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Misurazione della tensione
Nella pratica radioamatoriale, questo è il tipo di misurazione più comune. Ad esempio, durante la riparazione di un televisore, le tensioni vengono misurate nei punti caratteristici del dispositivo, in particolare ai terminali dei transistor e dei microcircuiti. Se hai a portata di mano uno schema circuitale e mostra le modalità dei transistor e dei microcircuiti, non sarà difficile per un maestro esperto trovare un guasto.
Quando si costruiscono strutture autoassemblate, non è possibile rinunciare alla misurazione dello stress. Le uniche eccezioni sono gli schemi classici, sui quali scrivono qualcosa del genere: "Se il design è assemblato da parti riparabili, non è necessaria alcuna regolazione, funzionerà immediatamente".
Di norma, si tratta di circuiti elettronici classici, ad esempio, multivibratore. Lo stesso approccio può essere ottenuto anche per un amplificatore di frequenza audio, se è assemblato su un chip specializzato. Ad esempio, il TDA 7294 e molti altri chip in questa serie. Ma la qualità degli amplificatori "integrati" è piccola e i veri intenditori costruiscono i loro amplificatori su transistor discreti e talvolta su valvole elettroniche. E qui è solo che non puoi fare a meno della regolazione e delle relative misurazioni dello stress.
Come e cosa misurare
Nella figura 1.
Figura 1
Forse qualcuno dirà, dicono, cosa si può misurare qui? E che senso ha mettere insieme una catena del genere? Sì, è probabilmente difficile trovare un'applicazione pratica per un tale schema. E per scopi educativi, è abbastanza adatto.
Prima di tutto, dovresti prestare attenzione a come è collegato il voltmetro. Poiché il circuito CC è mostrato nella figura, il voltmetro è collegato in conformità con la polarità indicata sul dispositivo sotto forma di segni più e meno. Fondamentalmente, questa osservazione è vera per il dispositivo puntatore: se la polarità non viene osservata, la freccia devia nella direzione opposta, nella direzione della divisione zero della scala. Quindi otteniamo una sorta di zero negativo.
I dispositivi digitali, i multimetri, a questo proposito sono più democratici. Anche se sonde di prova collegato in inversione di polarità, la tensione verrà comunque misurata, sulla scala verrà visualizzato solo un segno meno prima del risultato.
Un'altra cosa da notare quando si misurano le tensioni è il campo di misurazione del dispositivo. Se la tensione stimata è nell'intervallo, ad esempio, 10 ... 200 millivolt, la scala del dispositivo corrisponde a 200 millivolt e è improbabile che una misurazione della tensione su una scala di 1000 volt dia un risultato comprensibile.
È inoltre necessario scegliere un intervallo di misurazione in altri casi. Per una tensione misurata di 100 volt, un intervallo di 200 V e persino 1000 V è abbastanza adatto. Il risultato sarà lo stesso. Per quanto riguarda multimetro moderno.
Se le misurazioni vengono eseguite dal buon vecchio dispositivo puntatore, quindi per misurare la tensione di 100 V, è necessario selezionare l'intervallo di misurazione quando le letture sono al centro della scala, il che consente una lettura più accurata.
E un'altra raccomandazione classica sull'uso di un voltmetro, vale a dire: se l'entità della tensione misurata è sconosciuta, allora le misurazioni dovrebbero essere avviate impostando il voltmetro sulla gamma più ampia. Dopotutto, se la tensione misurata è 1 V e l'intervallo è 1000 V, il pericolo maggiore è rappresentato dalle letture errate del dispositivo. Se si verifica il contrario, l'intervallo di misurazione è 1V e la tensione misurata è 1000, semplicemente non è possibile evitare l'acquisto di un nuovo dispositivo.
Che cosa mostrerà un voltmetro
Ma, forse, torneremo alla Figura 1 e proveremo a determinare cosa mostreranno entrambi i voltmetri. Per determinarlo, devi farlo approfitta della legge di Ohm. Il problema può essere risolto in pochi passaggi.
Innanzitutto, calcola la corrente nel circuito. Per fare questo, è necessario dividere la tensione della sorgente (nella figura è una batteria galvanica con una tensione di 1,5 V) per la resistenza del circuito.Con un collegamento in serie di resistori, questa sarà semplicemente la somma delle loro resistenze. Sotto forma di una formula, assomiglia a qualcosa del genere: I = U / (R1 + R2) = 4.5 / (100 + 150) = 0,018 (A) = 180 (mA).
