ولتاژ و جریان سنج دیجیتال. اندازه گیری ولتاژ انواع و اصل اندازه گیری. ویژگی های خاص

بر اساس یک میکروکنترلر کوچک Attiny13 چه کاری می توان انجام داد؟ خیلی چیزها به عنوان مثال، ولتاژ، جریان، دماسنج، با نتایج نمایش داده شده بر روی یک صفحه نمایش نوع HD44780. پس بیایید آن را با هم جمع کنیم دستگاه جهانی، که می تواند با موفقیت به عنوان یک ماژول در منابع تغذیه، شارژرها، UMZCH و در مکان هایی که به دقت بسیار بالایی نیاز نیست استفاده شود. اندازه تخته فقط 35 در 16 میلی متر است.

مدار U، I، T متر در Attiny13

محدوده اندازه گیری ولتاژ 0-99V با وضوح 0.1V.
محدوده اندازه گیری جریان 0-9.99A با وضوح 10 میلی آمپر.
محدوده اندازه گیری دما 0-99C با وضوح 0.1C.
جریان مصرفی خود متر 35 میلی آمپر است.

اول از همه، باید بدانید که دستگاه در چه محدوده ولتاژی کار می کند. برای ایجاد این، لازم است تقسیم کننده ولتاژ محاسبه شود. به عنوان مثال، برای اندازه گیری 10 ولت، تقسیم کننده 1/10 خواهد بود (در 10 ضرب می کنیم زیرا ولتاژ 10 برابر ولتاژ پایه 1 است)، برای 30 ولت 1/30 خواهد بود و غیره. سپس باید برنامه را برای این محدوده پیکربندی کنید. ما این 30 ولت را در 640 ضرب می کنیم و نتیجه را بر 1023 تقسیم می کنیم. عدد حاصل تقریباً در ابتدای برنامه نوشته می شود، ولتاژ ثابت و برنامه باید کامپایل شود (برای محدوده 100 ولت، 8.2k).

ما همچنین می‌توانیم اندازه‌گیری جریان را به روشی مشابه تنظیم کنیم، یک تقسیم‌کننده متفاوت، یک محدوده متفاوت ارائه دهیم و آن را فهرست کنیم، اما من آن را توصیف نمی‌کنم. در اینجا هیچ کالیبراسیون دمای آنالوگ وجود ندارد، زیرا کاملاً اضافی به نظر می رسید.

ما به صورت آزمایشی در برنامه تصحیح می کنیم، ثابت temp مسئول این است. مقاومت 1K بین زمین و خروجی سنسور ولتاژ را تنظیم می کند، حتی می توان آن را تا 100 اهم کاهش داد.

نحوه کار این طرح

ولتاژی که می خواهیم اندازه گیری کنیم به نقاط V و V + روی برد اعمال می شود، نقطه GND را با ورودی جرم منبع تغذیه وصل می کنیم و به نقطه B - خروجی جرم (اندازه گیری انجام می شود. روی زمین). بین نقاط GND و V - یک شنت متصل است. این متر از نقطه V و V+ از طریق رگولاتور 7805 تغذیه می شود. روی برد فضایی برای رگولاتور در بسته TO252 وجود دارد، اما رگولاتور بزرگتر 78L05 در بسته TO92 نیز می تواند با موفقیت استفاده شود. حداکثر ولتاژکه می توان برای نقطه V و V + مشخص کرد، برای 7805 معمولی تا 35 ولت، برای 78L05 البته کمتر است، اما نه بیشتر از 30. برای اندازه گیری ولتاژهای بزرگ، تراشه باید جداگانه پر شود - در سمت چاپ، مسیر باید زیر پتانسیومتر تنظیم ولتاژ قطع شود و برق را به نقطه A اعمال کنید. سیستم با یک صفحه نمایش 16x1 با کنترل کننده HD44780 یا 16x2 کار می کند.

ویدئو از متر

هنگام چشمک زدن میکروکنترلر، باید تنظیم مجدد پین را به عنوان یک پایه معمولی تنظیم کنید (fusebit RSTDISBL را فعال کنید). قبل از انجام این عمل مطمئن شوید که همه چیز به خوبی تنظیم شده است، پس از خاموش شدن مجدداً ریست شده است و برنامه نویس عادی به پردازنده دسترسی ندارد! منابع، و همچنین سایر اسناد و فایل ها، قرار دارند

من می خواهم یک نسخه ارتقا یافته را به شما معرفی کنم بلوک آزمایشگاهیتغذیه. قابلیت خاموش کردن بار زمانی که از یک جریان از پیش تعیین شده خاص فراتر رفت اضافه شد. سیستم عامل برای یک ولتامتر بهبود یافته امکان پذیر است.

