сопротивление. При замкнутых проводах показания должны быть близки к нулю.
• Обесточить измеряемый кабель. Для проверки отсутствия напряжения необходимо пользоваться указателем напряжения, который испытан на заведомо подключенном к напряжению участке цепи электроустановки, согласно требованиям правил охраны труда.
• Произвести заземление токоведущих жил испытуемого кабеля.

Во время измерения сопротивления на участках цепи свыше 1000 вольт, необходимо применять диэлектрические резиновые перчатки. Запрещается касаться токоведущих элементов, присоединенных к мегомметру.

Сопротивление проверяется для отдельной фазы по отношению к другим фазам. При отрицательном результате необходимо проверить сопротивление изоляции между отдельной фазой и землей.

Схема проверки сопротивления

Измерение сопротивления изоляции на кабеле, рассчитанном на напряжение более 1000 вольт, на изоляцию накладывают экранное кольцо, которое соединено с экраном.

При работах с кабелями до 1000 вольт, имеющих нулевые жилы, необходимо знать:

• Изоляция нулевых проводов должна быть не хуже, чем у фазных проводников.
• Нулевые проводники должны быть отключены от заземления со стороны приемника и источника питания.

При вращении ручки привода генератора мегомметра необходимо добиться устойчивого состояния стрелки прибора. Только после этого можно измерять сопротивление. Для устойчивого положения стрелки ручку вращают со скоростью около 120 об / мин.

После начала вращения ручки до момента измерения должно пройти не менее 1 минуты. Далее после подключения проводов к кабелю необходимо выждать 15 секунд. После этого зафиксировать величину сопротивления.

При ошибочно выбранном интервале измерений, необходимо выполнить следующие мероприятия:

• Снять напряжение с измеряемого проводника, подключить к нему заземление.
• Установить правильное положение переключателя и возобновить измерение на новом диапазоне.

При подключении и снятии заземления применение диэлектрических перчаток является обязательным. После проведения измерений на кабеле накапливается заряд энергии, который необходимо снять перед отключением прибора. Заряд снимается при помощи наложения заземления.

Проверка изоляции осветительной цепи

Измерение сопротивления изоляции осветительной цепи выполняется мегомметром, рассчитанным на напряжение до 1000 вольт. Работы по измерению включают в себя следующие этапы:

• Измерение сопротивления изоляции магистрали: от щитов 0,4 кВ до электрических автоматов распредщитов.
• Сопротивления изоляции от этажных распредщитов до квартирных щитков.
• Измерение сопротивления изоляции цепи освещения от автоматов выключения и групповых щитков до арматур освещения. В светильниках перед измерением отключается напряжение, выключатели света должны находиться во включенном состоянии, нулевые рабочие и защитные провода должны быть отключены, лампы освещения вывернуты. Если применяются газоразрядные лампы, то их допускается не выкручивать, однако необходимо снять стартеры.
• Значение сопротивления на участках освещения и осветительной арматуры должно быть выше 0,5 мегома.

Информация по применению в измерениях приборов, и итоги замеров оформляются протоколами.

Требования безопасности

Работники измерительной лаборатории, направленные для исполнения работ в различных электроустановках, и не находящиеся в штате предприятия, владеющего электроустановкой, считаются командированными работниками.

Специалисты должны иметь в наличии определенной формы удостоверения. При этом должна быть отметка комиссии командирующей фирмы о присвоении группы электробезопасности. Фирма, отправляющая специалистов, несет ответственность за исполнение нормативов по технике безопасности и соответствию групп по электробезопасности.

Организация работ сотрудников предполагает выполнение мероприятий перед началом работ:

• Извещение владельца проверяемой электроустановки о целях работы.
• Предоставление специалистам права производства работ в виде выдачи наряда, назначения ответственных лиц.
• Проведение вводного инструктажа.
• Ознакомление с электросхемой и особенностями установки.
• Подготовка рабочего места.

Организация (владелец) несет ответственность за соблюдением требований охраны труда. Работы осуществляются по наряду-допуску.

При выполнении измерений необходимо:

• Соблюдать указания инструкций, применяемых приборов, разработанных на предприятии. Также необходимо выполнять вспомогательные требования согласно нарядам-допускам.
• Запрещается начинать работы по измерениям, не убедившись в отсутствии напряжения на измеряемом участке. Контролировать отсутствие напряжения питания при выполнении измерений. Это требование выполняется с помощью испытанного указателя, который должен быть протестирован на подключенных к напряжению элементах электроустановки, согласно правилам ТБ. Напряжения контролировать между фазами, землей и фазами. Эта операция требует особой тщательности и ответственности.
• Коммутацию приборов осуществлять при обесточенных токоведущих частях.
• Обеспечить использование средств защиты и специального инструмента с диэлектрическими ручками, которые заранее испытаны.

Бригада специалистов должна иметь в составе не менее 2-х человек, включая производителя работ с 4 группой электробезопасности, и работника с 3 группой электробезопасности. При выполнении измерений запрещается подходить к токоведущим элементам ближе безопасного расстояния, которое определено в таблице.

 

Интервалы проведения проверок

Временные нормативы проведения плановых измерений величин сопротивлений, значение напряжения для измерения изоляции описываются в правилах технической эксплуатации. Ежегодно производится измерение сопротивления изоляции осветительной аппаратуры, лифтовой проводки, а также электропроводки подъемно-транспортных механизмов.

В остальных случаях такие проверки осуществляются один раз в несколько лет. Каждые 6 месяцев производится проверка переносного электрооборудования и инструмента, а также сварочных аппаратов.

При невыполнении установленных интервалов проверок повышается вероятность появления различных нежелательных неисправностей электроустановок. Нарушители этих правил могут подвергаться определенным санкциям и штрафам. В организациях должны быть разработаны планы проведения проверок изоляции. При этом делается упор на особенности и технические запросы, которым должны соответствовать электроустановки, а также кабельные сети. Изоляция проверяется во время эксплуатационных испытаний.

Похожие темы:

• Инструмент для электрика. Приборы и вспомогательный инструмент
• Проверка обмоток электродвигателя. Неисправности и методы проверок
• Измерение напряжения. Виды и принцип измерений
• Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Часто задаваемые вопросы: Руководство по измерению сопротивления

При измерении сопротивления точность превыше всего. Это руководство — то, что мы знаем о достижении максимально возможного качества измерений.

---

Индекс

1. Введение в измерение сопротивления
2. Приложения
3. Сопротивление
4. Принципы измерения сопротивления
5. Способы подключения 4 клемм
6. Возможные ошибки измерения
7. Правильный выбор инструмента
8. Примеры применения
9. Полезные формулы и диаграммы
10. Узнать больше

---

1. Введение

Измерение очень больших или очень малых количеств всегда затруднено, и измерение сопротивления не является исключением. Значения выше 1 ГОм и значения ниже 1 Ом представляют проблемы при измерении.

Cropico — мировой лидер в области измерения малых сопротивлений; мы производим широкий ассортимент омметров низкого сопротивления и принадлежностей, которые подходят для большинства измерительных приложений. В этом руководстве дается обзор методов измерения малых сопротивлений, объясняются распространенные причины ошибок и способы их предотвращения. Мы также включили полезные таблицы характеристик проводов и кабелей, температурных коэффициентов и различных формул, чтобы вы могли сделать наилучший выбор при выборе измерительного инструмента и метода измерения. Мы надеемся, что это руководство станет для вас ценным дополнением к вашему инструментарию.

---

2. Области применения

Производители компонентов
Резисторы, катушки индуктивности и дроссели должны убедиться, что их продукция соответствует указанным допускам сопротивления, окончанию производственной линии и контролю качества.

Производители переключателей, реле и соединителей
Требуется проверка того, что контактное сопротивление ниже заданных пределов. Это может быть достигнуто в конце тестирования производственной линии, что обеспечивает контроль качества.

Производители кабелей
Должны измерять сопротивление медных проводов, которые они производят, слишком высокое сопротивление означает снижение токопроводящей способности кабеля; слишком низкое сопротивление означает, что производитель слишком щедро подходит к диаметру кабеля, используя больше меди, чем ему нужно, что может быть очень дорого.

Установка и техническое обслуживание силовых кабелей, распределительных устройств и переключателей напряжения
Для этого требуется, чтобы кабельные соединения и контакты переключателя имели минимально возможное сопротивление, чтобы избежать чрезмерного нагрева соединения или контакта, плохого соединения кабеля или контакта переключателя скоро выйдет из строя из-за этого эффекта нагрева. Регулярное профилактическое обслуживание с регулярными проверками сопротивления обеспечивает максимально возможный срок службы.

Производители электродвигателей и генераторов
Требуется определить максимальную температуру, достигаемую при полной нагрузке. Для определения этой температуры используется температурный коэффициент медной обмотки. Сопротивление сначала измеряется при холодном двигателе или генераторе, т. е. при температуре окружающей среды, затем устройство работает с полной нагрузкой в ​​течение определенного периода, и снова измеряется сопротивление. По изменению значения сопротивления можно определить внутреннюю температуру двигателя/генератора. Наши омметры также используются для измерения отдельных катушек обмотки двигателя, чтобы убедиться в отсутствии коротких замыканий или разомкнутых витков и в том, что каждая катушка сбалансирована.

Автомобильная промышленность
Требование к измерению сопротивления кабелей для роботизированной сварки, чтобы гарантировать, что качество сварки не ухудшится, т. е. обжимные соединители выводов аккумулятора, сопротивление детонатора подушки безопасности, сопротивление жгута проводов и качество обжимных соединителей на компонентах .

Производители предохранителей
Для контроля качества, измерения сопротивления пайки на самолетах и ​​военных транспортных средствах необходимо убедиться, что все оборудование, установленное на самолетах, электрически связано с корпусом самолета, включая камбузное оборудование. Те же требования предъявляются к танкам и другой военной технике. Всем производителям и потребителям больших электрических токов необходимо измерять распределение сопротивления соединений, сборных шин и разъемов к электродам для гальванического покрытия.

Железнодорожные коммуникации
Включая трамваи и подземные железные дороги (Метро) — для измерения стыков силовых распределительных кабелей, включая сопротивление стыков рельсовых путей, поскольку рельсы часто используются для передачи информации.

---

3. Сопротивление

Закон Ома V = I x R (Вольт = ток x сопротивление). Ом (Ом) — это единица электрического сопротивления, равная сопротивлению проводника, в котором ток в один ампер создается потенциалом в один вольт на его клеммах. Закон Ома, названный в честь его первооткрывателя, немецкого физика Георга Ома, является одним из важнейших, основных законов электричества. Он определяет взаимосвязь между тремя основными электрическими величинами: током, напряжением и сопротивлением. Когда напряжение подается на цепь, содержащую только резистивные элементы, ток течет в соответствии с законом Ома, который показан ниже.

