Измерение силы тока и напряжения. Измерение мощности.

Измерение силы тока и напряжения.
Амперметр Из свойств последовательного соединения: Подсоединяется последовательно к измеряемому участку. Чем меньше собственное сопротивление амперметра, тем меньшую погрешность он вносит.
Расширение пределов измерения амперметра. Из свойств параллельного соединения: для изменения пределов измерения в n раз параллельно подсоединяют резистор (шунт). I = nIa, где I — ток, который необходимо измерить, а Ia — максимальный ток, на который расчитан амперметр.
I = Ia + Iш  ;    Т.к. Ua = Uш  ,   то  IaRa = (I — Ia)Rш Следовательно:
Вольтметр.  Из свойств параллельного соединения: Подсоединяется параллельно к измеряемому участку. Чем больше собственное сопротивление вольтметра, тем меньшую погрешность он вносит.
Из свойств последовательного соединения: для изменения пределов измерения в nраз последовательно подсоединяют резистор (дополнительное сопротивление). U=nUv, где U — напряжение, которое необходимо измерить, Uv — максимальное напряжение, на которое рассчитан вольтметр.
U= Uv + Uд ;  Т.к.  Iv = Iд,   то:  Следовательно:
Измерение мощности.
1.     Косвенный метод измерения Использование амперметра  и известного сопротивления:	2.Прямой метод Измерение ваттметром (шкала проградуирована в ваттах)
Использование амперметра и вольтметра:

Измерение силы тока и напряжения

Измерение силы тока и напряжения

Подробности

Просмотров: 255

Измерение силы тока в участке цепи

Для измерения силы тока существует измерительный прибор — амперметр.

Условное обозначение амперметра на электрической схеме

При включении амперметра в электрическую цепь необходимо знать :

1. Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи, силу тока в котором необходимо измерить.

2. При подключении надо соблюдать полярность: «+» амперметра подключается к «+» источника тока, а «минус» амперметра — к «минусу» источника тока.

Измерение напряжения на участке цепи

Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр.

Условное обозначение вольтметра на электрической схеме:

При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила:

1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение;

2.Соблюдаем полярность: «+» вольтметра подключается к «+» источника тока, а «минус» вольтметра — к «минусу» источника тока.

___

Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.

Измерение работы и мощности электрического тока

Для определения работы или мощности тока можно использовать специальный измерительный прибор — ваттметр.
При отсутствии ваттметра пользуются одновременным подключением двух измерительных приборов к нужному участку цепи: амперметра и вольтметра.

Далее проводится расчет работы и мощности тока по формулам.

P = UI ……… и ……. A = UIt

ОПРЕДЕЛИ

1. Что изменилось на участке цепи, если включенный параллельно вольтметр показывает уменьшение напряжения?

___

2. Какими способами можно определить напряжение в городской сети, имея в своем распоряжении любые приборы, кроме вольтметра?

КНИЖНАЯ ПОЛКА

«Он отнял молнию у небес».

Не хотелось бы, чтобы на уроке было, как в анекдоте

Идет экзамен.
Преподаватель спрашивает:
— Вопрос «на пять». Чем измеряется напряжение?
Не знаете?
— Вопрос «на четыре». Чем измеряется напряжение? А — вольтметром, Б — амперметром, В — омметром.
Опять не знаете?
— Вопрос «на три». А не вольтметром ли измеряется напряжение?

Ну, и как? Решил задачки? Копай глубже!

Единицы измерений сил электрических токов, мощности и напряжения

Как становится известно любому школьнику, начинающему знакомиться с физикой, каждое физическое «количество» обязательно связано с его единицей. В области электричества ампер, вольт и ватт настолько распространены, что каждый, кто сменил лампочку или предохранитель, знаком с этими названиями. Это относится к подавляющему большинству людей, независимо от их образования.

Электрический ток

Что такое ампер

Сила тока определятся количественным показателем заряда, прошедшего по сечению провода в единичный отрезок времени. Так как I = q/t, то единица силы тока будет Кл/с (заряд измеряется в кулонах, а время в секундах).

Все электрические процессы можно описать формулами, а расчеты по этим выражениям должны производиться в определенных единицах. За единицу измерения электрического тока, кроме расчетной – Кл/с, приняли ампер.

Ампер – это базовая единица СИ, единственная из электрических, полученная из результатов эксперимента. Определение единицы измерения силы тока происходит из исследования магнетизма. Электрические токи в проводах приводят к возникновению магнитных полей (закон Био-Савара). Магнитные поля характеризуются действием магнитных сил (закон Ампера).

Официальное определение ампера в системе СИ выглядит так: если постоянный ток силой в 1 А поддерживается в двух параллельных проводниках бесконечной длины и пренебрежимо малого поперечного сечения, размещенных на дистанции 1 м в вакууме, то созданная между ними сила равна 2 х 10 (в минус седьмой степени) Н на метр длины.

Определение единицы силы тока

Диапазон тока в разных условиях сильно варьируется, на много порядков, поэтому удобно использовать кратные величины:

• 1 мкА (микроампер) равен 0,000001 А;
• 1 мА (миллиампер) равен 0,0001 А;
• 1кА (килоампер) равен 1000 А.

Другие электрические единицы связаны с ампером и между собой. Так, например, единица напряжения вольт (В) – это Вт/А, где Вт – единица мощности, а единичная величина сопротивления Ом – это В/А. Измерение напряженности электрического поля производят в В/м.

Повседневные примеры использования силы тока:

• устройство для слухового аппарата – 0,7 мА;
• 56-дюймовый телевизор с плазменной технологией – 250/290 мА;
• небольшая духовка или тостер – 120 мА;
• лампа накаливания – 500/830 мА;
• фен – 15 мА.

История

В 80-е годы 19-го века фактическое значение ампера было определено и электролитическим методом – путем определения веса металла, который он способен осаждать из раствора за определенное время. Количество осажденного металла пропорционально всему количеству проходящего электричества.

Интересно. Результаты, полученные разными исследованиями, находились в тесном соответствии, вывод состоял в следующем: ампер представлен тем количеством тока, которое способно осаждать 4,025 грамма серебра в час или 0,001118 грамм в секунду.

Единица силы тока ампер названа в честь французского физика и математика Андре-Мари Ампера. Он провел много экспериментов, связанных с ранней наукой об электричестве. Учитывая эту новаторскую работу, многие считают его отцом электродинамики. В знак признания большого вклада Ампера в создание фундаментальных основ современной электротехники название «ампер» было установлено как стандартная единица измерения силы тока на международной конференции электриков в 1881 году.

В 2011 г. принято решение о пересмотре определения отдельных единиц, в частности ампера. Предполагается, что он будет привязан к заряду электрона, который составляет 1, 602176565 х 10 (в минус 19 степени) Кл. Тогда и 1 Кл равен 6,241509343 х 10 (в 18 степени) заряда электрона.

Другие системы единиц

В альтернативных системах, не получивших широкого распространения, присутствуют другие единицы измерения тока:

1. Система СГСМ (электромагнитная). Один абампер, или био, определяется, исходя из измерения силы в динах, а длины – в сантиметрах. Физический смысл абампера идентичный. 1 абампер = 10 ампер;
2. Система СГСЭ (электростатическая). Взаимосвязь между ампером и статампером: 1 А = 2997924536,843 статА.

Эти единичные величины часто используются в теоретической физике.

Амперметр

Для практического измерения силы тока применяются амперметры, которые существуют аналоговые и цифровые, для измерения постоянного и переменного тока, больших и малых величин. Их шкала проградуирована в амперах (мА, кА). Подключение в электроцепь выполняется последовательно.

Миллиамперметр

С помощью количественной единицы тока можно просчитать любую цепь, определить параметры электрических аппаратов и приборов и выбрать их для использования.

Видео

Оцените статью:

6.3. Методы измерения тока и напряжения.