نمودار جریان و ولتاژ سنج دیجیتال

چند جزییات نیز به این طرح اضافه شده است. از کنترل ها - یک دکمه و یک مقاومت متغیر با مقدار اسمی 10 کیلو اهم تا 47 کیلو اهم. مقاومت آن برای مدار حیاتی نیست و همانطور که می بینید می تواند در محدوده های نسبتاً گسترده ای تغییر کند. کمی تغییر کرد و ظاهرروی صفحه نمایش اضافه شدن نمایشگر قدرت و آمپر * ساعت.

متغیر جریان سفر در EEPROM ذخیره می شود. بنابراین، پس از خاموش کردن، دیگر نیازی به پیکربندی همه چیز نخواهید داشت. برای ورود به منوی تنظیمات فعلی، باید دکمه را فشار دهید. با چرخاندن دستگیره مقاومت متغیر، باید جریانی را تنظیم کنید که رله در آن خاموش شود. از طریق یک سوئیچ روی ترانزیستور به خروجی متصل می شود PB5میکروکنترلر Atmega8.

در زمان خاموش شدن، صفحه نمایش نوشته ای نشان می دهد که از حداکثر جریان تنظیم شده فراتر رفته است. پس از فشار دادن دکمه، به منوی تنظیمات حداکثر جریان برمی گردیم. برای تغییر حالت اندازه گیری باید دوباره دکمه را فشار دهید. به سمت خروجی PB5میکروکنترلر یک log 1 می دهد و در همان زمان رله روشن می شود. این ردیابی فعلی نیز معایبی دارد. حفاظت فوراً کار نخواهد کرد. این عملیات ممکن است چند ده میلی ثانیه طول بکشد. برای اکثر دستگاه های آزمایشی، این اشکال حیاتی نیست. برای انسان، این تاخیر قابل مشاهده نیست. همه چیز یکباره اتفاق می افتد. یک برد مدار چاپی جدید ساخته نشد. کسانی که می خواهند دستگاه را تکرار کنند می توانند کمی ویرایش کنند تخته مدار چاپیاز نسخه قبلی تغییرات قابل توجهی نخواهد بود.

بار در یک مدار الکتریکی با قدرت جریان مشخص می شود و جریان را بر حسب آمپر اندازه گیری می کند. برای بررسی بار مجاز روی کابل، گاهی اوقات باید قدرت جریان را اندازه گیری کرد. برای کشیدن خط برق از کابل های بخش های مختلف استفاده می شود. اگر کابل با بار بالاتر از مقدار مجاز کار کند، گرم می شود و عایق به تدریج از بین می رود. در نتیجه این امر منجر به تعویض کابل می شود.

پس از گذاشتن یک کابل جدید، لازم است جریان عبوری از آن را با تمام کار اندازه گیری کنید دستگاه های الکتریکیاوه
اگر بار اضافی به سیم کشی قدیمی وصل شده است، باید مقدار جریان را نیز بررسی کنید، که نباید از حد مجاز تجاوز کند.
با باری برابر با حد مجاز بالا، انطباق جریان عبوری بررسی می شود. مقدار آن نباید از مقدار اسمی جریان عملیاتی ماشین ها تجاوز کند. در غیر این صورت، قطع کننده مدار به دلیل اضافه بار، شبکه را قطع می کند.
اندازه گیری جریان نیز برای تعیین حالت های عملکرد دستگاه های الکتریکی ضروری است. اندازه گیری بار فعلی موتورهای الکتریکی نه تنها برای بررسی عملکرد آنها، بلکه برای تشخیص بار اضافی بیش از حد مجاز، که ممکن است به دلیل نیروی مکانیکی زیاد در حین کار دستگاه رخ دهد، انجام می شود.
اگر جریان را در مدار یک مدار کار اندازه گیری کنید، قابلیت سرویس دهی را نشان می دهد.
عملکرد در آپارتمان نیز با اندازه گیری جریان بررسی می شود.

قدرت فعلی

علاوه بر قدرت فعلی، مفهوم قدرت فعلی نیز وجود دارد. این پارامتر کار فعلی انجام شده در واحد زمان را مشخص می کند. توان جریان برابر است با نسبت کار انجام شده به مدت زمانی که این کار انجام شده است. با حرف "P" مشخص شده و بر حسب وات اندازه گیری می شود.