---

4. Принципы измерения сопротивления

Амперметр Вольтметр
Этот метод восходит к основам. Если мы используем батарею в качестве источника напряжения, вольтметр для измерения напряжения и амперметр для измерения тока в цепи, мы можем рассчитать сопротивление с достаточной точностью. Хотя этот метод может обеспечить хорошие результаты измерений, он не является практичным решением для повседневных измерений.

Двойной мост Кельвина
Мост Кельвина — это вариант моста Уитстона, который позволяет измерять низкие сопротивления. Диапазон измерения обычно составляет от 1 мОм до 1 кОм с наименьшим разрешением 1 мкОм. Ограничения моста Кельвина: —

1. требуется ручная балансировка
2. чувствительный нуль-детектор или гальванометр требуется для определения состояния баланса
Измерительный ток
3. должен быть достаточно высоким для достижения достаточной чувствительности

Двойной мост Кельвина обычно заменяется цифровыми омметрами.

Цифровой мультиметр — двухпроводное подключение
Для более высоких значений сопротивления можно использовать простой цифровой мультиметр. В них используется двухпроводной метод измерения, и они подходят только для измерения значений выше 100 Ом и там, где не требуется высокая точность.

При измерении сопротивления компонента (Rx) через компонент подается испытательный ток, и измеритель измеряет напряжение на его клеммах. Затем измеритель рассчитывает и отображает результирующее сопротивление и называется двухпроводным измерением. Следует отметить, что измеритель измеряет напряжение на своих клеммах, а не на компоненте. В результате этого падение напряжения на соединительных проводах также включается в расчет сопротивления. Тестовые провода хорошего качества будут иметь сопротивление примерно 0,02 Ом на метр. В дополнение к сопротивлению выводов, сопротивление соединения выводов также будет включено в измерение, и оно может быть таким же или даже выше, чем сами выводы.

При измерении больших значений сопротивления эту дополнительную ошибку сопротивления провода можно игнорировать, но, как видно из приведенной ниже диаграммы, ошибка становится значительно выше по мере уменьшения измеренного значения и совершенно неуместна ниже 10 Ом.

ТАБЛИЦА 1

Примеры возможных ошибок измерения

RX	Сопротивление измерительного провода R1 + R2	Сопротивление соединения R3 + R4	Rx, измеренный на клеммах цифрового мультиметра = Rx + R1 + R2 + R3 + R4	Ошибка	Ошибка %
1000 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	1000,08 Ом	0,08 Ом	0,008
100 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	100,08 Ом	0,08 Ом	0,08
10 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	10,08 Ом	0,08 Ом	0,8
1 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	1,08 Ом	0,08 Ом	8
100 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	180 мОм	0,08 Ом	80
10 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	90 мОм	0,08 Ом	800
1 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	81 мОм	0,08 Ом	8000
100 мкОм	0,04 Ом	0,04 Ом	80,1 мкОм	0,08 Ом	8000

Для измерения истинного постоянного тока омметры сопротивления обычно используют 4-проводное измерение. Постоянный ток проходит через Rx и через внутренний эталон омметра. Затем измеряется напряжение между Rx и внутренним эталоном, и отношение двух показаний используется для расчета сопротивления. При использовании этого метода ток должен быть стабильным только в течение нескольких миллисекунд, необходимых для того, чтобы омметр сделал оба показания, но для этого требуются две измерительные цепи. Измеряемое напряжение очень мало, и обычно требуется чувствительность измерения мкВ.

В качестве альтернативы источник постоянного тока используется для пропускания тока через Rx. Затем измеряется падение напряжения на Rx и рассчитывается сопротивление. Для этого метода требуется только одна измерительная цепь, но генератор тока должен быть стабильным при любых условиях измерения.

Четырехпроводное соединение
Четырехпроводной метод измерения (Кельвин) предпочтителен для значений сопротивления ниже 100 Ом, и все миллиомметры и микроомметры Seaward используют этот метод. Эти измерения выполняются с использованием 4 отдельных проводов. 2 провода передают ток, известный как источник или токоподводы, и пропускают ток через Rx. Другие 2 провода, известные как измерительные или потенциальные провода, используются для измерения падения напряжения на Rx. Хотя в сенсорных проводах будет протекать небольшой ток, он незначителен и им можно пренебречь. Таким образом, падение напряжения на измерительных клеммах омметра практически такое же, как падение напряжения на Rx. Этот метод измерения даст точные и стабильные результаты при измерении сопротивлений ниже 100 Ом.

С точки зрения измерений это лучший тип соединения с 4 отдельными проводами; 2 токовых (C и C1) и 2 потенциальных (P и P1). Токовые провода всегда должны располагаться за пределами потенциала, хотя точное размещение не имеет решающего значения. Потенциальные провода должны быть подключены точно в точках, между которыми вы хотите провести измерения. Измеренное значение будет находиться между потенциальными точками. Хотя это дает наилучшие результаты измерений, часто это нецелесообразно. Мы живем в неидеальном мире, и иногда приходится идти на небольшие компромиссы, Cropico может предложить ряд практичных измерительных решений.

---

5. Способы четырехконтактных соединений

Зажимы Кельвина
Зажимы Кельвина аналогичны зажимам типа «крокодил» (аллигатор), но каждая челюсть изолирована от другой. Токоведущий провод подключается к одной челюсти, а потенциальный — к другой. Зажимы Кельвина предлагают очень практичное решение для четырехконтактного соединения с проводами, шинами, пластинами и т. д. . Ручной шип состоит из двух подпружиненных шипов, заключенных в ручку. Один всплеск — это текущее соединение, а другой — потенциальное или смысловое соединение.

Соединение выводов в стопку
Иногда единственным практическим решением для подключения к Rx является использование выводов в стопку. Текущий лид помещается позади потенциального лида. Этот метод даст небольшие ошибки, потому что точка измерения будет там, где потенциальный отвод соединяется с текущим отведением. Для измерения труднодоступных образцов это может быть лучшим компромиссным решением.

Кабельные зажимы

При измерении кабелей во время производства и в целях контроля качества необходимо поддерживать согласованные условия измерения. Длина образца кабеля обычно составляет 1 метр, и для обеспечения точного измерения длины 1 метра следует использовать кабельный зажим. Cropico предлагает различные кабельные зажимы, подходящие для кабелей большинства размеров. Измеряемый кабель помещается в зажим, а концы кабеля зажимаются в токовых клеммах. Потенциальные точки соединения обычно представляют собой контакты на острие ножа, которые находятся ровно в 1 метре друг от друга.

Приспособления и приспособления
При измерении других компонентов, таких как резисторы, предохранители, переключающие контакты, заклепки и т.  д., невозможно переоценить важность использования испытательного приспособления для удержания компонента. Это гарантирует, что условия измерения, т. е. положение измерительных проводов, одинаковы для каждого компонента, что приведет к согласованным, надежным и значимым измерениям. Приспособления часто должны быть специально разработаны для применения.

---

6. Возможные ошибки измерения

Существует несколько возможных источников ошибок измерения, связанных с измерениями низкого сопротивления. Наиболее распространенные из них описаны ниже.

Грязные соединения
Как и при любых измерениях, важно убедиться, что подключаемое устройство чистое и не содержит окислов и грязи. Соединения с высоким сопротивлением вызовут ошибки чтения и могут помешать измерениям. Следует также отметить, что некоторые покрытия и оксиды на материалах являются хорошими изоляторами. Анодирование имеет очень высокое сопротивление и является классическим примером. Обязательно очистите покрытие в местах соединения. В омметры Cropico встроено предупреждение об ошибке проводов, которое укажет, если сопротивление соединений слишком велико.

Сопротивление выводов слишком велико
Хотя теоретически четырехконтактный метод измерения не зависит от длины провода, необходимо соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что сопротивление проводов не слишком велико. Потенциальные выводы не имеют решающего значения и обычно могут составлять до 1 кОм, не влияя на точность измерения, но токовые выводы имеют решающее значение. Если токоподводы имеют слишком высокое сопротивление , падение напряжения на них приведет к недостаточному напряжению на тестируемом устройстве (тестируемом устройстве) для получения разумных показаний. Омметры Cropico проверяют это соответствие напряжения на ИУ и предотвращают выполнение измерения, если оно становится слишком низким. Также предусмотрен дисплей с предупреждением; предотвращение считывания, гарантируя, что ложные измерения не будут выполнены. Если вам нужно использовать длинные измерительные провода, увеличьте диаметр кабелей, чтобы уменьшить их сопротивление.

Шум измерения
Как и при любом другом измерении низкого напряжения, шум может быть проблемой. Шум создается внутри измерительных выводов, когда они находятся под влиянием магнитного поля, которое изменяется, или провода перемещаются в этом поле. Чтобы свести к минимуму этот эффект, отведения должны быть максимально короткими, неподвижными и идеально экранированными. Компания Cropico понимает, что для достижения этого идеала существует множество практических ограничений, и поэтому разработала схемы своих омметров таким образом, чтобы свести к минимуму и устранить эти эффекты. ТермоЭДС ТермоЭДС в тестируемом устройстве, вероятно, является основной причиной ошибок при измерении малых сопротивлений. Сначала мы должны понять, что мы подразумеваем под термо-ЭДС и как она генерируется. ТермоЭДС – это небольшие напряжения, которые генерируются при соединении двух разнородных металлов, образуя так называемый переход термопары. Термопара будет генерировать ЭДС в зависимости от материалов, используемых в стыке, и разницы температур между горячим и эталонным или холодным спаем.

Этот эффект термопары внесет ошибки в измерения, если не будут предприняты шаги для компенсации и устранения этих термоэдс. Микроомметры и миллиомметры Cropico устраняют этот эффект, предлагая режим автоматического усреднения для измерения, который иногда называют методом переключения постоянного тока или методом усреднения. Измерение выполняется с током, текущим в прямом направлении, затем второе измерение выполняется с током в обратном направлении. Отображаемое значение является средним значением этих двух измерений. Любая термоэдс в измерительной системе будет добавляться к первому измерению и вычитаться из второго; отображаемое среднее значение устраняет или отменяет термоэдс из измерения. Этот метод дает наилучшие результаты для резистивных нагрузок, но не подходит для индуктивных образцов, таких как обмотки двигателя или трансформатора. В этих случаях омметр, скорее всего, изменит направление тока до того, как индуктивность полностью насытится, и правильное измеренное значение не будет достигнуто.

Измерение сопротивления соединения двух сборных шин

Неправильный тестовый ток
Всегда следует учитывать влияние измеряемого тока на ИУ. Устройства с небольшой массой или изготовленные из материалов с высоким температурным коэффициентом, таких как тонкие жилы медной проволоки, необходимо измерять при минимально доступном токе, чтобы избежать нагрева. В этих случаях одиночный импульс тока может вызвать минимальный нагрев. Если тестируемое устройство подвержено влиянию термоэдс, тогда подходит метод коммутируемого тока, описанный ранее. Омметры серии Cropico DO5000 имеют выбираемые токи от 10% до 100% с шагом 1%, а также режим одиночного импульса и, следовательно, могут быть настроены для большинства приложений.