Измерение тока и напряжения осуществляется как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока. Наиболее высокая точность измерений достигается в цепях постоянного тока. При измерении в цепях переменного тока точность понижается с повышением частоты. При выборе измерителей тока и напряжения следует руководствоваться примерным амплитудным и частотным диапазонами, мощностью цепи, в которой осуществляется измерение, мощностью, потребляемой измерительным прибором, а также необходимой точностью измерения.

Если необходимая точность измерения, допустимая мощность потребления и другие требования могут быть обеспечены приборами электромеханической группы, то измерения следует проводить методом непосредственной оценки.

Для измерения постоянных токов используются амперметры магнитоэлектрической системы. На шкале магнитоэлектрического прибора выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора – начинается с символа М. Амперметры магнитоэлектрической системы имеют равномерную шкалу, малое собственное потребление мощности, высокую точность. Они не чувствительны к влиянию внешних магнитных полей. Клеммы этих приборов маркируются знаками «+» и «-».

Прибор включается в цепь таким образом, чтобы ток входил в клемму, отмеченную знаком «+».

Если измеряемый ток превосходит по величине ток, необходимый для полного отклонения подвижной части прибора, то параллельно прибору включают шунт (резистор с малым сопротивлением), который расширяет диапазон измерения прибора. Сопротивление шунта связано с сопротивлением прибора следующим образом:

,

(6.9)

где R_ш– сопротивление шунта;

R_a – сопротивление амперметра;

I_a – предел измерения амперметра;

I– предел измерения, до которого расширяется диапазон.

Измерение токов промышленной частоты производят, в основном, амперметрами электромагнитной системы. На шкале электромагнитного прибора выставляется знак его принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символа Э.

Амперметры электромагнитной системы имеют неравномерную шкалу, особенно в начале. Первые два деления шкалы обычно не оцифрованы, а отсчет показаний можно производить с деления, которое отмечено точкой. Амперметры этой системы имеют высокое собственное потребление мощности, чувствительны к влиянию внешних магнитных полей, поэтому класс точности этих приборов обычно не лучше 0,5.

Таблица 6.1

Маркировка некоторых систем электроизмерительных приборов.

Система прибора	Наименование прибора	Знак маркировки
Магнитоэлектрическая	Амперметр Вольтметр
Электромагнитная	Амперметр Вольтметр
Электродинамическая	Амперметр Ваттметр
Ферродинамическая	Ваттметр

Шунты для расширения предела измерения электромагнитных амперметров применять нельзя, т.к. это увеличивает собственное потребление прибора и понижает точность измерения. Пределы измерения электромагнитного амперметра можно расширить, применяя измерительные трансформаторы тока. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь измеряемого тока, а к зажимам вторичной – подключается амперметр. Величина измеряемого тока находится умножением показаний амперметра на коэффициент трансформации трансформатора.

В тех случаях, когда требуется высокая точность измерения, применяют амперметры электродинамической системы. На шкале электродинамического амперметра выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символа Д.

Амперметры электродинамической системы имеют неравномерную шкалу, низкую чувствительность, высокую точность.

В маломощных цепях переменного тока включение амперметра электромагнитной или электродинамической систем может изменить режим ее работы, поэтому измерение тока в таких цепях целесообразно проводить косвенным методом, измеряя падение напряжения на образцовом резисторе.

Измерение напряжения в цепях постоянного тока преимущественно выполняется вольтметрами магнитоэлектрической системы. Так же, как амперметры магнитоэлектрической системы, они имеют равномерную шкалу, малое собственное потребление мощности и высокую точность. Клеммы прибора маркируются знаками «+» и «-».

При включении вольтметра магнитоэлектрической системы ток должен входить в клемму, маркированную знаком «+».На шкале магнитоэлектрических вольтметров выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символаМ.

Если измеряемое напряжение превосходит по величине напряжение, необходимое для полного отклонения подвижной части прибора, то последовательно с ним включают добавочное сопротивление, которое расширяет диапазон измерения прибора. Величина добавочного сопротивления связана с сопротивлением прибора следующим соотношением:

,

(6.10)

где R_д– величина добавочного сопротивления;

R_v– величина сопротивления прибора;

U_v– предел измерения вольтметра;

U– предел измерения, до которого расширяется диапазон.

Измерения напряжения промышленной частоты осуществляется, в основном, вольтметрами электромагнитной системы. Так же, как и в амперметрах, на шкале электромагнитного вольтметра выставляется знак принадлежности к этой системе (табл. 6.1), а марка прибора начинается с символа Э.

Вольтметры этой системы имеют неравномерную шкалу, особенно в начале. Первые два деления шкалы обычно не оцифрованы, а отсчет показаний можно производить с деления, которое отмечено точкой. Вольтметры этой системы имеют высокое собственное потребление мощности, чувствительны к влиянию внешних магнитных полей, поэтому класс точности этих приборов обычно не лучше 0,5.

Пределы измерения электромагнитных вольтметров расширяют, используя измерительные трансформаторы напряжения. Первичная обмотка трансформатора подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение, а вторичная – к вольтметру. Величина измеренного напряжения равна произведению показаний вольтметра на коэффициент трансформации трансформатора.

Messen von Spannungen — National Instruments

1. Überblick zu Spannungsmessungen

Spannung ist die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten einer elektrischen oder elektronischen Schaltung, die in der Einheit Volt ausgedrückt wird. Mit Spannung wird die Potentielle Energie eines elektrischen Felds gemessen, mit der ein elektrischer Strom в einem elektrischen Leiter verursacht wird. Die meisten Messgeräte können Spannungswerte messen.Zwei gängige Messungen sind die Messung von Gleichspannung (DC) und Wechselspannung (AC). Spannungsmessungen sind zwar die einfachsten der unterschiedlichen Arten analoger Messungen, doch haben sie besondere Anforderungen aufgrund von Störeinflüssen (Rauschen).

Nach oben

2. Durchführung einer Gleichspannungsmessung

Obwohl viele Sensoren Gleichspannungen ausgeben, die mit einem Multimeter или einem Datenerfassungsgerät gemessen werden können, liegt der Hauptaugenmerk dieses Artikels auf allgemeinen Gleichspanchanungsmessungennges bends.

Grundlagen der Spannungsmessung

Um das Vorgehen beim Messen von Spannungen zu verstehen, muss bekannt sein, wie die Messung durchgeführt wird. Spannung ist im Prinzip die Differenz im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten in einer elektrischen Schaltung. Es besteht jedoch Verwirrung darüber, wie ein solcher Bezugspunkt für die Messung festgelegt wird. Der Bezugspunkt der Messung ist der Spannungspegel, auf den für die Messung Bezug genommen wird.

Methoden zum Ermitteln des Bezugspunks

Es gibt zwei Methoden zum Messen von Spannungen: massebezogen und дифференциация.

Massebezogen Spannungsmessungen

Eine Methode besteht darin, die Spannung in Bezug auf einen gemeinsamen Erdungspunkt zu messen. Oft sind diese «Erdungen» стабильный унд unveränderlich und liegen gewöhnlich um 0 V. Der Begriff «Erdung» stammt ursprünglich von der üblichen Vorgehensweise, sicherzustellen, dass das Spannungspotential bei indem verde legdent.

Die massebezogenen Eingangsanschlüsse können für jeden Kanal genutzt werden, der folgende Bedingungen erfüllt:

• Das Eingangssignal ist größer als 1 V.
• Die Leitungen, die das Signal mit dem Gerät verbinden, sind länger als 3 m.
• Das Eingangssignal darf einen gemeinsamen Bezugspunkt mit anderen Signalen haben.

Die Bezugsmasse wird entweder vom Gerät bereitgestellt, das die Messung durchführt, oder von dem externen Signal, das gemessen wird.Wird der Bezug durch das Gerät bereitgestellt, heißt diese Konfiguration «Referenced Single-Ended Mode» (RSE, massebezogenes Messen), und wenn sie durch das Signal bereitgestellt wird, spricht man vom «Non Referenced Single-Ended Mode» (NRSE, nRSE, nrs Мессен).