قدرت با ضرب ولتاژ شبکه در جریان مصرف شده توسط دستگاه های الکتریکی متصل محاسبه می شود: P \u003d U x I. معمولاً وسایل برقی مصرف برق را نشان می دهند که با آن می توانید جریان را تعیین کنید. اگر تلویزیون شما 140 وات قدرت دارد، برای تعیین جریان، این مقدار را بر 220 ولت تقسیم می کنیم، در نتیجه 0.64 آمپر می گیریم. این حداکثر مقدار فعلی است، در عمل ممکن است وقتی روشنایی صفحه کاهش می یابد یا تنظیمات دیگر تغییر می کند، جریان کمتر باشد.

اندازه گیری جریان با ابزار

برای تعیین میزان مصرف انرژی الکتریکیبا در نظر گرفتن عملکرد مصرف کنندگان در حالت های مختلفابزارهای اندازه گیری الکتریکی با قابلیت اندازه گیری پارامترهای جریان مورد نیاز است.

. آمپرمترها برای اندازه گیری مقدار جریان در مدار استفاده می شوند. آنها به صورت سری در مدار اندازه گیری قرار می گیرند. مقاومت داخلی آمپرمتر بسیار کوچک است، بنابراین بر پارامترهای عملکرد مدار تأثیر نمی گذارد. آمپرمترها انواع مختلفی دارند: الکترونیکی، مکانیکی و غیره.

یک دستگاه اندازه گیری الکترونیکی است که قادر به اندازه گیری پارامترهای مختلف یک مدار الکتریکی (مقاومت، ولتاژ، شکستگی هادی، مناسب بودن باتری و غیره) از جمله قدرت جریان است. دو نوع مولتی متر وجود دارد: دیجیتال و آنالوگ. مولتی متر تنظیمات اندازه گیری مختلفی دارد.

نحوه اندازه گیری جریان با مولتی متر

دریابید که فاصله اندازه گیری مولتی متر شما چقدر است. هر دستگاه برای اندازه گیری جریان در یک بازه مشخص طراحی شده است که باید با مدار الکتریکی اندازه گیری شده مطابقت داشته باشد. بالاترین جریان اندازه گیری مجاز باید در دستورالعمل مشخص شود.
حالت اندازه گیری مناسب را انتخاب کنید. بسیاری از مولتی مترها قادر به کار در حالت های مختلف و اندازه گیری مقادیر مختلف هستند. برای اندازه گیری قدرت جریان، باید با در نظر گرفتن نوع جریان (مستقیم یا متناوب) به حالت مناسب تغییر دهید.
فاصله اندازه گیری مورد نیاز را روی دستگاه تنظیم کنید. بهتر است حد بالای جریان کمی بالاتر از مقدار مورد انتظار تنظیم شود. شما می توانید این محدودیت را در هر زمان کاهش دهید. اما تضمینی وجود خواهد داشت که دستگاه را غیرفعال نکنید.
دوشاخه های آزمایشی سیم ها را در پریزها قرار دهید. این دستگاه دارای دو سیم با پروب و کانکتور می باشد. لانه‌ها باید روی دستگاه علامت‌گذاری شوند یا در گذرنامه نشان داده شوند.

برای شروع اندازه گیری باید مولتی متر را به مدار وصل کنید. در این صورت باید قوانین ایمنی را رعایت کنید و به قسمت های حامل جریان با قسمت های محافظت نشده بدنه دست نزنید. در محیط مرطوب اندازه گیری نکنید، زیرا رطوبت جریان الکتریسیته را هدایت می کند. دستکش لاستیکی باید روی دست ها پوشیده شود. برای شکستن مدار برای اندازه گیری، هادی را بریده و عایق را در دو انتها جدا کنید. سپس پروب‌های مولتی‌متر را به انتهای سیم‌ها وصل کنید و مطمئن شوید که تماس خوبی دارند.
برق مدار را روشن کنید و خوانش های ابزار را ضبط کنید. در صورت لزوم، حد بالایی اندازه گیری را اصلاح کنید.
برق مدار را قطع کنید و مولتی متر را جدا کنید.

. اگر نیاز به اندازه گیری جریان بدون قطع شدن مدار الکتریکی دارید، گیره مترها گزینه بسیار خوبی برای این کار هستند. این دستگاه در چندین نوع، و طرح های مختلف تولید می شود. برخی از مدل ها می توانند سایر پارامترهای مدار را نیز اندازه گیری کنند. از اندازه گیری استفاده کنید گیره جریانخیلی راحت

روش های اندازه گیری جریان

برای اندازه گیری جریان در مدار الکتریکی، لازم است یک ترمینال آمپرمتر یا دستگاه دیگری که قادر به اندازه گیری جریان است را به ترمینال مثبت منبع جریان یا و ترمینال دیگر را به سیم مصرف کننده متصل کنید. پس از آن، می توانید قدرت فعلی را اندازه گیری کنید.