Влияние температуры
Важно помнить, что на сопротивление большинства материалов влияет их температура. В зависимости от требуемой точности измерения может потребоваться контролировать окружающую среду, в которой выполняется измерение, поддерживая таким образом постоянную температуру окружающей среды. Это может иметь место при измерении эталонных стандартов сопротивления, которые измеряются в контролируемой лаборатории при температуре 20°C или 23°C. Для измерений, когда контроль температуры окружающей среды невозможен, можно использовать функцию ATC (автоматическая температурная компенсация). Датчик температуры, подключенный к омметру, измеряет температуру окружающей среды, и показания сопротивления корректируются до эталонной температуры 20 °C. Двумя наиболее часто измеряемыми материалами являются медь и алюминий, и их температурные коэффициенты показаны напротив.

Температурный коэффициент меди (близкая к комнатной температуре) составляет +0,393 % на °C. Это означает, что если температура увеличится на 1°C, сопротивление увеличится на 0,393%. Алюминий +0,4100 % на °C.

---

7. Выбор правильного инструмента

ТАБЛИЦА 2 Разрешение Измерение тока Точность при 20 o C ± 5 o C, 1 год Температурный коэффициент /°C 60 Ом 10 мОм 1 мА ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 6 Ом 1 мОм 10 мА ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 600 мОм 100 мкОм 100 мА ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 60 мОм 10 мкОм 1А ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 6 мОм 1 мкОм 10А ±(0,2 % показаний + 0,01 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 600 мкОм 0,1 мкОм 10А ±(0,2 % показаний + 0,01 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 250 ppm полной шкалы

Диапазон:
Максимальное значение, возможное при этой настройке

Разрешение:
Наименьшее число (цифра), отображаемое для этого диапазона

Измеренный ток:

---

2 Точность:
Неопределенность измерения в диапазоне температур окружающей среды от 15 до 25°C

Температурный коэффициент:
Дополнительная возможная погрешность при температуре ниже 15°C и выше 25°C

При выборе наилучшего прибора для вашего применения следует принимать во внимание следующее:

Точность можно лучше описать как неопределенность измерения, которая представляет собой близость соответствия между результатом измеренного значения и истинным значением. Обычно он выражается в двух частях, т. е. в процентах от показаний и в процентах от полной шкалы. Заявление о точности должно включать применимый диапазон температур, а также время, в течение которого точность будет оставаться в указанных пределах. Предупреждение: некоторые производители заявляют об очень высокой точности, но это действительно только в течение короткого периода 30 или 90 дней. Для всех омметров Cropico указана точность в течение всего 1 года.

Разрешение — это наименьшее приращение, отображаемое измерительным прибором. Следует отметить, что для достижения высокой точности измерения необходимо достаточно высокое разрешение, но высокое разрешение само по себе не означает, что измерение имеет высокую точность.

Пример: Для измерения 1 Ом с точностью 0,01 % (± 0,0001) необходимо, чтобы измерение отображалось с минимальным разрешением 100 мкОм (1,0001 Ом).

Измеренное значение также может отображаться с очень высоким разрешением, но с низкой точностью, т. е. 1 Ом, измеренный с точностью до 1 %, но разрешение 100 мкОм будет отображаться как 1,0001 Ом. Единственными значащими цифрами будут 1,0100, а последние две цифры показывают только колебания измеренных значений. Эти колебания могут вводить в заблуждение и подчеркивать любую нестабильность ИУ. Необходимо выбрать подходящее разрешение, чтобы обеспечить удобное чтение с дисплея.

Длина измерительной шкалы
Цифровые измерительные приборы отображают измеренное значение на дисплеях с максимальным значением, часто 1999 (иногда обозначаемым цифрой 3 Ом). Это означает, что максимальное значение, которое может быть отображено, – 1 999, а наименьшее разрешение – 1 разряд в 1999 году. При измерении 1 Ом на дисплее будет отображаться 1,000, а разрешение – 0,001 мОм. Если мы хотим измерить 2 Ом, нам нужно будет выбрать более высокий диапазон 19,99 Ом полной шкалы, и значение будет отображаться как 2,00 Ом, разрешение 0,01 Ом. Таким образом, вы можете видеть, что желательно иметь большую длину шкалы, чем традиционная 1999. Омметры Cropico предлагают длину шкалы до 6000 отсчетов, что дает отображаемое значение 2,000 с разрешением 0,001 Ом.

Выбор диапазона
Выбор диапазона может быть как ручным, так и автоматическим. Хотя автоматический выбор диапазона может быть очень полезен, когда значение Rx неизвестно, измерение занимает больше времени, так как прибору необходимо найти правильный диапазон. Для измерений на нескольких похожих образцах диапазон лучше выбирать вручную. В дополнение к этому, различные диапазоны приборов будут измерять разные токи, которые могут не подходить для тестируемого устройства. При измерении индуктивных образцов, таких как двигатели или трансформаторы, измеренное значение увеличивается по мере насыщения индуктивности, пока не будет достигнуто конечное значение. В этих приложениях не следует использовать автоматический выбор диапазона, так как при изменении диапазонов измерительный ток прерывается, а его величина также может быть изменена, и маловероятно, что окончательные устойчивые показания будут достигнуты.

Длина шкалы		1,999	19,99	2.000	20.00	3.000	30.00	4.000	40.000
Чтение на дисплее
Измеренные значения	1.000	1.000		1.000		1.000		1.000
	2.000	Диапазон до	2,00	2.000		2.000		2.000
	3.000	Диапазон до	3,00	Диапазон до	3,00	3.000		3.000
	4.000	Диапазон до	4,00	Диапазон до	4,00	Диапазон до	4,00	4. 000

Температурный коэффициент
Температурный коэффициент измерительного прибора важен, поскольку он может значительно повлиять на точность измерения. Измерительные приборы обычно калибруются при температуре окружающей среды 20 или 23°. Температурный коэффициент показывает, как на точность измерения влияют колебания температуры окружающей среды.

Величина тока и режим
Важно выбрать прибор с подходящим измерительным током для приложения. Например, если нужно измерить тонкие провода, то большой измерительный ток нагреет провод и изменит значение его сопротивления. Медный провод имеет температурный коэффициент 4% на °C при температуре окружающей среды, поэтому для провода с сопротивлением 1 Ом повышение температуры на 10 °C увеличит его значение до 10 x 0,004 = 0,04 Ом. Однако в некоторых приложениях лучше использовать более высокие токи.

Режим измерения тока также может быть важен. Опять же, при измерении тонких проводов короткий измерительный импульс тока, а не постоянный ток, сведет к минимуму любой эффект нагрева. Режим измерения коммутируемого постоянного тока также может подойти для устранения ошибок термоэдс, но для измерения обмоток двигателя или трансформаторов импульс тока или коммутируемый постоянный ток не подходят. Непрерывный ток необходим для насыщения индуктивности, что дает правильное измеренное значение. Автоматическая температурная компенсация. При измерении материалов с высоким температурным коэффициентом, таких как медь, значение сопротивления увеличивается с ростом температуры. Измерения, проведенные при температуре окружающей среды 20 °C, будут на 0,4 % ниже, чем измерения при 30 °C. Это может ввести в заблуждение при попытке сравнить значения в целях контроля качества. Чтобы решить эту проблему, некоторые омметры снабжены автоматической температурной компенсацией (ATC). Температура окружающей среды измеряется датчиком температуры, а отображаемое значение сопротивления корректируется с учетом изменений температуры, ориентируясь на 20 °C.

Скорость измерения
Скорость измерения обычно не слишком важна, и большинство омметров будут измерять приблизительно 1 показание в секунду, но в автоматизированных процессах, таких как выбор компонентов и тестирование производственной линии, высокая скорость измерения, до 50 измерений в секунду. во-вторых, может быть желательным. Конечно, при измерении на этих скоростях омметром необходимо дистанционно управлять с помощью интерфейса компьютера или ПЛК.

Удаленные соединения
Для удаленного подключения может подойти интерфейс IEEE-488, RS232 или ПЛК. Интерфейс IEEE-488 — это параллельный порт для передачи 8 бит (1 байт) информации за раз по 8 проводам. Его скорость передачи выше, чем у RS232, но длина соединительного кабеля ограничена 20 метрами.

Интерфейс RS232 — это последовательный порт для передачи данных в формате последовательных битов. RS232 имеет более низкую скорость передачи, чем IEEE-488, и требует всего 3 линии для передачи данных, приема данных и заземления сигнала.

Интерфейс ПЛК обеспечивает базовое дистанционное управление микроомметром с помощью программируемого логического контроллера или аналогичного устройства.

Окружающая среда

Следует учитывать тип окружающей среды, в которой будет использоваться омметр. Нужен ли переносной блок? Должна ли конструкция быть достаточно прочной, чтобы выдерживать условия строительной площадки? В каком диапазоне температур и влажности он должен работать?

Просмотрите линейки миломметров и микроомметров, чтобы получить дополнительную информацию о нашей продукции.

Загрузите полное руководство в формате PDF, содержащее все главы:

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ЗАГРУЗИТЬ ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО

 

Основные методы точного измерения сопротивления например, использование струнных потенциометров для измерения смещения, измерения термисторов или RTD для измерения температуры, измерения сопротивления на тестовых образцах и многих других приложений.

Некоторые из наших абонентов с удивлением узнают, что существует множество различных методов, которые можно использовать для получения точных измерений сопротивления, и что выбор метода зависит от ожидаемого значения. Мы также разговариваем со звонящими, которые сообщают о странных показаниях, например: «С регистратором, который я использую, я вижу числа, которые не имеют смысла». Обычно это решается осознанием того, что измерения сопротивления охватывают множество различных диапазонов, что требует использования различных методов измерения.

В этом техническом документе мы рассмотрим несколько простых способов уменьшить погрешность и повысить точность в диапазонах низкого, среднего и высокого сопротивления.

Используйте правильный метод измерения для вашего диапазона

Измерения сопротивления представлены в единицах Ом (Ом). 1 Ом представляет собой сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток силой 1 ампер, при условии, что проводник не создает никакой электродвижущей силы (напряжения) на его собственный.

Сопротивление — одно из немногих значений в электронике, которое в обычных приложениях может изменяться в таком большом диапазоне (более 12 порядков), и многие пользователи не учитывают это при сборе данных. Для большинства применений значения менее 100 Ом можно рассматривать как измерение сопротивления низкого диапазона, а от 100 Ом до миллиона Ом (мегаом) — как промежуточный диапазон. Диапазоны высоких сопротивлений идут вверх от диапазона мОм, и мы получили несколько звонков от пользователей, измеряющих диапазон гигаом (1 миллиард Ом). Когда звонящие спрашивают нас: «Мне нужно измерить сопротивление — какой регистратор вы порекомендуете?» наши специалисты по применению помогают им сузить круг вопросов, спрашивая: «Какое значение ожидаемого сопротивления вы пытаетесь измерить?»