Die meisten Messgeräte bieten ähnliche Pin-Konfigurationen für das Messen von analogen Eingangssignalen. In der folgenden Abbildung wird diese Art der Messung mit einem CompactDAQ-Chassis и einem Analogeingangsmodul des Typs NI 9205 dargestellt (vgl.Abbildung 1).

Abbildung 1. Шасси CompactDAQ с аналоговым модулем типов NI 9205

In Abbildung 2 wird der Anschlussplan für RSE-Spannungsmessungen unter Einsatz eines Chassis des Typs NI cDAQ-9178 und des Moduls NI 9205 sowie die Pinbelegung des Moduls gezeigt. Контакт 1 находится в канале «Аналоговый вход 0» и контакт 17 используется для вывода информации.

Abbildung 2.Односторонний режим с привязкой к земле (massebezogenes Messen)

In Abbildung 3 sehen Sie den Anschlussplan für NRSE-Spannungsmessungen mit Hilfe eines cDAQ-9178-Chassis mit einem Modul des Typs NI 9205. In der Abbildung entspricht Pin 1 dem Kanal Input «Analog Input 0» und Analog Pin 35 dem entspricht Смысл». Dieser Kanal stellt insbesondere für NRSE-Messungen den Bezug zur Masse der Signalquelle her.

Abbildung 3.Односторонний режим без ссылки (nicht massebezogenes Messen)

Messung дифференциал. Spannungen

Eine weitere Möglichkeit der Spannungsmessung besteht darin, die «diffelle» Spannung zwischen zwei unterschiedlichen Punkten in einer elektrischen Schaltung zu bestimmen. Zum Messen der Spannung an einem Widerstand z. B. wird die Spannung an beiden Enden des Widerstands gemessen. Die Differenz zwischen den Spannungen ist die Spannung am Widerstand.In der Regel sind Messungen дифференциатор Spannungen hilfreich beim Bestimmen der Spannung, die über einzelnen Elementen einer Schaltung «abfallen», или падает die Signalquellen verrauscht sind.

Differentielle Eingangsanschlüsse sind besonders geeignet für einen Kanal, der eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

• Das Eingangssignal ist kleiner als 1 V.
• Die Leitungen zwischen Gerät und Signalquelle sind länger als 3 m.
• Für das Eingangssignal ist ein separater Massebezugspunkt oder ein отделяет Rücksignal erforderlich.
• Die Signalleitungen verlaufen durch verrauschte Umgebungen.

In Abbildung 4 sehen Sie den Anschlussplan für eine diffelle Spannungsmessung mit Hilfe eines cDAQ-9178-Chassis mit einem Modul des Typs NI 9205. In der Abbildung entspricht Pin 1 dem Kanal Input «Analog Input 0» und Analog Pin 19 entspricht 8 “.

Bei der Messung diffeller Spannungen ist das negative Signal mit dem analogen verbunden, das direkt dem analogen Kanal gegenüber liegt, der mit dem positiven Signal verbunden ist.Beispielsweise würde «Аналоговый вход 0» с положительным сигналом и «Аналоговый вход 8» с отрицательным сигналом sowie «Аналоговый вход 1» с положительным значением Singnalen и «Аналоговый вход 9» с отрицательным сигналом usw. verbunden werden. Der Nachteil der diffellen Spannungsmessung besteht darin, dass die Anzahl der Kanäle für die Messung analoger Eingangssignale praktisch um die Hälfte reduziert wird.

Аббилдунг 4.Messung дифференциатор Spannungen

Артен фон Сигналквеллен

Vor Konfigurierung der Eingangskanäle und Herstellung der Signalverbindungen muss festgelegt werden, ob die Signalquelle geerdet ist oder nicht.

Erdfreie Signalquellen

Eine erdfreie Signalquelle ist nicht mit dem Erdungssystem des Gebäudes verbunden, sondern besitzt einen isolierten Massebezugspunkt. Zu den erdfreien Signalquellen gehören z. B. Ausgangsspulen von Transformatoren, Thermoelemente, batteriebetriebene Geräte, Ausgänge von optischen Isolatoren und Isolationsverstärker.Ein Messgerät oder eine Vorrichtung mit isoliertem Ausgang ist eine erdfreie Signalquelle. Die Bezugsmasse eines erdfreien Signals muss mit der Erdung des Geräts verbunden sein, um einen lokalen Bezugspunkt für das Signal auf dem Gerät herzustellen. Anderenfalls schwankt das gemessene Eingangssignal, da sich die Quelle außerhalb des Gleichtakteingangsbereichs bewegt.

Geerdete Signalquellen

Eine geerdete Signalquelle ist mit der Erdungsanlage eines Gebäudes verbunden, somit ist sie bereits mit einem gemeinsamen Erdungspunkt in Bezug auf das Gerät verbunden, vorausgesetztlos, dassdas Diesel das die Messgerät ansen.В этой категории упали z. B. nicht isolierte Ausgänge von (Mess-) Geräten, die mit dem Stromnetz des Gebäudes verbunden sind. Die Erdpotentialdifferenz zwischen zwei Messgeräten, die an dasselbe Stromnetz eines Gebäudes angeschlossen sind, legt in der Regel zwischen 1 и 100 мВ. Венн Кабель на установке nicht ordnungsgemäß angeschlossen sind, kann der Unterschied größer sein. Wenn eine geerdete Signalquelle falsch angeschlossen wird, kann sich diese Differenz als Messfehler bemerkbar machen.Folgen Sie den Anleitungen zum Anschließen geerdeter Signalquellen, um die Differenz des Massepotentials zum gemessenen Signal aufzuheben.

In Abbildung 5 sehen Sie verschiedene Arten von Signalquellen sowie die optimalen Anschlusspläne basierend auf der Individualuellen Messmethode. В Abhängigkeit der Art des Signals kann eine bestimmte Methode der Spannungsmessung zu einem besseren Ergebnis als eine andere Methode führen.

Abbildung 5. Gängige Signalquellen im Vergleich zu empfohlenen Eingangskonfigurationen

Mehr zu Учет полевой проводки и шума для аналоговых сигналов.

Messungen hoher Spannungen und Isolierung

Bei der Messung hoher Spannungen sind viele Sachverhalte zu berücksichtigen. Wenn ein Datenerfassungssystem eingerichtet wird, sollte die erste Überlegung der Sicherheit des Systems gelten. Das Durchführen von Hochspannungsmessungen kann für die Gerätschaften, den Prüfling und sogar für Sie und Ihre Kollegen gefährlich werden. Um zu gewährleisten, dass ein System sicher ist, sollte über isolierte Messgeräte eine Isolationsschicht zwischen dem Anwender und den gefährlichen Spannungen eingebaut werden.

Die Isolierung sorgt für die elektrische und Physikalische Trennung von zwei Teilen eines Messgeräts und kann in elektrische Isolierung und Sicherheitsisolierung unterteilt werden. Bei der elektrischen Isolierung werden Masseleitungen zwischen zwei elektrischen Systemen getrennt. Bei der elektrischen Isolierung werden Masseschleifen unterbrochen, der Gleichtaktbereich des Datenerfassungssystems vergrößert und die Masseleitung mit einem Erdungssystem verbunden.Der Begriff Sicherheitsisolierung bezieht sich auf bestimmte Anforderungen zum Schutz von Personen vor gefährlichen Spannungen. Gleichzeitig wird vermieden, dass hohe Spannungen und Transientenspannungen eines elektrischen Systems auf andere elektrische Systeme übertragen werden, mit denen Anwender in Berührung kommen könnten.