Una piccola nota: se l'espressione 4,5 / (100 + 150) viene copiata negli appunti, quindi incollata nella finestra del calcolatore di Windows, quindi dopo aver premuto il tasto "uguale", si otterrà il risultato dei calcoli. In pratica, vengono calcolate anche espressioni più complesse contenenti parentesi quadre e ricci, gradi e funzioni.
In secondo luogo, ottieni i risultati della misurazione, come la caduta di tensione su ciascun resistore:
U1 = I * R1 = 0,018 * 100 = 1,8 (V),
U2 = I * R2 = 0,018 * 150 = 2,7 (V),
Per verificare la correttezza dei calcoli, è sufficiente aggiungere entrambi i valori risultanti della caduta di tensione. La somma deve essere uguale alla tensione della batteria.
Forse qualcuno potrebbe chiedere: “E se il divisore non proviene da due resistori, ma da tre o anche da dieci? Come determinare la caduta di tensione su ciascuno di essi? " Come nel caso descritto. Innanzitutto è necessario determinare la resistenza totale del circuito e calcolare la corrente totale.
Dopo di che questa corrente già nota viene semplicemente moltiplicata per resistenza della resistenza corrispondente. A volte devi fare questi calcoli, ma c'è anche una cosa. Per non dubitare dei risultati ottenuti, la corrente nelle formule dovrebbe essere sostituita in Ampere e la resistenza in Ohm. Quindi, senza dubbio, il risultato sarà in Volt.
Impedenza di ingresso voltmetro
Ora tutti sono abituati a usare dispositivi di fabbricazione cinese. Ma questo non significa che la loro qualità sia inutile. È solo che in Russia nessuno pensava di produrre i propri multimetri e i tester di freccia apparentemente avevano dimenticato come farlo. Solo un peccato per lo stato.
Fig. 2. MultimetroDT838
C'erano una volta le istruzioni per gli strumenti che indicavano le loro caratteristiche tecniche. In particolare, per voltmetri e tester di commutazione, questa era la resistenza di ingresso ed era indicata in chilo-ohm / volt. C'erano dispositivi con una resistenza di 10 K / V e 20 K / V. Questi ultimi sono stati considerati più precisi, poiché la tensione misurata è stata ridotta di meno e ha mostrato un risultato più accurato. Quanto sopra può essere confermato dalla Figura 3.
Figura 3
La figura mostra partitore di tensione di due resistori. La resistenza di ogni resistenza è di 1KΩ, la tensione di alimentazione è di 3V. È facile indovinare, anche se non è necessario considerare nulla, che su ogni resistenza ci sarà esattamente la metà della tensione.
Ora immagina che le misurazioni vengano eseguite dal dispositivo TL4, che nella modalità di misurazione della tensione ha un'impedenza di ingresso di 10 KΩ / V. Alla tensione indicata nel diagramma, il limite di misurazione di 3 V è abbastanza adatto, a cui la resistenza totale del voltmetro sarà 10 * 3 = 30 (KOhm).
Pertanto, risulta che un altro 30KΩ è collegato in parallelo con la resistenza con una resistenza di 1KΩ. Quindi la resistenza totale quando collegata in parallelo sarà 999.999 Ohm. Anche se un po 'più piccolo, ma non di molto. Pertanto, l'errore del risultato della misurazione della tensione sarà trascurabile.
Se entrambi i resistori del divisore hanno un valore nominale di 1 megaohm, i risultati del calcolo saranno simili al seguente:
La resistenza totale di un voltmetro collegato in parallelo e la resistenza R1 sarà inferiore a inferiore e, mediante calcolo, sarà 29.126KΩ. Chi non crede, per pratica, può ricalcolare secondo le formule per la connessione parallela delle resistenze.
Corrente totale nel circuito divisore: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29.126) = 0.0029150949446423470012418304464176 (mA).
I valori di resistenza sono sostituiti in chilo-ohm, quindi la corrente è risultata in milliampere. Quindi si scopre che il voltmetro mostrerà
0,0029150949446423470012418304464176 * 29.126 ≈ 0.085 V.
E la metà era prevista, ad es. un volt e mezzo! Se la corrente è in milliampere, la resistenza è in chilogrammi, quindi il risultato è ottenuto in volt. Anche se non secondo il sistema SI, a volte lo fanno.
Certo, un tale divisore è alquanto irrealistico: perché mettere resistori con una resistenza di 1 megohm a una tensione di soli 3 V? O forse un tale divisore viene utilizzato da qualche parte, solo la tensione su di esso deve essere misurata con un dispositivo completamente diverso.