Перед запуском приложения важно учитывать, что каждый из этих диапазонов требует использования различных методов измерения. На самом деле не существует единого метода измерения всех значений сопротивления, и вы можете легко получить неточные результаты, используя неправильный метод для своего диапазона. Например, без сопоставления вашей техники с вашим диапазоном ваши данные могут быть в пределах 5% от фактического значения.

В некоторых приложениях это не является серьезной проблемой, но в других случаях, таких как измерение температуры с помощью термистора, ваши измерения должны быть намного более точными. Например, при измерении в миллиомах или при измерении значений в гигаомах качество соединений и кабелей может иметь большое значение для точности ваших показаний. Из трех измерений измерение среднего диапазона является наиболее простым, в то время как измерения очень низкого и высокого диапазона создают проблемы, которые вы увидите в виде ошибок измерения и снижения точности.

Закон Ома

Основа измерения сопротивления. Закон Ома гласит, что отношение разности потенциалов (V) на концах проводника сопротивления (R) к току (I), протекающему в этом проводнике, будет постоянным при условии, что что температура также остается постоянной. Для большинства приложений вы можете использовать основное уравнение закона Ома I = V / R, где I — ток через проводник (указывается в амперах), V — разность потенциалов, измеренная на проводнике (указывается в вольтах), а R — это сила тока. сопротивление проводника (здесь R — константа, выраженная в омах).

С помощью закона Ома легко найти любое из этих значений. Например, также верно, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток (R=V/I), и что напряжение = току, умноженному на сопротивление (V=I*R). Таким образом, вы можете получить любую отсутствующую переменную, если знаете две другие.

Измерение низкого сопротивления

Во-первых, давайте рассмотрим кабели, соединяющие измеряемое устройство с прибором: Если вы измеряете сопротивление вблизи источника, вы получите другие показания, чем при измерении от датчик, расположенный на расстоянии 200 футов. В качестве примера предположим, что у нас есть медный RTD на 10 Ом, который мы хотим измерить; мы должны как-то подключиться к нему, поэтому подключаем пару проводов к РДТ. Но этот провод тоже не идеальный проводник — в нем тоже есть некоторое сопротивление, как и в любом куске провода. Если это сопротивление составляет 1 Ом на 100 футов (типично для провода 20 калибра), и у нас есть 200 футов кабелей, идущих к устройству и возвращающихся обратно (всего 400 футов), мы можем ожидать, что показание сопротивления составит 10 Ом. Ом, но то, что мы увидим, будет чтением 14 Ом.

При измерении малых сопротивлений общепринятым методом является форсирование известного тока и последующее измерение напряжения на тестируемом устройстве (DUT-, см. рис. 1 ниже ). Это соответствует закону Ома, поскольку вы используете ток и напряжение для определения сопротивления. Предположим, у вас есть прецизионный источник тока (например, 2 миллиампер или 200 микроампер) и высокоточный вольтметр.

Рис. 1. Форсирование известного тока

Вы прокладываете 2 провода по одному с каждой стороны резистора, затем пропускаете ток через оба набора проводов. Однако это создает ошибку в ваших измерениях, поскольку напряжение, измеренное на концах проводов, не совпадает с напряжением на резисторе, так как оно также включает падение напряжения на проводах между измерителем и тестируемым устройством, вызванное током. течет по этим проводам. Следовательно, в этом случае вы можете уменьшить погрешность, выполнив 4-проводное измерение, в котором вы используете один набор проводов для передачи источника тока, а второй набор проводов для измерения напряжения, которое вы видите на резисторе. Этот метод обеспечивает гораздо более точный результат, исключая дополнительное падение напряжения, вызванное током, протекающим по проводам, при измерении напряжения на ИУ. В этом случае предполагается, что вольтметр потребляет незначительный ток, что обычно имеет место в большинстве регистраторов данных.

Для измерения низкого сопротивления можно использовать альтернативу 4-проводному измерению, исключив один из проводников и выполнив 3-проводное измерение. В этом методе вы измеряете два напряжения: напряжение на резисторе, а также напряжение на проводнике, по которому течет тестовый ток. Проведя эти замеры, можно определить погрешность из-за падения напряжения в одном из выводов. Когда вы определили ошибку, просто удвойте ее и вычтите из ваших измерений, чтобы получить более точные показания. Многие регистраторы данных могут выполнять трехпроводные измерения, включая регистраторы данных dataTaker и серию Grant Squirrel, упомянутую ранее. При 3-проводном измерении вы экономите кусок провода, но эта настройка предполагает, что падение напряжения в двух проводах одинаковое — если это не всегда так и падение напряжения неравномерно, вы столкнетесь с ошибками при использовании 3-х проводная техника.

Измерение высокого сопротивления

В то время как наиболее распространенные измерения сопротивления находятся в диапазоне от 0 до 100 000 Ом, специальные устройства, такие как датчики электропроводности или тестовые образцы материалов, могут иметь очень высокое сопротивление, поэтому вам, возможно, придется использовать другой метод при высоких сопротивлениях. Для этих измерений вы можете использовать надежный метод, обратный описанному выше для измерения малых сопротивлений — здесь мы прикладываем напряжение и измеряем ток для расчета сопротивления (опять же в соответствии с законом Ома). Есть несколько способов сделать это.

Для первого метода требуется высокоточный прибор, предназначенный для измерения очень малых токов. Если у вас есть источник напряжения и амперметр с пренебрежимо малым сопротивлением, вы можете просто подать 5 вольт через измеритель, подключенный последовательно с тестируемым устройством, и измерить ток. Например, если значение сопротивления составляет миллион Ом (1 МОм), ток здесь достаточно мал и составляет 5 мкА. Альтернативный метод измерения больших сопротивлений заключается в использовании источника напряжения, включенного последовательно с известным испытательным сопротивлением, для возбуждения неизвестного сопротивления и последующего измерения напряжения на испытательном сопротивлении 9.0040 (см. рисунок 2 ниже ). Зная значение источника испытательного напряжения, известное сопротивление и напряжение на этом сопротивлении, плюс закон Ома и немного алгебры, вы можете рассчитать значение неизвестного сопротивления:

Рисунок 2. Источник Напряжение через известный резистор

Чтобы этот метод работал хорошо, значение тестового сопротивления должно быть близко к значению неизвестного сопротивления (в пределах 1-2 порядков). Опять же, ваш вольтметр должен иметь хорошую точность, иначе он внесет ошибку в ваши измерения. Кроме того, вольтметр, используемый для измерения Vtest, не должен нагружать цепь, то есть его входное сопротивление должно быть в 100–1000 раз больше, чем Rtest.

Одна из проблем при измерении диапазонов высоких сопротивлений заключается в том, что даже с изолированными кабелями изоляция не идеальна — всегда есть ток утечки. Например, на самом деле может быть 10 мегаом (10 миллионов Ом) сопротивления между центром провода и всем, к чему он прикасается, включая другой кабель, поэтому утечка из кабелей может неблагоприятно повлиять на ваши измерения, добавляя пути блуждающего тока.

Чтобы облегчить это, вы можете использовать технику, называемую ограждением, используя экранированный кабель вместе с отдельным источником напряжения, идущим к экранам и вокруг кабелей. Вы будете использовать отдельный источник напряжения для подачи того же напряжения на экран. Таким образом, несмотря на то, что между центральным проводником и экраном существует сопротивление, потому что они поддерживаются при одном и том же напряжении, ток утечки из измерительной цепи отсутствует, поскольку вы использовали отдельный источник напряжения для ее «защиты». Этот метод работает хорошо, но требует измерительного прибора, предназначенного для обеспечения защитного напряжения, или второго источника напряжения.

Также имейте в виду, что измерения высоких сопротивлений могут потребовать добавления задержки установления для получения точных и воспроизводимых результатов. Это связано с тем, что задействованные токи могут быть небольшими, а любая емкость, связанная с кабелями или ИУ, может привести к динамическому поведению RC с постоянной времени. По существу, напряжение на ИУ не может измениться мгновенно, а будет изменяться в зависимости от произведения сопротивления устройства и емкости кабеля и устройства. Для устройства на 100 МОм с соответствующей емкостью 1 нанофарад постоянная времени будет равна 108 x 10-9.= 10-1 или 0,1 секунды. Для того, чтобы измерение установилось на 99,5% от его конечного значения, требуется 5 постоянных времени или 0,5 секунды!

Опять же, защита может помочь, устраняя влияние емкости в кабеле, но необходимо учитывать усадку, связанную с емкостью устройства. Обычно проявляются ошибки установления и показания сопротивления меньше ожидаемых или изменяются при повторных измерениях. Для устранения этих проблем мы обычно вводим задержки между подачей напряжения источника и измерением, а затем увеличиваем задержки до тех пор, пока показания не перестанут меняться по мере добавления задержки.

Измерение промежуточного сопротивления

Измерение промежуточного сопротивления обычно составляет от нескольких сотен Ом, когда сопротивление соединений и кабелей больше не имеет значения, до 100 000 Ом. В этих диапазонах метод, который вы будете использовать, во многом зависит от того, какое измерительное устройство вы используете — нет ни одного метода, который обязательно был бы лучше другого. К счастью, в этом диапазоне ошибки менее распространены, а измерение более прямое. В более дешевых регистраторах может использоваться источник напряжения с последовательным резистором, поскольку аппаратное обеспечение проще, в то время как в более дорогих устройствах может использоваться источник тока и вольтметр.

Резюме

При сопротивлении менее 10 000 Ом вы можете использовать приведенные выше методы для диапазонов с низким сопротивлением — когда вы дойдете до 100 Ом и ниже, вам обязательно понадобится это для получения точных показаний. Аналогичным образом, выше 100 000 Ом лучше всего использовать метод принудительного напряжения, описанный выше для диапазонов высоких сопротивлений. По сути, при измерении сопротивления вам необходимо распознавать, когда вы попадаете в высокие и низкие диапазоны, и применять соответствующие методы, и это устранит существенные ошибки и даст вам гораздо более высокую точность измеренных значений.

Для получения дополнительной информации об измерении сопротивления или регистраторах данных сопротивления или для того, чтобы найти идеальное решение для ваших конкретных потребностей, свяжитесь со специалистом по применению регистраторов данных CAS по телефону (800) 956-4437 или запросите дополнительную информацию.

Как измерить сопротивление с помощью мультиметра

Сопротивление — одна из самых важных измеряемых величин в электронике. По этой причине каждый мультиметр оснащен омметром. С помощью омметра как ремонтники, так и инженеры могут проектировать и устранять неполадки в различных электрических и электронных схемах.

Хотя значения сопротивления компонентов находятся в свободном доступе в Интернете, из-за различных факторов, таких как качество изготовления, погода, коррозия и общий износ, фактические сопротивления могут значительно отличаться. Вот почему каждый, кто работает с электроникой, должен научиться измерять сопротивление на лету с помощью мультиметра. Продолжайте читать ниже, чтобы узнать, как!

В чем измеряется сопротивление?