Das Einbeziehen von Isolierung в ein Datenerfassungssystem hat drei primäre Funktionen: Verhinderung von Masseschleifen, Unterdrückung von Gleichtaktspannungen und Gewährleistung der Sicherheit.

Mehr zu Типы изоляции и соображения при проведении измерений.

Masseschleifen

Masseschleifen sind die häufigste Ursache für Rauschen bei Datenerfassungsanwendungen. Sie treten auf, wenn zwei verbundene Anschlüsse in einer Schaltung unterschiedliche Massepotentiale haben, was dazu führt, dass Strom zwischen den beiden Punkten fließt. Die lokale Erdung eines Systems kann mehrere Volt über oder unter der Erdung des nächsten Gebäudes liegen und Blitzeinschläge in der Nähe können den Unterschied auf mehrere hundert oder tausend Volt ansteigen lassen.Diese zusätzliche Spannung selbst kann zu erheblichen Fehlern bei der Messung führen, doch der Strom, der sie verursacht, kann zudem Spannungen in nahegelegene Leitungen einkoppeln. Diese Fehler können als Transienten oder periodische Signale в Erscheinung treten. Wenn beispielsweise eine Masseschleife mit Wechselstromleitungen mit 60 Hz gebildet wird, erscheint das unerwünschte Wechselstromsignal als ein periodischer Spannungsfehler in der Messung.

Beim Vorhandensein von Masseschleifen gleicht die gemessene Spannung, U _m , der Summe der Signalspannung, U _s , und der Potentiellen Differenz, U _g , die zwisdelem der sischen der. vgl.Abbildung 6). Dieses Potential ist im Allgemeinen keine Gleichspannung. Aus diesem Grund erhält man ein verrauschtes Messsystem, in dessen Messungen häufig Netzfrequenzkomponenten (60 Hz) auftauchen.

Abbildung 6. Eine geerdete Signalquelle, gemessen mit einem
massebezogenen System, führt zu Masseschleifen

Um Masseschleifen zu vermeiden, sollte sichergestellt werden, dass nur eine Bezugsmasse im Messsystem vorhanden ist. Альтернативное решение для изолированного программного обеспечения Verwendet Werden.Der Einsatz изолятор Аппаратные средства Махт ден Pfad zwischen der Masse der Signalquelle und dem Messgerät überflüssig, sodass dann kein Strom zwischen mehreren Erdungspunkten fließt.

Bei der bereits genannten NI-CompactDAQ-Konfiguration bietet das Analogseingangsmodul NI 9229 eine Kanal-zu-Kanal-Isolierung von 250 V.

Abbildung 7. Analogeingangsmodul NI 9229 mit Kanal-zu-Kanal-Isolierung

Gleichtaktspannung

Bei einer idealen дифференциация Messung spielt nur der Potentialunterschied zwischen dem positiven (+) and dem negativen (-) Eingang eine Rolle.Die Differenceelle Spannung ist das gewünschte Signal. Es kann jedoch ein unerwünschtes Signal vorhanden sein, das beiden Seiten eines diffellen Schaltkreispaares gemeinsam ist. Diese Spannung wird als Gleichtaktspannung bezeichnet. Ein ideales diffelles Messsystem unterdrückt Gleichtaktspannungen, anstatt sie zu messen. Bei realen Geräten gibt es verschiedene Einschränkungen, wie Gleichtaktspannungsbereich und -verhältnis, durch welche die Unterdrückbarkeit von Gleichtaktspannungen beginzt ist.

Der Gleichtaktspannungsbereich ist Definiert als die maximal zulässige eingangsseitige Spannungsschwankung gegenüber der Masse des Messsystems. Bei Überschreitung dieses Bereichs kommt es nicht nur zu Messfehlern, sondern das Gerät kann auch Schaden nehmen.

Mit der Gleichtaktunterdrückungsrate wird die Möglichkeit eines Messsystems bezeichnet, Gleichtaktspannungen zu unterdrücken. Verstärker mit höheren Gleichtaktunterdrückungsraten unterdrücken Gleichtaktspannungenffektiver.

In einem nicht изолирующий дифференциал Messsystem обеспечивает лучшее погружение в электрическую сеть в Schaltung zwischen dem Ein- und dem Ausgang. Итак, können die elektrischen Eigenschaften des Verstärkers den Pegel der Gleichtaktsignale beginzen, die am Eingang eingespeist werden. Mit Hilfe von Trennverstärkern wird der leitende elektrische Pfad beseitigt und die Gleichtaktunterdrückungsrate stark erhöht.

Isolierungstopologien

Kenntnisse der Isolierungsarchitektur eines Geräts sind bei der Konfiguration eines Messsystems von entscheidender Bedeutung.Die Kosten und Geschwindigkeiten varieren je nach Architektur.

Канал-зу-Канал

Die robusteste Isolalierungsarchitektur ist die Isolierung jedes einzelnen Kanals. Bei dieser Architektur sind all Kanäle untereinander und von anderen nicht isolierten Systemkomponenten getrennt. Jeder Kanal verfügt zudem über eine eigene isolierte Stromversorgung.

Hinsichtlich der Geschwindigkeit stehen verschiedene Architekturen zur Auswahl. Die schnellere Lösung приносит дер Einsatz eines Trennverstärkers mit einem A / D-Wandler pro Kanal, weil auf all Kanäle parallel zugegriffen werden kann.Bei den Analogeingangsmodulen NI 9229 und NI 9239 ist jeder Kanal einzeln isoliert, um höchste Messgenauigkeit zu gewährleisten.

Für eine kostengünstigere Architektur, die jedoch auch langsamer ist, wird jeder isolierte Eingangskanal in einen einzigen A / D-Wandler gemultiplext.

Eine weitere Methode zur Bereitstellung einer kanalweisen Isolierung ist der Einsatz einer gemeinsamen isolierten Stromversorgung für all Kanäle. In diesem Fall ist der Gleichtaktbereich der Verstärker auf die Versorgungsleiste dieser Stromversorgung beschränkt, sofern keine Front-End-Spannungsteiler verwendet werden.

Каналбанк

Eine weitere Isolierungsarchitektur ist die Anordnung der Kanäle в Kanalbänken. Dabei werden mehrere Kanäle zu Gruppen mit einem gemeinsamen Trennverstärker zusammengefasst. In Dieser Isolierungsarchitektur ist die Abweichung der Gleichtaktspannung zwischen den einzelnen Kanälen auf einen bestimmten Wert festgelegt. Jedoch werden zwischen den Kanalbänken und den nicht isolierten Komponenten des Messsystems starke Änderungen der Gleichtaktspannung толерант.Einzelne Kanäle sind nicht изолирт, wohingegen Kanalbänke gegen andere Bänke und gegen Masse isoliert sind. Bei dieser Anordnung handelt es sich um eine kostengünstigere Variante, da hierbei mehrere Kanäle von einem Trennverstärker profitieren und von einer Stromversorgung gespeist werden.

Die meisten Analogeingangsmodule der C-Serie von NI, wie beispielsweise die Module NI 9201 und NI 9221, sind bankweise isoliert und ermöglichen genaue Analogmessungen bei geringeren Kosten.

Дарстеллен фон Мессунген в NI LabVIEW

Ist der Sensor an das Messgerät angeschlossen, können Daten mit der grafischen Programmiersoftware LabVIEW wie gewünscht dargestellt und analysiert werden (vgl.Abbildung 8).

Abbildung 8. Spannungsmessung mit LabVIEW

Nach oben

3. Nächste Schritte

Sehen Sie sich den Интернет-конференция «Изучение сбора данных» an. Лернзиле:

• Die Hauptkategorien von Datenerfassungsgeräten und die Auswahl eines geeigneten Geräts für Ihre Anwendung
• Erfassen, Analysieren und Darstellen von Daten mit NI LabVIEW

.