Ad esempio, uno dei multimetri cinesi DT838 più economici, su tutti i campi di misura della tensione, ha una resistenza di ingresso di 1 megaohm, molto più elevata del dispositivo nell'esempio precedente. Ma questo non significa affatto che i misuratori di frecce abbiano superato la loro età. In alcuni casi, sono semplicemente insostituibili.
Misurazione della tensione AC
Tutti i metodi e le raccomandazioni relativi alla misurazione della tensione costante sono validi anche per le variabili: il voltmetro è collegato in parallelo alla sezione del circuito, la resistenza di ingresso del voltmetro dovrebbe essere il più ampia possibile, l'intervallo di misurazione dovrebbe corrispondere alla tensione misurata. Ma quando si misurano le tensioni alternate, si dovrebbero prendere in considerazione altri due fattori, che la tensione costante non ha. Questa è la frequenza della tensione e la sua forma.
Le misurazioni possono essere eseguite da due tipi di dispositivi: un moderno multimetro digitale o un tester puntatore "antidiluviano". Naturalmente, entrambi i dispositivi in questa misurazione sono inclusi nella modalità di misurazione delle tensioni alternate. Entrambi i dispositivi sono progettati per misurare la tensione di una forma sinusoidale e allo stesso tempo mostreranno valore efficace.
La tensione effettiva U è 0,707 della tensione di ampiezza Um.
U = Um / √2 = 0.707 * Um, da cui si può concludere che Um = U * √2 = 1.41 * U
Un esempio pervasivo è appropriato qui. Quando si misura la tensione CA, il dispositivo ha mostrato 220 V, il che significa che il valore di ampiezza secondo la formula è
Um = U * √2 = 1.41 * U = 220 * 1.41 = 310V.
Questo calcolo viene confermato ogni volta che la tensione di rete viene rettificata da un ponte a diodi dopo il quale esiste almeno un condensatore elettrolitico: se si misura la tensione costante all'uscita del ponte, il dispositivo mostrerà solo 310V. Questa cifra dovrebbe essere ricordata, può essere utile nello sviluppo e nella riparazione di alimentatori a commutazione.
La formula indicata è valida per tutte le sollecitazioni se hanno una forma sinusoidale. Ad esempio, dopo un trasformatore step-down si verifica una variazione di 12 V. Quindi, dopo aver raddrizzato e livellato il condensatore, otteniamo
12 * 1,41 = 16,92 quasi 17 V. Ma questo è se il carico non è collegato. Quando il carico è collegato, la tensione CC scenderà a quasi 12V. Nel caso in cui la forma della tensione sia diversa dall'onda sinusoidale, queste formule non funzionano, i dispositivi non mostrano ciò che ci si aspettava da loro. A queste tensioni, le misure vengono eseguite da altri strumenti, ad esempio un oscilloscopio.
Un altro fattore che influenza le letture del voltmetro è la frequenza. Ad esempio, il multimetro digitale DT838, in base alle sue caratteristiche, misura tensioni alternate nella gamma di frequenza 45 ... 450 Hz. Un po 'meglio a questo proposito è il vecchio tester per puntatori TL4.
Nella gamma di tensione fino a 30 V, la sua gamma di frequenza è 40 ... 15000Hz (quasi tutta la gamma del suono può essere utilizzata quando si sintonizzano gli amplificatori), ma con un aumento della tensione, la frequenza consentita diminuisce. Nella gamma 100V è 40 ... 4000Hz, 300V 40 ... 2000Hz e nella gamma 1000V è solo 40 ... 700Hz. Ecco una vittoria indiscutibile su un dispositivo digitale. Queste cifre sono valide anche solo per le sollecitazioni sinusoidali.
Sebbene a volte non siano necessari dati sulla forma, la frequenza e l'ampiezza delle tensioni alternate. Ad esempio, come determinare se l'oscillatore locale di un ricevitore ad onde corte funziona o no? Perché il ricevitore non "cattura" nulla?
Si scopre che tutto è molto semplice, se si utilizza un dispositivo puntatore. È necessario attivarlo su qualsiasi limite per misurare le tensioni alternate e con una sonda (!) Toccare i terminali del transistor dell'oscillatore locale. Se ci sono oscillazioni ad alta frequenza, vengono rilevate dai diodi all'interno del dispositivo e la freccia si discosterà su alcune parti della scala.
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