Электрическое сопротивление — вид силы, которая сопротивляется или препятствует прохождению электрического тока. Сопротивление измеряется в омах, представленных символом омега, Ω. Это одно из значений, рассчитываемых по закону Ома, наряду с напряжением и током.

При правильном значении сопротивления люди могут контролировать и направлять электрический ток. Сопротивление имеет множество возможных функций внутри цепи. Некоторые из наиболее популярных применений включают делители напряжения, настройку частоты и таймеров, управление функциями схемы и производство тепла.

Перед измерением сопротивления вы должны понять, что такое резистор, так как, скорее всего, это будет компонент, сопротивление которого вы будете измерять.

Что такое резистор?

Существует несколько электронных компонентов, специально разработанных для обеспечения сопротивления в цепи. Эти компоненты известны как резисторы. Резисторы можно разделить на два основных типа: линейные и нелинейные резисторы.

Линейные резисторы можно дополнительно разделить на два типа: резисторы с постоянным значением (например, обычные резисторы со сквозным отверстием) и переменные резисторы (например, потенциометры).

С другой стороны, нелинейные резисторы изменяют свои значения сопротивления в зависимости от различных обстоятельств, таких как температура, напряжение и освещение (например, термистор, диод).

Понимание допуска резистора

Поскольку примеси могут вызвать сопротивление, каждый компонент в цепи будет иметь несколько уровней значений сопротивления. Даже медные провода, которые должны максимально эффективно передавать электричество, будут иметь небольшое сопротивление. В электронике хорошо то, что значения не обязательно должны быть идеальными, чтобы схемы работали. Нам просто нужно убедиться, что наши значения находятся в пределах допуска или погрешности.

Что касается резисторов, производители обязаны указывать допуск своих резисторов. Допуск резистора можно определить, посмотрев его спецификацию в Интернете или указав металлический цвет последней полосы, отмеченной на компоненте. Эти полосы будут окрашены в бронзовый (допуск ± 1 %), золотой (допуск ± 5 %) или серебристый (допуск ± 10 %). Для повседневных проектов «сделай сам» допуск ± 10% часто будет достаточным, но для точной работы может потребоваться допуск ± 5% или даже ± 1%.

Итак, при измерении сопротивления ожидайте, что значения не будут точными: резистор на 270 Ом может показывать 268 Ом или 272 Ом. Пока он не превышает допуск, указанный последней полосой резистора, все должно быть в порядке.

Где взять базовые значения резисторов

Измерение сопротивлений в компонентах или узлах значительно улучшит ваши навыки поиска и устранения неисправностей в электронных схемах. И чтобы узнать, вышел ли из строя резистор или конкретный узел (не работает), вам понадобится ссылка на правильные значения.

Как указывалось ранее, вы можете найти значения сопротивления компонентов, если вы ищете его спецификации компонентов в Интернете. Для обычных резисторов THT с фиксированным значением более удобный способ узнать их значение сопротивления — ознакомиться с приведенной ниже иллюстрацией цветового кодирования резистора:

.

Чтобы прочитать цветовой код резистора, сначала необходимо правильно сориентировать резистор. Помните, что при чтении резистора вы всегда читаете слева направо. Металлические цвета, такие как бронза, серебро и золото, должны быть ориентированы на крайнюю правую часть резистора.

На резисторе будет от четырех до пяти полос. На пятиполосном резисторе первые три полосы будут обозначать первые три цифры номинала резистора; четвертая полоса представляет собой десятичный множитель, указывающий, сколько нулей вы добавляете к первым трем цифрам. На четырехполосном резисторе только первые две полосы представляют цифры, а третья — десятичный множитель. Для обоих типов последняя полоса всегда будет металлической, что соответствует допуску резистора.

Если вы запомните эту схему цветового кодирования, у вас появится возможность измерять сопротивление цепи без использования мультиметра.

Основные части мультиметра

Прежде чем измерять сопротивление, вам нужно сначала познакомиться с мультиметром. Вообще есть два типа мультиметра: аналоговый и цифровой. Несмотря на различия в интерфейсе, оба могут измерять напряжение, ток и сопротивление. Вот иллюстрация обоих типов мультиметра и основных частей, которые необходимо знать для измерения сопротивления:

Как измерить сопротивление с помощью мультиметра

Теперь, когда вы знаете основы сопротивления и почему мы его измеряем, пришло время показать вам, как проверить сопротивление с помощью мультиметра.

Шаг 1: Вставьте разъем черного щупа в COM или общий порт мультиметра. Вставьте красный щуп во входной порт ома.

Шаг 2: Выберите функцию омметра на мультиметре и выберите диапазон сопротивления. Используйте переключатель функций, чтобы выбрать функцию омметра. Функция обычно обозначается символом омега (Ω).

Если вы используете мультиметр с автоматическим выбором диапазона, ваш омметр автоматически установит правильный диапазон сопротивления (поэтому нет необходимости его устанавливать). Что касается ручных мультиметров, вам нужно будет использовать переключатель функций, чтобы выбрать диапазон или сопротивления, которые вы собираетесь измерять.

Если вы измеряете резисторы THT, используйте схему цветового кодирования резисторов, чтобы оценить диапазон сопротивления, необходимый для настройки мультиметра. Если это резистор типа SMD (устройство для поверхностного монтажа), значение, скорее всего, будет написано на самом резисторе.

Если по какой-либо причине вы не можете его найти или значение слишком мало, чтобы увидеть его, вы можете найти его сопротивление в листе спецификаций. Если вы действительно не можете оценить его значение, просто установите диапазон на минимальное значение. Затем вы можете продолжить настройку диапазона, если омметр не показывает никакого значения.

Шаг 3: Возьмите красный и черный щупы и дайте каждому щупу коснуться металлических концов компонента или узла, который вы пытаетесь измерить.

Шаг 4: Посмотрите на дисплей значение сопротивления. Если вы используете мультиметр с автоматическим выбором диапазона, обязательно проверьте символ на дисплее. Символ «МОм» означает мегаомы (1 МОм = 1000 кОм), «кОм» означает килоомы (1 кОм = 1000 Ом), символ «Ом» означает омы (1 Ом = 1000 мОм). Если результатом является десятичное значение с символом «Ом», оно измеряется в миллиомах (мОм).

Будьте осторожны при проверке цепей и компонентов

Работа с электронными и электрическими цепями связана с определенными опасностями. Чтобы убедиться, что вы не повредите цепь, и для вашей личной безопасности, вы должны помнить следующее.

При измерении сопротивления омметром убедитесь, что цепь обесточена (за исключением случаев, когда это необходимо). Просканируйте цепь. Если вы видите катушку индуктивности, конденсатор или батарею, обязательно извлеките батарею, а затем разрядите цепь, подключив мощный резистор на обоих концах узла или компонентов.

Чтение значений сопротивления

И это все, что вам нужно знать об основах сопротивления и чтении значений сопротивления. Чтобы отточить свои навыки, попробуйте измерить сопротивление различных электронных компонентов (не забудьте разрядить конденсаторы и катушки) в цепи и вне ее. Знакомство с общими значениями резисторов и схемой цветового кодирования резисторов также поможет вам лучше научиться пользоваться омметром. Вы также можете научиться измерять напряжение и ток, так как это значительно расширит ваши возможности по устранению неполадок.

Измерение сопротивления (примечание к приложению) | LabJack

Обычными резистивными датчиками являются термисторы и RTD. Существует четыре основных способа измерения сопротивления с помощью устройства LabJack:

1. Использование простого делителя напряжения
2. Использование буферного делителя напряжения
3. Использование аксессуара LJTick-Resistance
4. Использование источников постоянного тока 10UA и 200UA (при наличии)

 

Мы рекомендуем LJTick-Resistance как лучший вариант.

 

Базовый делитель напряжения

Распространенным способом измерения сопротивления является построение делителя напряжения, как показано на рис. 5, где один из резисторов известен, а другой — неизвестен. Если Vin известно, а Vout измерено, уравнение делителя напряжения может быть изменено, чтобы найти неизвестное сопротивление. Рис. 1. Схема делителя напряжения0003

 

Чтобы измерить сопротивление, установите известное значение резистора как (R1), измеряемый резистор как (R2) и подайте на него известное напряжение (Vin). Используйте уравнение, решенное для R2, ​​чтобы получить значение сопротивления. В качестве общей рекомендации сопротивление (R1 + R2) должно оставаться больше 500 Ом, чтобы устройство LabJack не потребляло слишком много тока. Кроме того, не забудьте получить прецизионный резистор с хорошим (<= 25 ppm) температурным коэффициентом в качестве известного значения сопротивления.

Напряжение источника (Vin) должно относиться к той же земле, что и устройство (GND). Если R1 будет очень низким, а Vin превышает диапазон измерения аналогового входа, используйте меньшее значение Vin.

 

Делитель напряжения с буфером

При измерении более высокого сопротивления (обычно более 10 кОм) можно использовать буфер. На следующем рисунке показан резистивный делитель напряжения, за которым следует операционный усилитель, сконфигурированный как неинвертирующий с единичным усилением (то есть буфер).

9Рис. 2. Схема делителя напряжения с буферизацией Для приложений 0-5 вольт, где усилитель будет питаться от Vs и GND, хорошим выбором будет OPA344 от Texas Instruments (ti. com). OPA344 имеет очень малый ток смещения, который мало меняется во всем диапазоне напряжений. Обратите внимание, что при питании усилителя от Vs и GND вход и выход операционного усилителя ограничены этим диапазоном, поэтому, если Vs составляет 4,8 вольт, ваш Vin должен быть 0-4,8 вольт.

 

LJTick-Resistance

Мы рекомендуем LJTick-Resistance, поскольку это «буферизованный делитель напряжения», как описано выше. Он включает в себя стабильное опорное напряжение 2,5 В.

Рис. 3. LJTick-Resistance

Обычно используется для подключения Vref к одной стороне неизвестного сопротивления (Ru) и подключения другой стороны Ru к IN на LJTR. Для достижения наилучших результатов на U6/T7 вы также должны подключить Vref к какому-либо аналоговому входу для измерения фактического значения. Затем используйте следующие уравнения для определения Ru:

Vout = Vref * R3 / (Ru + R3)

Ru = ((Vref — Vout) * R3) / Vout

R3 — прецизионный резистор для заземления в цепи делителя напряжения. LJTick-Resistance доступен в версиях -1000, -10k, -100k и -1M, где эти числа являются значением R3. Выбирайте вариант, где R3 соответствует номинальному или среднему значению Ru.

Пример: LJTick-Resistance-100k. Vref подключен через неизвестный резистор Ru. Vref измеряется как 2,50 В, а Vout измеряется как 1,20 В. Значит Ru = (2,5-1,20)*100000/1,20 = 108333 Ом.

 

Источники тока 10UA и 200UA

Если вам нужно измерить только несколько значений сопротивления, а ваше устройство LabJack оснащено клеммами источника тока 10UA и 200UA, это хороший вариант.