Измерение тока и напряжения — HomoFaciens

Новости Проект Технология РобоСпатиум Делать вклад Предметный указатель Скачать Ответы Игры Советы по покупкам Связаться с нами <<< Осциллограф температуры >>> Видео о цифровых мультиметрах Функции Цифровые мультиметры объединяют несколько измерительных функций в одном устройстве; обычно эти инструменты предназначены для измерения сопротивления, тока и напряжения. Измерение сопротивления Рисунок 1: Цифровой мультиметр измеряет сопротивление, пропуская постоянный ток через тестируемое устройство и масштабируя указанное падение напряжения до соответствующего значения сопротивления. Величина тока зависит от набранного диапазона измерения. Чем выше диапазон, тем меньше ток проходит через тестируемое устройство, потому что в противном случае для генерации большого тока через устройство с высоким сопротивлением потребовалось бы высокое напряжение.Для измерения сопротивления требуется электрическая энергия, которую обеспечивает внутренняя батарея мультиметра. Какой кабель подключается к положительной или отрицательной клемме внутренней батареи, зависит от используемого мультиметра. Сопротивление таких устройств, как диоды, зависит от полярности приложенного напряжения и т. Д. От расположения измерительных проводов, и не имеет значения при проверке омических резисторов. Если установлено значение измерения сопротивления 2 кОм, мультиметр, используемый в видео, может показывать падение напряжения на диоде с прямым смещением.Черный измерительный провод должен быть подключен к катоду проверяемого диода, а красный измерительный провод — к аноду. Если соединение перевернуто, отображается единичная 1. Особым видом измерения сопротивления является проверка целостности цепи. Если задана эта функция, встроенный зуммер срабатывает всякий раз, когда сопротивление меньше 1,5 кОм, поэтому измерения можно проводить, не глядя на дисплей. Эта функция полезна при проверке трансформаторов или обмоток электродвигателя. Никогда не проводите измерения сопротивления в цепях под напряжением! Во-первых, обнаруженное значение будет искажено из-за напряжения, приложенного к мультиметру, а во-вторых, устройства цепи или мультиметра могут быть повреждены. Неправильная полярность может вызвать повреждение интегральных схем (например, операционных усилителей, микроконтроллеров)! Если установлено измерение сопротивления, мультиметр также называется Омметр . Измерение напряжения Рисунок 2: При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение напряжения, устройство также называется вольтметром .Напряжение всегда измеряется между двумя точками в системе. Обычно в качестве одной из точек используется общий опорный потенциал, такой как земля системы, и к этой точке подключается черный измерительный провод. Разность потенциалов между контрольной точкой и потенциалом на конце красного щупа отображается мультиметром. При измерении напряжения вы должны знать, какое это напряжение: постоянное или переменное. Расположение измерительных проводов имеет значение при регистрации постоянного напряжения. Отображаемое значение мультиметра отрицательное, если красный измерительный провод подключен к нижнему потенциалу (отрицательной клемме).Обычно черный измерительный провод подключается к отрицательной клемме, а красный измерительный провод используется для индикации разности потенциалов в нескольких точках на плате или в электрической цепи. Разницу потенциалов можно обнаружить не только на источнике напряжения, но и на устройстве в электрической цепи. Для этого мультиметр необходимо подключить параллельно тестируемому устройству. Измерение тока Рисунок 3: При использовании мультиметра с поворотным переключателем, установленным на измерение тока, устройство также называется Амперметр .В принципе, измерение тока — это измерение напряжения. Ток проходит через резистор с точно известным сопротивлением, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Чем выше ток, тем ниже должно стать сопротивление считывания, поскольку резистор, в свою очередь, влияет на измерение, как мы увидим позже. Для измерений выше 200 мА между средним и левым разъемом мультиметра помещается перемычка. Этот специальный путь с низким сопротивлением называется шунтирующим резистором .Конструкция позволяет току обходить крошечные контакты поворотного переключателя. Эти тонкие полосковые проводники не выдержат тока выше одного ампера. Рисунок 4: Чтобы иметь возможность измерять токи, мультиметр необходимо подключить последовательно к устройству или цепи, которую необходимо обнаружить. Чтобы вставить мультиметр, цепь необходимо разомкнуть. Как и при измерениях сопротивления и напряжения, определение тока следует начинать с максимально возможного диапазона.Таким образом, поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 10А, а красный измерительный провод должен быть подключен к левому разъему для включения сильноточного шунта. Если обнаруженный ток ниже 200 мА, вы можете перейти к более низкому диапазону. Для включения более низкого диапазона тестируемая цепь должна быть отключена от источника напряжения, красный измерительный провод должен быть повторно вставлен в правый разъем, а поворотный переключатель должен быть установлен на диапазон 200 мА. При измерении тока необходимо отключить тестируемую цепь от источника питания перед поворотом поворотного переключателя.Во время процедуры переключения ток, протекающий через поворотный переключатель мультиметра, прерывается на короткий промежуток времени, что может вызвать высокие пики напряжения на переключающих контактах, если в тестируемую цепь включены индукторы. Осторожно! Что может пойти не так, пойдет не так! Некоторые моменты, которые следует учитывать при работе с цифровым мультиметром: Рисунок 5: 1.) Напряжение выше 50 В обычно может вызвать опасное протекание тока через человека, касающегося неизолированных кабелей цепи! Умножители напряжения или индуктивные устройства (электродвигатели, индукторы) могут вызывать опасные напряжения, даже если цепь подключена к источнику питания с напряжением менее 50 В! Рисунок 6: 2.) Переключите переключатель диапазонов на соответствующую функцию (напряжение, ток или сопротивление) ПЕРЕД подключением мультиметра к проверяемой цепи.Устройства тестовой схемы или мультиметра могут быть повреждены при изменении функции при подключенном мультиметре. При переключении на измерение сопротивления мультиметр подключает измерительные провода к внутреннему источнику напряжения. Подробности см. В описании выше. Рисунок 7: 3.) При переключении на измерение тока внутреннее сопротивление мультиметра очень низкое, поэтому существует опасность короткого замыкания проверяемой цепи! Если включен сильноточный шунт (красный измерительный провод подключен к разъему 10A), мультиметр не защищен предохранителями от высоких токов! 4.) Если измеряемое значение заранее неизвестно, установите переключатель диапазона в положение наивысшего диапазона и уменьшайте его до достижения наилучшего разрешения. Внутреннее сопротивление Чтобы обеспечить обнаружение напряжения, аналого-цифровой преобразователь цифрового мультиметра должен быть подключен параллельно к цепи или устройству, которое проверяется посредством того, какой ток проходит через этот измерительный прибор. Величина тока зависит от падения напряжения на мультиметре и внутреннего сопротивления аналого-цифрового преобразователя.