Misurazione corrente

Misurazione della corrente continua

Nella tecnologia elettronica, è spesso necessario misurare le correnti dirette. Apparentemente, per questo motivo, molti multimetri, per lo più economici, possono solo misurare la corrente continua. La gamma di misurazione della corrente alternata è in alcuni modelli di multimetri, che sono più costosi, ma queste indicazioni possono essere attendibili solo se la corrente ha una forma sinusoidale e la frequenza non supera i 50 Hz.

Requisiti dell'amperometro

Qualsiasi dispositivo di misurazione è considerato valido se non introduce distorsioni nella quantità misurata, o piuttosto, introduce, ma il meno possibile. Per un voltmetro, questa è un'impedenza di ingresso elevata, poiché è collegata in parallelo con una sezione del circuito. È opportuno ricordare qui che con una connessione parallela, la resistenza totale della sezione diminuisce.

L'amperometro è incluso nell'interruzione del circuitoquindi, per lui, una qualità positiva, a differenza di un voltmetro, è considerata solo una bassa resistenza interna. Inoltre, più piccolo è, meglio è, specialmente quando si misurano basse correnti, così inerente ai circuiti elettronici. L'attuale processo di misurazione è mostrato nella Figura 1.

Lo schema mostra un semplice circuito elettrico costituito da una batteria galvanica e due resistori, adatto solo per condurre esperimenti sulla misurazione delle correnti. Prima di tutto, dovresti prestare attenzione alla polarità del dispositivo, deve coincidere con la direzione della corrente, che è indicata da frecce.

La figura mostra un dispositivo puntatore che non verrà mostrato nella direzione opposta. Per un multimetro digitale, la direzione della corrente non ha importanza. Se è collegato in modo errato, mostrerà semplicemente un segno meno e il conflitto sarà risolto su questo. I matematici direbbero che il modulo di un numero viene misurato, sembra che sia il nome del numero senza segno.

Figura 1Processo di misurazione corrente

Cosa mostrerà l'amperometro

Per un circuito così semplice, non è difficile calcolare la corrente, sarà 0,018 A o 18 mA. Allo stesso tempo, la figura mostra che un milliamperometro nello stesso circuito è collegato in tre punti diversi. Secondo le leggi della fisica, le sue letture saranno esattamente le stesse, perché quanti elettroni "fluiscono" dal plus della batteria, lo stesso numero ritorna indietro, ma dopo un "meno". E il percorso per tutti questi elettroni è lo stesso: questi sono cavi di collegamento, resistori e, se collegati, quindi milliammetri.

La Figura 2 mostra uno schema di un ricevitore a due transistor dal libro di M.M. Rumyantsev "50 circuiti di ricevitori a transistor" (1966).

Figura 2Circuito ricevitore a doppio transistor

A quei tempi, i circuiti nei libri erano accompagnati da descrizioni dettagliate e metodi di adattamento. È stato spesso raccomandato di misurare le correnti in sezioni specifiche del circuito, di solito le correnti dei transistor dei collettori. I punti per misurare le correnti sono stati mostrati sul diagramma con una croce. A questo punto, naturalmente, un milliamperometro è stato collegato allo spazio del conduttore e selezionando il valore della resistenza contrassegnato da un asterisco, è stata selezionata la corrente indicata immediatamente sul diagramma.

Insidie ​​nella misurazione delle correnti

Le figure 3 e 4 mostrano il circuito più semplice, una batteria, una resistenza e un multimetro. Secondo la legge di Ohm, è facile calcolare che la corrente in questo circuito sarà

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

Se osservi attentamente entrambe le figure, si scopre che le letture sono diverse, anche se nulla è cambiato nei circuiti stessi, se si può chiamare così. Nella Figura 3, le letture sono pienamente coerenti con il calcolo di Ohm.

Figura 3. Misure corrente nel simulatore del programma Multisim

Ma nella Figura 4 sono diventati leggermente più bassi, ovvero 148.515 mA. La domanda è: perché? Dopotutto, sul circuito non è cambiato nulla, la sorgente è la stessa e la resistenza non è diventata più o meno.

Figura 4. Misure corrente nel simulatore del programma Multisim

Il fatto è che qualsiasi proprietà del multimetro può essere modificata, facendo clic sul pulsante "Opzioni".In questo caso, la resistenza di ingresso dell'amperometro è stata modificata: nella Figura 3 era 1n & # 8486; e nella Figura 4 è stata aumentata a 100mΩ, o solo 0,1Ω. Questo esempio viene fornito per dimostrare come le proprietà di uno strumento di misura influenzano il risultato. In questo caso, un amperometro.