Фактическое значение каждого источника тока отмечается во время заводской калибровки и сохраняется вместе с калибровочными константами на устройстве. Их можно просмотреть с помощью тестовой панели в LJControlPanel или прочитать программно. Обратите внимание, что это фиксированные константы, сохраняемые во время калибровки, а не какие-то текущие показания.

Источники тока имеют хорошую точность и темп, но для улучшения можно использовать фиксированный резистор в качестве одного из резисторов на рисунках ниже. Y1453-100 и Y1453-1.0K от Digikey обладают превосходной точностью и очень низким темпом. Измерив напряжение на одном из них, вы можете рассчитать фактический ток в любое время.

Источники тока могут питать максимум около 3 вольт, что ограничивает максимальное сопротивление нагрузки примерно до 300 кОм (10UA) и 15 кОм (200UA).

Можно измерить несколько сопротивлений, соединив их последовательно и измерив напряжение на каждом из них. В некоторых приложениях может потребоваться использовать дифференциальные входы для измерения напряжения на каждом резисторе, но во многих приложениях так же хорошо работает измерение несимметричного напряжения на вершине каждого резистора и вычитание в программном обеспечении.

Рисунок 4 Рисунок 5

На рисунке 4 показана простая установка, измеряя 1 резистор. Если R1=3k, напряжение на AIN0 будет 0,6 вольта.

На рис. 5 показана установка для измерения 3 резисторов с использованием несимметричных аналоговых входов. Если R1=R2=R3=3k, напряжения на AIN0/AIN1/AIN2 будут 1,8/1,2/0,6 вольт. Это означает, что AIN0 и AIN1 будут измеряться в диапазоне +/-10 вольт, а AIN2 может измеряться в диапазоне +/-1 вольт. Это указывает на потенциальное преимущество дифференциальных измерений, поскольку дифференциальное напряжение на R1 и R2 может быть измерено в диапазоне +/-1 вольт, обеспечивая лучшее разрешение.

Рисунок 6 Рисунок 7

На рисунке 6 показана установка для измерения 2 резисторов с использованием дифференциальных аналоговых входов. AIN3 в этом случае теряется, потому что он подключен к земле, поэтому дифференциальное измерение AIN2-AIN3 такое же, как несимметричное измерение AIN2. Это приводит к рисунку 7, на котором показаны R1 и R2, измеренные дифференциально, и R3, измеренные несимметрично.

13.1.7: Введение в измерения сопротивления

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

13345

• Camosun College
• BCCampus (Скачать бесплатно на http://open. bccampus.ca/find-open-

Вы изучали измерения напряжения и тока, но обнаружили, что измерения сопротивления отличаются по нескольким параметрам. Сопротивление измеряется при выключенном питании цепи. Омметр прикладывает собственное напряжение к неизвестному сопротивлению, а затем измеряет производимый им ток, чтобы рассчитать значение сопротивления.

Роль батареи

Несмотря на то, что он считывает сопротивление, омметр по-прежнему является устройством для измерения тока. Омметр создается из измерителя постоянного тока путем добавления группы резисторов (называемых множительными резисторами) и внутренней батареи. Аккумулятор обеспечивает ток, который в конечном итоге измеряется счетчиком. По этой причине используйте омметр только на обесточенных цепях.

В процессе измерения сопротивления щупы вставляются в гнезда измерителя. Затем провода присоединяются к концам любого сопротивления, которое необходимо измерить. Поскольку ток может протекать в любом направлении через чистое сопротивление, для подключения измерительных проводов не требуется соблюдения полярности. Батарея измерителя посылает ток через неизвестное сопротивление, внутренние резисторы измерителя и амперметр.

Омметр предназначен для отображения 0 Ом, когда измерительные провода соединены вместе (нулевое внешнее сопротивление). Когда выводы остаются разомкнутыми, измеритель показывает бесконечное (I) сопротивление или запредельное (OL) сопротивление. Когда между выводами помещается сопротивление, показания увеличиваются в зависимости от того, какой ток пропускает это сопротивление.

Никогда не оставляйте омметр в режиме измерения сопротивления, когда он не используется, чтобы сохранить батарею. Поскольку ток, поступающий от измерителя, зависит от состояния заряда батареи, для запуска цифровой мультиметр должен быть отрегулирован на ноль. Для этого может потребоваться не более чем проверка касания двух щупов вместе.

На рисунке \(\PageIndex{1}\) показано, как выполняются измерения сопротивления.

Примечание

1 000 Ом = 1 кОм

1 000 000 Ом = 1 МОм

 

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Использование цифрового мультиметра для измерения сопротивления (CC BY-NC-SA; BC Industry Training Authority)

Процедуры измерения сопротивления

Для измерения сопротивления выполните следующие шаги:

1. Поверните отключить питание цепи. Удалите или изолируйте тестируемый компонент.
2. Вставьте тестовые щупы в соответствующие гнезда щупов. Обратите внимание, что используемые разъемы могут быть такими же, как и для измерения напряжения.
3. Выберите функцию измерения сопротивления, повернув переключатель функций в положение сопротивления. Начните с самой низкой настройки.
4. Соедините щупы, чтобы проверить провода, соединения и срок службы батареи. Измерительный прибор должен отображать нулевое или минимальное сопротивление измерительных проводов. При разделенных выводах на индикаторе должно отображаться OL или I, в зависимости от производителя.
5. Подсоедините наконечники щупов к разрыву в компоненте или части цепи, для которой вы хотите определить сопротивление. Если вы получаете OL (превышение лимита), переходите на следующий уровень.
6. Просмотрите показания на дисплее. Обязательно обратите внимание на единицу измерения.
7. После завершения всех измерений сопротивления выключите цифровой мультиметр, чтобы предотвратить разрядку аккумулятора.

Для измерения сопротивления компонентов в цепи отключите все нагрузки, кроме одной. Это предотвращает потерю правильной ориентации при повторном подключении.

Вы можете использовать ту же процедуру подключения, чтобы убедиться, что цепь, провод, предохранитель или переключатель не разомкнуты. Это называется проверкой непрерывности, и большинство цифровых мультиметров имеют звуковую настройку непрерывности (). Если звуковой сигнализации нет, то цепь разорвана или сопротивление слишком велико. Хорошим примером является проверка нагревательного элемента, когда он перегорел.

Теперь завершите самопроверку учебного задания.

---

Эта страница под названием 13.1.7: Введение в измерения сопротивления распространяется под лицензией CC BY и была создана, изменена и/или курирована Camosun College (BCCampus) (бесплатно скачать на http://open.bccampus.ca/ найти-открыть-учебники)) .

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Автор

   Колледж Камосун

   Лицензия

   СС BY

   Показать оглавление

   нет

   Включено

   да

2. Теги

   1. источник[1]-рабочая сила-3508

Как измерить сопротивление и как определить сопротивление?

I Введение

Существует множество способов измерения сопротивления: омметр, вольт-ампер, вольт-вольт, ампер-ампер, мост, подстановка, сравнение, полуотклонение и так далее. Каким бы ни был метод, экспериментальный принцип — это не более чем закон Ома для частичной цепи и закон Ома для замкнутой цепи, а также основной закон последовательной и параллельной цепи. Измерение каждой физической величины должно быть гибким в применении.

Измерение сопротивления цифровым мультиметром

 

II Измерение сопротивления омметром

2.1 Структура и принцип работы омметра

Схема показана на рисунке ниже. Он состоит из трех компонентов: G — амперметр с внутренним сопротивлением Rg и полным током смещения Ig . R — переменный резистор, также называемый резистором с нулевой регулировкой. Батарея имеет электродвижущую силу Е и внутреннее сопротивление 9 Ом.0353 р .

Принцип работы омметра основан на законе Ома замкнутой цепи. Когда красный и черный тестовые ручки подключены к тестируемому сопротивлению Rx, здесь можно получить в соответствии с законом Ома для замкнутой цепи: однозначная функциональная связь между током I и измеряемым сопротивлением Rx, поэтому цель измерения сопротивления может быть достигнута путем измерения тока. Отметьте значение сопротивления Rx, соответствующее току I, непосредственно на циферблате. Значение сопротивления измеренного сопротивления можно считать непосредственно с циферблата. Поскольку I и Rx нелинейны, шкала неравномерна, а поскольку это функция вычитания, направление шкалы противоположно текущему диапазону.

Рисунок 1. Цепь омметра

2.2 Измерение M ethod и S eps

1) Механическая установка нуля: проверьте, останавливается ли стрелка многоцелевой шкалы счетчика электроэнергии на нуле. Если он не указывает на ноль, можно использовать маленькую отвертку для вращения установочного винта, чтобы указатель указывал на нулевую шкалу левого тока.

2) Выберите правильную передачу: поскольку среднее сопротивление омметра составляет десятки Ом, а манометр омметра используется для измерения сопротивления, когда указатель указывает на центральное показание, более точное, поэтому выбранное соотношение составляет один порядок. на величину меньше расчетного значения измеряемого сопротивления.

3) Ноль омметра: замкните накоротко красный и черный измерительный наконечник. Отрегулируйте ручку нулевого сопротивления, чтобы указатель указывал на нулевую шкалу омметра. Если кнопку «Нуль Ом» нельзя повернуть правильно, в конце концов, батарейку в счетчике следует заменить.

4) Показание измерения: приложите измерительную ручку к обоим концам измеряемого сопротивления. Если указатель находится рядом с центром, число стрелки измерителя умножается на коэффициент, который является значением измеряемого сопротивления. Если указатель находится близко к левому и правому концам, можно выбрать соответствующий множитель и сбросить его до нуля в соответствии с правилом «большой диапазон и большое угловое отклонение, малый диапазон и небольшое угловое отклонение». Выполните шаги 3 и 4.

5) После того, как универсальный измерительный прибор будет израсходован, установите переключатель выбора в положение «ВЫКЛ. » или максимальное напряжение переменного напряжения и вытащите измерительный прибор и ручку.

2.3 Примечания

①　При измерении сопротивления установите переключатель в положение Ом .

②　Выберите соответствующий механизм увеличения, чтобы указатель находился на рядом с серединой циферблата .

③　 Нуль сопротивления должен сбрасываться  после каждого переключения передачи.

④ Перед измерением сопротивления измеряемое сопротивление должно быть отключено  от других цепей.

⑤　Не держите металлические части двух измерительных проводов обеими руками для одновременного измерения сопротивления.

⑥　При измерении сопротивления, если указатель находится справа, измерение должно быть изменено на  более высокая передача ; если указатель находится над левым, измерение должно быть изменено на  более низкая передача .

⑦　После измерения сопротивления вытяните измерительные провода и установите переключатель в положение OFF или максимальное напряжение переменного тока.

II I Вольт-амперный метод

3.1 Определение и принцип

используя закон Ома частичной цепи: R = U / I для измерения значения сопротивления. С помощью амперметра измерьте ток через неизвестный резистор при этом напряжении, а затем рассчитайте сопротивление неизвестного резистора. Измерение вольт-амперного сопротивления — распространенный метод прямого измерения сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра. Его можно условно разделить на два типа: внутренние и внешние.