Чем ниже внутреннее сопротивление мультиметра, тем выше (нежелательный) ток, протекающий через прибор, поэтому внутреннее сопротивление мультиметра должно быть высоким при настройке на функцию вольтметра. При измерении тока мультиметр подключается последовательно к проверяемой цепи или устройству. Ток проходит через резистор с точно известным сопротивлением, и обнаруженное падение напряжения на устройстве масштабируется до соответствующего значения тока. Внутреннее сопротивление должно быть низким при работе амперметра. Переключив один мультиметр на измерение сопротивления, а второй, который является тестируемым мультиметром, на измерение напряжения или тока, мы можем напрямую определить внутреннее сопротивление второго мультиметра. На видео были зафиксированы следующие значения: Функция / диапазон Сопротивление Замечание Напряжение постоянного тока 600 В 1002кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 200 В 1009кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 20 В 1002кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 2 В 1005кОм * (1 ± 12) Напряжение постоянного тока 200 мВ 1004кОм * (1 ± 12) Значительное отклонение от косвенно обнаруженного значения (см. Ниже). Постоянный ток 200 мА 1,5 Ом * (1 ± 0,3) Постоянный ток 20 мА 10,6 Ом * (1 ± 0,4) Постоянный ток 2 мА 100.6 Ом * (1 ± 0,8) Рисунок 8: Используя три мультиметра, можно определить внутреннее сопротивление тестируемого мультиметра путем измерения падения напряжения и тока, протекающего через устройство. Результаты серии тестов, записанные в видео, перечислены в таблице ниже: Диапазон / функция напряжение Текущий Сопротивление (рассчитано) Замечание Напряжение постоянного тока 600 В 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм Напряжение постоянного тока 200 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм Напряжение постоянного тока 20 В 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,011 мА * (1 ± 0,002) 1045 кОм Напряжение постоянного тока 2 В 11,50 В * (1 ± 0,08) 0,012 мА * (1 ± 0,002) 958 кОм Напряжение постоянного тока 200 мВ 11.50 В * (1 ± 0,08) 0,019 мА * (1 ± 0,002) 605 кОм Значительное отклонение от непосредственно обнаруженного значения (см. Выше). Постоянный ток 200 мА 0,017 В * (1 ± 0,002) 13.68 мА * (1 ± 0,09) 1,2 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность. Постоянный ток 20 мА 0,141 мВ * (1 ± 0,003) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 10.3 Ом Используйте диапазон 200 мВ, чтобы получить более высокую точность. Постоянный ток 2 мА 1,376 В * (1 ± 0,009) 13,68 мА * (1 ± 0,09) 100,6 Ом Внутреннее сопротивление при установке на функцию постоянного напряжения составляет около 1 МОм, следовательно, ток равен 0.001 мА на вольт проходит через измерительный прибор. При определении падения напряжения на устройствах с высоким сопротивлением с помощью мультиметра на тестируемую цепь всегда влияет ток, протекающий через прибор: Рисунок 9: Схема, изображенная здесь, состоит из делителя напряжения и батареи: U Бита = 12В R 1 = 1 МОм R 2 = 220 кОм Для падения напряжения на двух резисторах: и Для U 2 мы получаем уравнение (1): При напряжении батареи 12 В получаем 2.16 В через R 2 и 9,84 В через R 1 . Чтобы можно было определить падение напряжения на R 1 , мультиметр необходимо подключить параллельно этому устройству. Тип мультиметра, использованный в видео, имеет внутреннее сопротивление 1 МОм при установке на измерение напряжения, что дает эквивалентную схему: Рисунок 10: Общее сопротивление R 1 и R V рассчитывается с использованием [3.12]: Мы получаем 500 кОм для R X , и, вставив это значение в уравнение (1), мы получаем падение напряжения 3,67 В на R 2 и всего 8,33 В на R X . При включении мультиметра параллельно верхнему резистору общее сопротивление R 2 (220 кОм) и мультиметра (1 МОм) составляет 180 кОм. Обнаруженное падение напряжения на R 2 составляет всего 1,83 В. Согласно измерениям, полное напряжение U 1 + U 2 составляет всего 10.16 В, что на 1,84 В ниже выходного напряжения аккумулятора. Тестируемая цепь четко управляется измерением! Аналогичная проблема возникает при проведении измерений тока: Рисунок 11: Напряжение питания: 3,3 В R1 = 180 Ом R2 = 100 Ом R3 = 2 кОм Ток, протекающий через R 1 , тем выше, чем ниже сопротивление R 1 по сравнению с сопротивлением R 2 : Общее сопротивление R 1 и R 2 составляет 64 Ом, поэтому мы получаем падение напряжения 0.10 В через R1 и R2, используя уравнение (1). Для тока через R 1 мы получаем I 1 = 0,10 В / 180 Ом = 0,556 мА, а для тока через R 2 I 2 = 1 мА. Если амперметр включен последовательно на R 1 , что позволяет измерять ток, общее сопротивление этой ветви цепи увеличивается. Общее сопротивление амперметра (100 Ом) и R 1 (180 Ом) составляет 280 Ом. Падение напряжения на R 1 и амперметре (которое идентично падению напряжения на R 2 ) увеличивается до 0.12 В, но ток, протекающий через R 1 и, следовательно, через амперметр, уменьшается до I 1 = 0,12 В / (180 Ом + 100 Ом) = 0,42 мА. Измерение тока также влияет на тестируемую цепь! Точность Как объясняется в главе, посвященной ошибкам наблюдений, всегда следует учитывать пределы погрешности измерительных приборов. Для мультиметров, использованных в видео, получаем: Рисунок 12: Напряжение постоянного тока Ассортимент разрешение Точность 200 мВ 0.1 мВ ± 0,5% ± 2 цифры 2В 0,001 В ± 0,5% ± 2 цифры 20В 0,01 В ± 0.5% ± 2 цифры 200 В 0,1 В ± 0,5% ± 2 цифры 600 В 1В ± 0,8% ± 2 цифры Постоянный ток Ассортимент разрешение Точность 2 мА 0.001 мА ± 1% ± 2 цифры 20 мА 0,01 мА ± 1% ± 2 цифры 200 мА 0,1 мА ± 1.5% ± 2 цифры 10А 0,01 А ± 3% ± 2 цифры Напряжение переменного тока Ассортимент разрешение Точность 200 В 0.1В ± 1,2% ± 10 цифр 600 В 1В ± 1,2% ± 10 цифр Сопротивление Ассортимент разрешение Точность 200 Ом 0.1 Ом ± 0,8% ± 3 цифры 2кОм 0,001 кОм ± 0,8% ± 2 цифры 20 кОм 0,01 кОм ± 0.8% ± 2 цифры 200 кОм 0,01 кОм ± 0,8% ± 2 цифры 2 МОм 0,001 МОм ± 1,0% ± 2 цифры Температура Ассортимент разрешение Точность -20 ° С — 0 ° С 1 ° C ± 10% ± 2 цифры 0 ° C — 400 ° C 1 ° C ± 1% ± 3 цифры 400 ° С — 1000 ° С 1 ° C ± 2% Приведенная точность следующая: Относительное отклонение отображаемого значения должно быть сначала рассчитано.Если выбран диапазон измерения постоянного напряжения 20 В и можно считать напряжение 10,00 В, относительная погрешность составит 10,00 В * 0,005 = 0,05 В. К процентной ошибке необходимо добавить две цифры. Цифра , строго говоря, наименьшая значимая цифра — это самый низкий десятичный разряд в показании. В диапазоне 20 В одна цифра соответствует 0,01 В, следовательно, две цифры соответствуют 0,02 В, таким образом, общее отклонение составляет ± 0,07 В, а истинное значение находится где-то между 9,93 и 10,07 В. Если при использовании диапазона 600 В отображается 10 В, младший десятичный разряд соответствует 1 В.Одна цифра равна 1 В, поэтому мы должны учитывать отклонение до 2 В. Общее отклонение составляет 10 В * 0,008 + 2 В = 2,08 В. Истинное значение теперь составляет от 8 до 12 В. Оттуда всегда разумно переключать мультиметр на минимально возможный диапазон. Измерение температуры Рисунок 13: Как объяснялось в предыдущей главе, для измерения температуры используется термопара.Еще раз обнаруживается напряжение и масштабируется до соответствующего значения температуры. Вода с небольшим количеством льда имеет температуру 0 ° C, а температура кипящей воды — 100 ° C, однако это значение зависит от атмосферного давления. Вы можете использовать эти две точки для калибровки датчика температуры. Согласно инструкции по эксплуатации, мультиметр, использованный в видео, способен определять температуру в диапазоне от -20 до + 1000 ° C. Уведомление о покупке Рисунок 14: Если вы собираетесь купить цифровой мультиметр, обратите внимание на инструменты с хорошим качеством сборки.Целью видеороликов был анализ электрических свойств малобюджетных устройств. Хотя точность приемлема, я заметил очень низкое механическое качество инструментов: Чтобы заменить аккумулятор, необходимо ослабить два винта с пластмассовой резьбой и снять всю заднюю крышку. После нескольких замен резьба повреждается, и крышка не закрывается должным образом. Кроме того, изоляция домкратов треснула во время использования. Оба дефекта касаются изоляции мультиметра и при измерении высокого напряжения существует опасность для жизни! Кабели очень хрупкие, поэтому один из них треснул внутри измерительного щупа, что привело к неточным показаниям мультиметра.Это может стать очень опасным, если вы полагаетесь на показания вашего мультиметра, предполагая, что неизвестная цепь не подключена к источнику напряжения, но вы просто не можете ее обнаружить. Поворотный переключатель одного устройства не всегда вставляется правильно, что приводит к неправильным показаниям. Поэтому неплохо потратить немного денег и купить инструмент хорошего качества. Вы всегда получаете то, за что платите. Для любителей точность даже малобюджетных мультиметров достаточна, так что это несущественная проблема, которую следует учитывать.Какие функции должен обеспечивать ваш мультиметр, помимо измерения сопротивления, напряжения и тока, решать вам. <<< Осциллограф температуры >>> Новости Проект Технология РобоСпатиум Делать вклад Предметный указатель Архивы Скачать Ответы Игры Ссылки Советы по покупкам Связаться с нами Отпечаток