Proviamo ad aumentare la corrente 10 volte in questo circuito. Per fare ciò, è sufficiente ridurre il valore del resistore anche di 10 volte, quindi è facile calcolare che l'amperometro mostrerà un ampere e mezzo. Se l'impedenza di ingresso è considerata pari a 1nΩ, come nella Figura 3, il risultato sarà 1,5 A, il che è pienamente coerente con il calcolo di Ohm.

Se si utilizza il pulsante "Parametri" menzionato per rendere la resistenza dell'amperometro 0,1Ω, sulla scala del dispositivo è possibile vedere 1.364 A. Naturalmente, 0,1Ω è un po 'troppo grande per un vero amperometro e 1nΩ probabilmente si verifica solo nel programma: il simulatore può ancora vedere come la resistenza interna del dispositivo influisce sul risultato della misurazione. In generale, effettuando tali misurazioni, si deve immediatamente capire "nella mente" almeno l'ordine del risultato. Ma dovresti iniziare con una gamma ovviamente più ampia sul dispositivo.

Questo è il caso della misurazione delle correnti in un programma di simulazione, in cui tutto è intenzionalmente impostato per ottenere risultati migliori. Tutte le parti con tolleranze minime, impedenze di ingresso dei dispositivi sono ideali, la temperatura ambiente è di 25 gradi. Ma, come è stato appena mostrato, i parametri di dispositivi, parti e persino la temperatura possono essere impostati su richiesta dell'utente.

Misure con questo strumento

Nella vita reale, tutto non è così liscio. Resistori larghi può avere tolleranze, di norma, ± 5, 10 e 20 percento. Naturalmente, ci sono resistori con tolleranze del decimo per cento, ma sono usati solo dove è realmente necessario, e non sono affatto utilizzati in apparecchiature ad uso diffuso vicino a ciascun transistor e vicino a ciascun microcircuito.

Si presume che gli esperimenti sulla misurazione delle correnti siano condotti con resistori con una tolleranza del 5%. Quindi, al valore nominale (ciò che è scritto sulla custodia del resistore), ad esempio 10 KΩ, un resistore con una resistenza nell'intervallo 9,5 ... 10,5 KΩ può cadere sotto il braccio. Se un tale resistore è collegato a una sorgente di tensione, ad esempio 10 V, durante la misurazione delle correnti, è possibile ottenere valori nell'intervallo compreso tra 1,053 e 0,952 mA, anziché 1 mA previsto. Una variazione ancora maggiore si ottiene quando si usano resistori con una tolleranza del 10 o 20 percento.

E risultati assolutamente sorprendenti possono essere ottenuti se questi esperimenti sono condotti a batteria. Il circuito è esattamente lo stesso delle figure 3 e 4. È così semplice che puoi fare a meno delle saldature e dei circuiti stampati, fare tutto semplicemente con colpi di scena o semplicemente tenerlo tra le mani.

Stimiamo cosa dovrebbe rivelarsi, cosa dovrebbe mostrare il dispositivo. È noto che la tensione della batteria è di 1,5 V, resistenza 10Ω. Quindi, secondo la legge di Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A o 150mA.

Nelle misurazioni effettive, invece dei 150 mA previsti, il dispositivo ha mostrato 98,3 mA. Anche se supponiamo che la resistenza sia catturata con una tolleranza del 20 percento, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A o 125mA.

Non sarà abbastanza! Dove è andato tutto? Nel nostro caso, la batteria "scarica" ​​si è rivelata responsabile. Durante l'operazione, ha perso parte della carica e la sua resistenza interna è aumentata. Aggiungendo alla resistenza del resistore esterno, la resistenza interna ha dato il suo "contributo fattibile" alla distorsione del risultato della misurazione. Sono state queste le circostanze che hanno portato al fatto che le letture del dispositivo erano, per usare un eufemismo, molto lontane da quelle attese.

Pertanto, quando si eseguono misurazioni nei circuiti elettronici, si deve essere estremamente attenti, anche l'accuratezza non sarà superflua. Le qualità che sono direttamente opposte a quelle appena menzionate portano a risultati disastrosi. Gli strumenti di misura possono essere bruciati, anche i dispositivi possono essere sviluppati o riparati e in alcuni casi possono persino verificarsi scosse elettriche. Per evitare delusioni da tali casi, possiamo ancora una volta raccomandare di ricordare precauzioni di sicurezza.

Boris Aladyshkin