3.2 Operating  S teps for  M easuring  R esistance by  V olt-ampere  M ethod

(1) Connect the circuit

а. Выбрать электросчетчик соответствующего диапазона, т.е. скользящий реостат;

б. Выберите схему ограничения частичного напряжения или тока;

в. Определите, следует ли подключаться внутри или снаружи;

д. Подключить цепь;

 

(2) Эксплуатация

Отрегулируйте скользящий реостат, снимите показания амперметра и вольтметра по очереди и запишите в таблицу.

 

(3) Обработка данных

Метод А . Рассчитайте каждое сопротивление математическим расчетом, а затем рассчитайте среднее значение, чтобы получить значение сопротивления.

Метод B . Путем записи показаний I и U соответственно на координатной бумаге и установления координатной оси u-I значение сопротивления R определялось путем расчета наклона.

3,3 Выбор E LECTRICION M ETER и S 909. 9009.

9018 909.SIDER 909.SIDER 9018 909.SIDER 909.SIDER 9018 909.SIDER 9018 909.SIDER 9018 909.SIDER 9018. цепи, то есть попробовать использовать скользящий реостат с меньшим общим сопротивлением.

Когда максимальное сопротивление скользящего реостата приблизительно равно сопротивлению измеряемого резистора, необходимо выбрать схему делителя напряжения.

При измерении вольтметром (амперметром) необходимо обеспечить, чтобы измеренные данные не превышали максимальное значение измерения вольтметра (амперметра), а во-вторых, обеспечить максимальную точность измерения исходя из обеспечения безопасности вольтметр (амперметр), поэтому по величине измеряемого напряжения (тока) выбирается диапазон вольтметра (амперметра).

При измерении максимальное измеренное значение амперметра или вольтметра должно быть выше, чем фактическое значение проверяемой цепи, иначе легко повредить амперметр или вольтметр; но если оно намного выше фактического значения тестируемой схемы, ошибка считывания будет очень большой. Взяв в качестве примера стрелочный измеритель, угол поворота ограничен. При измерении одной и той же цепи, чем больше фактическое максимальное значение измерения амперметра или вольтметра выше фактического значения цепи, тем меньше амплитуда качания указателя, поэтому ошибка считывания будет больше.

3.4 Выбор V Олтаж D IVIDE деление напряжения

Принципиальная схема:

Рис.2. Отдел ограничения тока и напряжения

Скользящая головка скользит от a к b Диапазон изменения напряжения на R0 (установить r = 0)

Рис.3. Диапазон изменения напряжения

При включении электрического ключа начальное положение скользящей головки в обеих цепях должно быть в конце a.

 

(2) Метод выбора

① Способ подключения с ограничением тока (обычно)

• Ток и напряжение могут достигать требуемого диапазона регулировки
• Не превышайте диапазон измерительного прибора
• Не превышайте максимальный ток, допустимый каждым компонентом

②Метод подключения раздельного давления (три особых условия)

а. Напряжение или ток части цепи должны плавно регулироваться от нуля.

b. Независимо от того, как отрегулировать скользящий реостат при использовании метода подключения с ограничением тока, ток (напряжение) в цепи превысит диапазон счетчика или максимальный ток, допустимый компонентом.

c. Сопротивление электрического прибора намного больше, чем сопротивление скользящего реостата, что не способствует измерению и получению множественных наборов данных.

 

3.5 Choice of  I nternal  C onnection  M ethod and  E xternal  C onnection  M ethod

( 1) Метод выбора

• При выборе внешнего метода вольтметр и сопротивление подключаются параллельно. Показание вольтметра представляет собой напряжение на сопротивлении, но амперметр измеряет общий ток через сопротивление и вольтметр, поэтому измеренное значение меньше истинного значения, фактическое измеренное сопротивление Значение представляет собой сопротивление сопротивления и сопротивление параллельно вольтметру. Если значение сопротивления намного меньше внутреннего сопротивления вольтметра, ток, деленный на вольтметр, очень мал, то ток, измеряемый амперметром, близок к току через резистор, поэтому внешний метод подходит для измерение небольшого сопротивления.
• При выборе внутреннего метода подключения амперметр подключается последовательно с сопротивлением. Показание амперметра является текущим значением сопротивления, но вольтметр измеряет общее напряжение сопротивления и амперметра, поэтому измеренное значение больше истинного значения. Суммарное значение сопротивления последовательно с сопротивлением в амперметре. Если значение сопротивления намного больше внутреннего сопротивления амперметра, напряжение, деленное на амперметр, очень мало, то напряжение, измеренное вольтметром, близко к напряжению на резисторе, поэтому подходит метод внутреннего соединения для измерения большого сопротивления.
• Схемы токоограничения и деления напряжения, внутреннее соединение и внешнее соединение

Рис. 4. Inter-connected and Exter-connected Circuit

IV Electric  M eter  H alf-bias  M ethod for  M easuring  R esistance

The метр имеет свой собственный волшебный аспект — когда он подключен к цепи, он может отображать свои собственные показания, поэтому мы можем использовать его собственные изменения показаний (например, полусмещение) для умелого измерения его внутреннего сопротивления. Метод полусмещения часто используется для измерения внутреннего сопротивления электросчетчика. Для метода половинного смещения для измерения внутреннего сопротивления измерителя существуют следующие два метода настройки:

4.1 Амперметр H альфа-смещения M ethod

(1) Шаги эксперимента

3 соедините, как показано на экспериментальной схеме;

② Открыть S ₂ , закрыть S ₁ , отрегулировать R ₁ , сделать показания амперметра равными его диапазону I м 9 ;

③ Оставить R ₁ без изменений, закрыть S ₂ , Adruct R ₂ так, чтобы Ammeter Reading равно I _M , а затем считываем ценность 54 _M , а затем считывается I _M , а затем считывается _M , а затем считывается _M , а затем считывается _M , а затем считывается _M . Если R ₁ ≫ R _A выполняется R _A = _A = _A = _A = _A = _A = _A

(2) Экспериментальные условия: R ₁ ≫ R _A

(3) Measurement result:  R A   _measured  =  R 2 < R A

(4) Анализ ошибок

При замыкании S ₂ общее сопротивление уменьшается, а общий ток увеличивается, что больше полного тока смещения исходного амперметра. В это время амперметр полусмещен, поэтому ток, протекающий через R ₂ больше, чем ток в ответвлении, где находится амперметр. Сопротивление R ₂ больше сопротивления амперметра. Сопротивление мало, и мы рассматриваем показание R ₂ как внутреннее сопротивление амперметра, поэтому измеренное внутреннее сопротивление амперметра слишком мало.

 

4.2 Вольтметр H альфа-смещение M ethod

(1) Экспериментальные этапы

Рис.5. Метод полусмещения вольтметра

① Подключите экспериментальную цепь, как показано на рисунке;

② Установите значение R ₂ на ноль, замкните S, отрегулируйте скользящий контакт R ₁ так, чтобы показания вольтметра были равны его диапазону U м м

③ Держите скользящий контакт R1 неподвижным, отрегулируйте R2, чтобы показания вольтметра были равны 2(1) U _m , а затем прочтите значение R ₂ . Если R ₁ ≪ R _V , можно рассмотреть R _V ＝ R ₂ .

(2) Experimental conditions:  R ₁ ≪ R _V

(3) Measurement result:  R _{V  measured} ＝ R ₂ > Р _В

(4) Анализ ошибок

Когда значение R2 постепенно увеличивается от нуля, напряжение на R2 и вольтметре также будет постепенно увеличиваться, поэтому, когда показания вольтметра равны Um, напряжение на R2 будет больше, чем Um, что сделает R2>RV, что приведет к измерению RV. Значение слишком велико. Очевидно, что метод напряжения половинного смещения пригоден для измерения сопротивления вольтметра с большим внутренним сопротивлением.

V Несколько специальных методов измерения сопротивления

5. 1 Метод A-A и метод V-V

Экспериментальный принцип

1. Метод A-A (метод разницы Ammeter разница)

(1). два амперметра соединены параллельно, и внутреннее сопротивление r ₁ (или r ₂ ) амперметра A ₁ (или A ₂ ) получено из I ₁

3 41478 1 ＝ I ₂ r ₂

(2) Как показано на рис. с амперметром A _{2 .} According to I ₁ r ₁ ＝( I ₂ － I ₁ ) R ₀ , the internal resistance  r ₁   из A ₁  (этот метод также называется разностным методом амперметра для измерения внутреннего сопротивления амперметра).

2. Метод V-V (метод разности вольтметров)

(1) Как показано на рисунке C, два вольтметра соединены последовательно, и в соответствии с r1(U1)=r2(U2) внутреннее сопротивление вольтметра V1 ( или V2).

(2) Как показано на рис. D, вольтметр V1 соединен последовательно с резистором с постоянным значением R ₀ , а затем подключил параллельно вольтметру V2. Согласно U ₂ ＝ U ₁ ＋r1(U1)R ₀ , получают внутреннее сопротивление вольтметра V1 (этот метод также называют разностным методом измерения вольтметра Внутреннее сопротивление ).

 

Метод анализа

Метод	Цепь	Экспериментальное состояние	Экспериментальный результат
Метод А-А	Рисунок а	①Полные напряжения смещения A1 и A2 равны или почти одинаковы ② r 1  или  r 2   известно	R 1 ＝ I1 (I2) R 2 или R 2 ＝ I2 (I1) . 1141414141478 78 2 .
А-А Метод	Рисунок  b	①Диапазон A1 больше, чем диапазон A1 ② R 0  известен	r 1 ＝I1((I2－I1)R0)
Метод В-В	Рисунок c	①Полные токи смещения V1 и V2 равны или почти одинаковы ② r 1  или  r 2  известен	р 1 ＝U2(U1)r 2 или r 2 ＝U1(U2)r 1
Метод В-В	Рисунок d	①Диапазон V2 больше, чем диапазон V1 ② R 0   известно	r 1 ＝U2－U1(U1)R 0

 

5.2 Метод вычисления формулы

Он в основном использует характеристики последовательно-параллельной цепи и знание всей цепи для анализа и расчета значения измеряемого сопротивления. На рис. 18 представлена ​​схема измерения сопротивления Rx. Rx — измеряемое сопротивление, R — защитное сопротивление, значение которого неизвестно. R1 — известное постоянное сопротивление. Электродвижущая сила источника питания неизвестна. S1 и S2 — однополюсные переключатели на два направления. А – амперметр без внутреннего сопротивления.

Рис.6. Метод вычисления формулы

(1) Измерение Rx: S2 замыкается на d, S1 замыкается на a, и записывают показания амперметра I1; затем S2 замыкается на c, S1 замыкается на b и записывают показания амперметра I2.

(2) Формула для расчета Rx:

Когда S2 подключен к d, а S1 подключен к a, напряжение Rx: Ux=I1Rx.