.

Как измерить ток с помощью мультиметра »Электроника

Мультиметр обеспечивает один из самых простых способов измерения переменного и постоянного тока (AC и DC). Мы даем некоторые из основных рекомендаций. . .

---

Учебное пособие по мультиметру Включает:
Основы работы с измерителем Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр DMM Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Тест диодов и транзисторов Диагностика транзисторных цепей

---

Часто бывает необходимо знать, как измерить ток с помощью мультиметра.Измерения тока выполнить легко, но они выполняются несколько иначе, чем измерения напряжения и другие измерения. Однако измерения тока часто необходимо проводить, чтобы выяснить, правильно ли работает цепь, или чтобы обнаружить другие факты, связанные с ее потреблением тока.

Ток — один из основных электрических / электронных параметров, поэтому часто необходимо измерить ток, протекающий в цепи, чтобы проверить ее работу.

… как цифровые, так и аналоговые мультиметры могут очень легко измерять ток ….

Измерения тока можно производить с помощью различных измерительных приборов, но наиболее широко используемым измерительным оборудованием для измерения тока является цифровой мультиметр. Это испытательное оборудование широко доступно по очень разумным ценам.

Измерение тока: основы

Измерения тока выполняются иначе, чем измерения напряжения и других измерений.Ток состоит из потока электронов вокруг цепи, и необходимо иметь возможность контролировать общий поток электронов. В очень простой схеме показана ниже. В нем есть батарейка, лампочка, которую можно использовать как индикатор, и резистор. Чтобы изменить уровень тока, протекающего в цепи, можно изменить сопротивление, а количество протекающего тока можно измерить по яркости лампы.

Простая схема для измерения тока

При использовании мультиметра для измерения тока единственный способ, который может быть использован для определения уровня протекающего тока, — это разрыв цепи, чтобы ток проходил через измеритель.Хотя временами это может быть сложно, это лучший вариант. Типичное измерение тока можно выполнить, как показано ниже. Из этого видно, что цепь, в которой протекает ток, должна быть разорвана, а мультиметр вставлен в цепь. В некоторых схемах, где часто может потребоваться измерение тока, могут быть добавлены клеммы с перемычкой для облегчения измерения тока.

Как измерить ток с помощью мультиметра

Чтобы мультиметр не влиял на работу цепи, когда он используется для измерения тока, сопротивление измерителя должно быть как можно меньшим.Для измерений около ампера сопротивление метра должно быть намного меньше ома. Например, если измеритель имел сопротивление в один Ом и протекал ток в один ампер, то на нем возникло бы напряжение в один вольт. Для большинства измерений это было бы неприемлемо высоким. Поэтому сопротивление счетчиков, используемых для измерения тока, обычно очень низкое.

Как измерить ток аналоговым мультиметром

Использовать аналоговый измеритель для измерения электрического тока довольно просто.Есть несколько незначительных отличий в способах измерения тока, но используются те же основные принципы.

… аналоговые мультиметры также могут легко и точно измерять ток ….

При использовании аналогового мультиметра можно выполнить несколько простых шагов:

1. Вставьте датчики в правильные соединения — это необходимо, потому что может быть использовано несколько различных соединений.Убедитесь, что вы выбрали правильные соединения, так как могут быть отдельные соединения для диапазонов очень низкого или очень высокого тока.
2. Установите переключатель на правильный тип измерения (т. Е. Для измерения тока) и диапазон, в котором будет проводиться измерение. При выборе диапазона убедитесь, что максимум для конкретного выбранного диапазона выше ожидаемого. При необходимости диапазон мультиметра может быть позже уменьшен. Однако выбор слишком большого диапазона предотвращает перегрузку измерителя и любое возможное повреждение движения самого измерителя.
3. При снятии показаний оптимизируйте диапазон для наилучшего считывания. Если возможно, отрегулируйте его так, чтобы можно было добиться максимального отклонения счетчика. Таким образом будет получено наиболее точное показание.
4. После завершения считывания рекомендуется поместить щупы в гнезда для измерения напряжения и повернуть диапазон в положение максимального напряжения. Таким образом, если счетчик случайно подключен, не задумываясь о диапазоне, который будет использоваться, вероятность повреждения счетчика мала.Это может быть неверно, если он оставлен на текущее показание, и счетчик случайно подключен к точке высокого напряжения!

Как измерить ток цифровым мультиметром

Чтобы измерить ток цифровым мультиметром, можно выполнить несколько простых шагов:

1. Включите счетчик
2. Вставьте зонды в правильные соединения — на многих счетчиках существует ряд различных соединений для зондов. Часто один помечен как обычный, в который обычно помещается черный зонд.Другой датчик должен быть вставлен в правильное гнездо для измерения тока. Иногда используется специальное соединение для измерения тока, а иногда — отдельное соединение для измерений низкого или высокого тока. Выберите правильный вариант для текущего измерения.
3. Установите главный селекторный переключатель на переключателе измерителя на правильный тип измерения (т. Е. Ток) и диапазон, в котором будет проводиться измерение. При выборе диапазона убедитесь, что максимальный диапазон превышает ожидаемое значение.При необходимости диапазон цифрового мультиметра можно уменьшить. Однако выбор слишком большого диапазона предотвращает перегрузку счетчика.
4. При измерении тока оптимизируйте диапазон для получения наилучшего показания. Если возможно, разрешите всем ведущим цифрам не читать ноль, и таким образом можно будет прочитать наибольшее количество значащих цифр.
5. Как только считывание будет завершено, рекомендуется поместить щупы в гнезда для измерения напряжения и установить диапазон на максимальное напряжение.Таким образом, если счетчик случайно подключен без учета используемого диапазона, вероятность его повреждения мала. Это может быть неверно, если он оставлен на текущее показание, и счетчик случайно подключен к точке высокого напряжения!

Следуя этим шагам, очень легко измерить ток с помощью любого цифрового мультиметра.

Альтернативные методы измерения силы тока

Самый очевидный метод измерения тока с помощью мультиметра — разорвать цепь и быстро измерить измеритель внутри цепи.Однако это не единственный метод, который можно использовать.

Есть несколько методов, которые могут быть реализованы, которые не требуют разрыва цепи и последовательного подключения счетчика.

Эти методы часто используются там, где важно не разорвать цепь, и используются методы, которые тем или иным образом определяют ток.

Точность часто может быть почти такой же хорошей, как при включении измерителя в цепь, но может потребоваться, чтобы компоненты уже были на месте или использовались другие типы датчиков.

Использование последовательного резистора для измерения тока

Этот метод измерения тока может дать некоторые преимущества при некоторых обстоятельствах, когда предполагается, что ток может потребоваться регулярно измерять в цепи.

Этот метод измерения тока предполагает включение в схему небольшого резистора подходящего номинала. Обычно один конец резистора находится под потенциалом земли, чтобы избежать риска случайного замыкания на землю высокого напряжения при проведении теста.

Метод измерения тока путем вставки в цепь последовательного резистора.

Путем измерения напряжения на резисторе можно легко рассчитать ток.

Например, резистор 10 Ом вставлен в цепь и на нем обнаружено значение 100 мВ, тогда, используя закон Ома, можно сделать вывод, что ток составляет V / R = 0,1 / 10 = 10 мА.

При использовании этого метода измерения тока значение резистора должно быть достаточно точным для проведения измерений.Любой допуск на резистор e даст аналогичный допуск, но не при измерении. К счастью, многие измерения в этой ситуации не требуют предельной точности, и поэтому даже 10% резисторов будут достаточно точными — 2% также может быть адекватным в зависимости от необходимых допусков.

В показанном случае последовательный резистор, используемый для измерения тока, помещается рядом с землей, а также он обходится конденсатором для обхода любого сигнала на землю. Это особенно важно, если схема используется на радиочастотах, РЧ, поскольку это поможет предотвратить распространение любого сигнала по выводам измерительного прибора.

Метод измерения тока с помощью датчика тока / катушки

Если невозможно каким-либо образом прорваться в цепь, можно использовать датчик тока.

Датчики тока обычно бывают в виде датчика, который размещается вокруг проводника с током. Он может обнаруживать ток, протекающий в проводнике, и таким образом давать показания.

Эти датчики часто входят в состав законченного измерителя, поэтому часто невозможно использовать стандартный мультиметр для этого типа теста.

Существует несколько различных типов датчиков / измерителей, которые можно использовать в этом методе измерения тока.

• Трансформатор тока: Одна из наиболее распространенных форм датчика тока называется токовыми клещами. Он состоит из разрезного кольца из феррита или мягкого железа, на которое намотана катушка — по одной на каждую половину. Сердечник пропускается по проводнику, в котором необходимо измерить ток, и две половины сердечника зажимаются на месте.Таким образом, сборка действует как трансформатор, а катушки зажима улавливают магнитное поле от тока, протекающего в проводнике. Поскольку вся сборка фактически представляет собой трансформатор, этот метод измерения тока работает только для переменного тока. Также расходомеры, использующие это, обычно поставляются как отдельные «клещи».
• Датчик Холла: Датчик Холла, использующий другую технологию. Он может измерять как переменный, так и постоянный ток, протекающий в проводнике. Он часто используется вместе с осциллографами и цифровыми мультиметрами высокого класса, хотя их использование становится все более распространенным.

Существуют и другие аналогичные методы измерения тока с использованием датчиков, но наиболее распространены токовые клещи и датчики на эффекте Холла.

Как измерить переменный ток мультиметром

Часто бывает необходимо измерить переменный ток. Хотя для измерения переменного тока используются те же основные шаги, что и при нормальном измерении постоянного тока, есть несколько дополнительных моментов, на которые следует обратить внимание.

• Требуется настройка переменного тока: Различия в измерениях возникают из-за того, что мультиметр должен исправлять переменную форму волны, чтобы позволить ему измерять переменный ток.Основное отличие цифрового мультиметра состоит в том, что переключатель типа измерения должен быть установлен на измерение переменного тока, а не постоянного.
• Для аналоговых счетчиков требуется выпрямитель: Для аналоговых мультиметров ситуация немного иная. Поскольку аналоговый мультиметр не содержит активной электроники, диодный выпрямитель, используемый для выпрямления переменного сигнала, имеет определенное напряжение включения, и это повлияет на низкое напряжение на некоторых шкалах. Некоторые измерители могут быть не в состоянии измерять переменный ток или у них будут очень ограниченные диапазоны.

Хотя измерение электрического тока не так распространено, как измерение напряжения, тем не менее важно иметь возможность измерять ток. Также важно знать, как измерять ток, чтобы получить лучшее от мультиметра.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

.

Как измерить постоянный ток с помощью микроконтроллера?

Микроконтроллеры

обычно не имеют специальных портов для измерения токов, но у них есть каналы АЦП, через которые вы можете измерять аналоговые напряжения в определенном диапазоне. Это означает, что постоянный ток можно косвенно измерить каналом АЦП микроконтроллера, сначала преобразовав ток в напряжение. Самый простой способ сделать это — подключить сопротивление последовательно к пути тока и измерить падение напряжения на нем.Но подождите, если вы добавите дополнительное сопротивление в цепь, это повлияет на исходный ток. Следовательно, нам нужно использовать сопротивление очень малого значения, чтобы его влияние на ток в цепи не было значительным.

Резисторы номиналом меньше 1? доступны в магазинах электроники. В зависимости от величины тока в цепи вам необходимо выбрать соответствующую номинальную мощность резистора. Предположим, если вы выберете 0,47 Ом, а максимальный ток в цепи составляет около 2 А, то резистор должен иметь рассеивающую способность 4 x 0.47? 2 Вт тепла.

Вы также можете сделать небольшое сопротивление самостоятельно. Да, просто намотав медный провод в катушку. Я сделал один из сплошного медного провода длиной 5 футов (22 AWG) с пластиковой изоляцией на внешней стороне, как показано ниже.

Текущее сопротивление

Теперь давайте измерим его сопротивление. Сопротивление можно измерить напрямую с помощью цифрового мультиметра. Мой цифровой измеритель показывает значение 0,3. Это измерение может иметь более высокую погрешность, поскольку оно очень мало, и большинство мультиметров не показывает значения, превышающие 1 десятичную цифру.Сопротивление также можно измерить по закону Ома. Подключить 47? ? резистор, включенный последовательно с сопротивлением катушки (Rs), и подать питание 5 В, как показано ниже. Затем измерьте напряжение на Rs и ток через него отдельно с помощью мультиметра. В моем случае измеренные значения напряжения и тока составили 24,1 мВ и 84,3 мА соответственно. Это дает сопротивление катушки около 0,286 Ом.

Теперь предположим, что диапазон измерения тока с использованием этого сопротивления катушки составляет от 0 до 2 А.Тогда падение напряжения на сопротивлении катушки будет где-то в пределах 0-0,57 В. Из-за его низкого динамического диапазона этот сигнал напряжения может быть неточно измерен с помощью модуля АЦП микроконтроллера. Так что для этого требуется какое-то масштабирование напряжения. Один из способов добиться этого — использовать схему операционного усилителя, как показано ниже.

Операционный усилитель как преобразователь напряжения

В схеме Rs — это низковольтный резистор, чувствительный к току (наш резистор катушки), который подключен последовательно с нагрузочным резистором.Наша цель — получить ток нагрузки (I). Низкое падение напряжения на Rs усиливается неинвертирующим усилителем. Коэффициент усиления усилителя устанавливается резисторами Rf и Ri. Для Rf = 10 K и Ri = 1,3 K коэффициент усиления усилителя будет около 8,7. Этого достаточно, чтобы линейно масштабировать Vs (0-0,57 В) до Vo (0-5 В). Теперь у вас есть сигнал напряжения 0-5 В, который соответствует току 0-2 А через Rs. Этот сигнал напряжения теперь больше подходит для преобразования АЦП с Vref = 5 В.

Vo = 8.7 x I x Rs = 2,49I (Rs = 0,286?)

=> I = Vo / 2,49.

Для 10-битного АЦП с Vref = 5 В, разрешение = 5/1024 = 0,0049 В. Для входного сигнала Vo значение O / P АЦП будет Vo x 0,0049. Таким образом,

I = выход АЦП x 0,0049 / 2,49 = 0,00197 x выход АЦП

Таким образом, текущее разрешение будет 0,00197 А (± 2 мА).

Похожие сообщения

.