Когда S2 подключен к c, а S1 подключен к b, напряжение U1=I2R2 на R1 не изменяет сопротивление R, Ux=U1

So I1Rx=I2R1

So

5.3 Resistance  M easurement by  E quivalent  R eplacement  M ethod

[Method Interpretation]  Equivalent substitution метод измерения сопротивления: при измерении сопротивления (или внутреннего сопротивления амперметра или вольтметра) замените измеряемое сопротивление на коробку сопротивления, если они оказывают одинаковое влияние на цепь (например, равный ток или напряжение) ), тестируемое сопротивление эквивалентно ящику сопротивления.

(1) Замена эквивалента тока

Экспериментальные этапы этого метода следующие:

① Подключите цепь, как показано на принципиальной схеме, и отрегулируйте сопротивление блока сопротивления R ₀ до максимума. , а ползунок P скользящего варистора размещен на a конце.

Рис.7. Текущий эквивалентный метод замены

② Замкните выключатели S ₁  и   S ₂ , отрегулируйте ползунок P  так, чтобы стрелка амперметра находилась в правильном положении, и обратите внимание, что показания амперметра в это время равны  I .

③ Разомкните переключатель S ₂ , а затем замкните переключатель S ₃ , сохраняя положение скользящего ползунка реостата P неизменным, отрегулируйте коробку сопротивления так, чтобы показание амперметра по-прежнему было I .

④ В настоящее время значение сопротивления  R ₀ Коробка сопротивления, подключенная к схеме, эквивалентна значению сопротивления неизвестного резистора R _x , то есть R 99935399 , то есть R 399 , то есть R 399 . ₀ .

 

(2) Эквивалентная замена напряжения

Экспериментальные этапы этого метода следующие:

Рис.8. Эквивалентная замена напряжения

① Подключите цепь, как показано на принципиальной схеме, и отрегулируйте значение сопротивления коробки сопротивлений R ₀ до максимума, а ползунок P скользящего реостата поместите на и конец. .

② Замкните выключатели S ₁ и S ₂ , отрегулируйте ползунок P так, чтобы стрелка вольтметра находилась в правильном положении, и запишите показания вольтметра как U  в это время.

③ Откройте S ₂ , а затем закройте S ₃ , сохраняя положение ползунка реостата P неизменным, отрегулируйте коробку сопротивления так, чтобы показание вольтметра по-прежнему было U .

④ В это время значение сопротивления R ₀ блока сопротивлений, подключенного к цепи, эквивалентно значению сопротивления неизвестного резистора R _x , то есть R 0353 _x ＝ R ₀ .

5.4 Измерение сопротивления с помощью мостовой схемы

(1)Принцип:

Схема, показанная на рисунке ниже, называется мостовой схемой. Обычно через гальванометр протекает ток, но при соблюдении определенных условий ток через гальванометр не течет. В этом случае это называется мостовым балансом. Когда мост уравновешен, два потенциала A и B равны, поэтому структуру схемы можно рассматривать как: R1R2 и R3R4 соединены последовательно, а затем соединены параллельно; или R1R3 и R2R4 соединены параллельно, а затем соединены последовательно.

Рисунок 9. Мостовая схема

Состояние мостовой балансировки: R1×R4=R2×R3

(2) Метод измерения:

Как показано на рисунке 20, соедините цепи, возьмите R1, R2 в качестве резистора с фиксированным значением R3 представляет собой коробку с переменным сопротивлением (может напрямую считывать значение), а Rx представляет собой тестируемое сопротивление. Отрегулируйте R3 так, чтобы показания амперметра были равны нулю, и примените условие равновесия, чтобы получить значение Rx.

Примечание:  При измерении сопротивления мостовым методом следует обратить внимание на два момента. Один из них заключается в уточнении структуры схемы. В схеме последовательно два на два соединены четыре резистора, затем в среднюю цепочку включается амперметр, затем часть последовательного амперметра «мостовая», вторая — для уточнения условий уравновешивания электрического моста.

V I Методы обнаружения Различные Резисторы

(1) Обнаружение фиксированного резистора

① положительный или отрицательный) к двум концам резистора. Для повышения точности измерения диапазон следует выбирать по номинальному значению измеряемого сопротивления. Из-за нелинейной зависимости омической шкалы ее средний участок более мелкий. Поэтому значение показаний указателя должно быть максимально снижено до средней части шкалы, в диапазоне 20%-80% радиан в начале полной шкалы, чтобы сделать измерение более точным. Он варьируется в зависимости от уровня ошибки сопротивления. Погрешности между показаниями и номинальным сопротивлением могут быть (5%), (10%) или (20%) соответственно. Если нет, за пределами диапазона ошибки, это означает, что значение сопротивления изменилось.

②Примечание: во время тестирования, особенно при измерении сопротивлений со значениями сопротивления выше десятков кОм, не прикасайтесь к токопроводящим частям пера и резисторов; обнаруженное сопротивление выпаивается из схемы, как минимум одна головка должна быть выпаяна во избежание других компонентов в схеме. Это влияет на тест и вызывает ошибку измерения. Хотя сопротивление цветного кольцевого резистора можно определить по отметке цветового круга, при его использовании лучше проверить фактическое значение сопротивления с помощью мультиметра.

Связанный пост : Чип-постоянные резисторы

 

(2)  Обнаружение цементного резистора

Метод и меры предосторожности при тестировании фиксированных резисторов на устойчивость к цементу точно такие же, как и при обычном тестировании сопротивления цемента.

Связанный пост : Вы можете узнать больше о цементных резисторах в другой статье о типах резисторов.

 

（3） Обнаружение плавкого резистора

В цепи, когда резистор-предохранитель расплавлен и отключен, можно судить по опыту: если поверхность резистора-предохранителя окажется черной или обгоревшей, можно сделать вывод, что его нагрузка слишком велика, и ток, проходящий через него, во много раз превышает номинальное значение; если поверхность открыта без каких-либо следов, это означает, что текущий ток равен или немного превышает его номинальное значение. Оценка резистора плавкого предохранителя без следов на поверхности может быть измерена шестерней Rx1 мультиметра.

 

Для обеспечения точности измерения один конец плавкого резистора следует выпаять из цепи. Если измеренное сопротивление бесконечно, это означает, что плавкий резистор вышел из строя при обрыве цепи. Если измеренное значение сопротивления далеко от номинального значения, это указывает на то, что значение сопротивления не подходит для повторного использования. В практике обслуживания обнаружено, что в цепи также есть несколько перегоревших резисторов, которые замыкаются накоротко, поэтому следует уделить внимание обнаружению.

Рисунок 10. Омметр

（4） Обнаружение потенциометра

При проверке потенциометра сначала поверните рукоятку, чтобы убедиться, плавно ли вращается рукоятка, подвижен ли переключатель, отчетлив ли звук щелчка когда переключатель включен или выключен, и слушайте внутреннюю точку контакта потенциометра и трение корпуса резистора. Если есть «шелестящий» звук, значит, качество не очень хорошее. При тестировании с помощью мультиметра сначала выберите соответствующее положение электрической блокировки мультиметра в соответствии с сопротивлением проверяемого потенциометра, а затем выполните обнаружение следующим образом.

①Используйте омическую шестерню мультиметра, чтобы обнаружить концы «1» и «2». Показание должно соответствовать номинальному сопротивлению потенциометра. Если стрелка мультиметра не двигается или значение сопротивления отличается, это указывает на то, что потенциометр поврежден.

②Проверьте, хорошо ли контактирует подвижный рычаг потенциометра с резистором. Обнаружив концы «1», «2» (или «2», «3») омической шестерней мультиметра, и повернув ось потенциометра против часовой стрелки в положение, близкое к кнопке «выключено», меньшее значение сопротивления, тем лучше.

 

（5） Обнаружение термистора с положительным температурным коэффициентом по сравнению с номинальным значением сопротивления разница между ними находится в пределах ±2 Ом. Если фактическое значение сопротивления слишком отличается от номинального значения сопротивления, производительность фактического значения сопротивления плохая или повреждена.

 

② Обнаружение нагрева: на основе проверки нормальной температуры может быть выполнен второй этап проверки обнаружения нагрева, и источник тепла (например, электрический паяльник) может нагреваться рядом с термистором PTC. В то же время мультиметр используется для контроля за тем, увеличивается ли значение сопротивления с повышением температуры. Если термистор в норме и значение сопротивления не меняется, значит, его работоспособность ухудшилась и его нельзя использовать дальше. Будьте осторожны, не держите источник тепла слишком близко или непосредственно к термистору PTC, чтобы предотвратить его возгорание.

 

（6） Обнаружение термистора с отрицательным температурным коэффициентом

Rt можно измерить напрямую, выбрав соответствующий электрический барьер в соответствии с номинальным значением сопротивления термистора NTC. Однако, поскольку термистор NTC очень чувствителен к температуре, при тестировании следует обратить внимание на следующие моменты:

• Rt измеряется изготовителем при температуре окружающей среды 25 °C. Поэтому при измерении Rt мультиметром его также следует проводить при температуре окружающей среды, близкой к 25 °C, чтобы обеспечить достоверность теста.
• Измеряемая мощность не должна превышать заданного значения во избежание ошибок измерения, вызванных тепловыми эффектами тока.
• Обратите внимание на правильную работу: при тестировании не держите корпус термистора руками, чтобы температура тела не повлияла на тест.

②Сначала значение сопротивления Rt1 измеряется при комнатной температуре t1, затем электрический утюг используется в качестве источника тепла, а значение сопротивления RT2 измеряется вблизи термистора Rt. При этом термометром измеряется средняя температура t2 поверхности термистора RT.

 

（7） Обнаружение варистора

Установите мультиметр на передачу 10K и подключите ручку к обоим концам резистора. Мультиметр должен показать значение сопротивления, указанное на варисторе. Если значение превышает это значение, это указывает на то, что варистор был поврежден.

Значение варистора можно изменить с МОм (мегаом) на мОм (миллиом) по мере увеличения подаваемого на него напряжения. При низком напряжении варистор работает в области тока утечки, имеет большое сопротивление, а ток утечки мал. При переходе напряжения в нелинейную область ток изменяется в относительно большом диапазоне, а напряжение изменяется незначительно. Обладает лучшими характеристиками ограничения напряжения; напряжение снова возрастает, и варистор входит в область насыщения, проявляя малое линейное сопротивление. Из-за большого тока и длительного времени варистор перегреется и сгорит или даже лопнет.

 

（8） Обнаружение фоторезистора

①Черная световая пленка используется для покрытия светопропускающего окна фоторезистора. В это время стрелка мультиметра в основном держится, а сопротивление близко к бесконечности. Чем больше значение, тем лучше производительность фоторезистора. Если это значение мало или близко к нулю, фоторезистор перегорел и больше не может использоваться.

②Источник света совмещается со светопропускающим окном фоторезистора, а стрелка мультиметра должна иметь большой размах амплитуды, а значение сопротивления значительно уменьшается.