هنگام اندازه گیری، باید مراقب بود، زیرا ممکن است قوس الکتریکی هنگام باز شدن یک مدار الکتریکی فعال رخ دهد.

برای اندازه‌گیری قدرت جریان دستگاه‌های الکتریکی که مستقیماً به یک پریز یا کابل خانگی متصل می‌شوند، دستگاه اندازه‌گیری روی حالت AC با حد بالایی بیش از حد تخمین زده شده تنظیم می‌شود. سپس دستگاه اندازه گیری به قطع سیم فاز متصل می شود.

تمام کارهای اتصال و قطع اتصال را می توان فقط در یک مدار بدون برق انجام داد. پس از تمام اتصالات، می توانید برق را اعمال کنید و جریان را اندازه گیری کنید. در این مورد، برای جلوگیری از برق گرفتگی، به قطعات بدون جریان حامل جریان دست نزنید. چنین روش های اندازه گیری ناخوشایند هستند و خطر خاصی ایجاد می کنند.

انجام اندازه گیری با گیره های جریان بسیار راحت تر است که بسته به نسخه دستگاه می تواند تمام عملکردهای یک مولتی متر را انجام دهد. کار با چنین کنه هایی بسیار آسان است. لازم است حالت اندازه گیری را برای جریان مستقیم یا متناوب تنظیم کنید، سبیل ها را پخش کنید و سیم فاز را با آنها بپوشانید. سپس باید تناسب سبیل ها را بین یکدیگر بررسی کنید و جریان را اندازه بگیرید. برای خواندن صحیح، فقط سیم فاز باید با سبیل پوشانده شود. اگر دو سیم را همزمان بپوشانید، اندازه گیری کار نخواهد کرد.

گیره متر فقط برای اندازه گیری پارامترهای AC استفاده می شود. اگر برای اندازه گیری استفاده شود جریان مستقیم، سبیل ها با قدرت زیادی جمع می شوند و تنها با خاموش کردن برق می توان آنها را از هم جدا کرد.

: جریان در مدار با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت نسبت عکس دارد.

جاریاست مشخصه کمی جریان الکتریسیته- این یک کمیت فیزیکی برابر با مقدار الکتریسیته ای است که از مقطع هادی در واحد زمان می گذرد. در آمپر اندازه گیری می شود.

برای سیم کشی برق در یک آپارتمان، قدرت جریان نقش بسیار زیادی ایفا می کند، زیرا بر اساس حداکثر مقدار ممکن برای یک خط جداگانه که از تابلوی برق می آید، سطح مقطع هادی و حداکثر جریان قطع کننده مدار که از جریان الکتریکی محافظت می کند. کابل از آسیب در صورت وقوع بستگی دارد.

بنابراین، اگر بخش و قطع کننده مدار به درستی انتخاب نشده باشند، به سادگی از بین می روند و جایگزینی آن با یک قوی تر به سادگی کار نمی کند.

به عنوان مثال، رایج ترین سیم ها و کابل ها در سیم کشی های برق با سطح مقطع 1.5 میلی متر مربع از مس و یا 2.5 از آلومینیوم ساخته شده اند. آنها برای حداکثر جریان 16 آمپر یا اتصال برق حداکثر 3 و نیم کیلووات طراحی شده اند. اگر مصرف کنندگان برق قدرتمندی را که بیش از این محدودیت ها هستند وصل کنید، نمی توانید به سادگی دستگاه را با 25 A جایگزین کنید - سیم کشی مقاومت نمی کند و باید یک کابل مسی با مقطع 2.5 متر مربع را از سپر جابه جا کنید. میلی متر که برای حداکثر جریان 25 آمپر طراحی شده است.

واحدهای اندازه گیری توان جریان الکتریکی

علاوه بر آمپر، اغلب با مفهوم توان جریان الکتریکی مواجه می شویم. این مقدار کار انجام شده توسط جریان در واحد زمان را نشان می دهد.

قدرت برابر است با نسبت کار انجام شده به زمانی که در طی آن انجام شده است.قدرت بر حسب وات اندازه گیری می شود و با حرف P نشان داده می شود. با فرمول P \u003d A x B محاسبه می شود، یعنی برای پیدا کردن توان، لازم است ولتاژ شبکه را در جریان ضرب کنیم. مصرف شده توسط وسایل برقی متصل به آن، لوازم خانگی، نورپردازی و غیره

در مصرف کنندگان برق، اغلب در صفحات یا در گذرنامه فقط مصرف برق نشان داده شده است، با دانستن اینکه می توانید به راحتی جریان را محاسبه کنید. برای مثال توان مصرفی تلویزیون 110 وات است. برای فهمیدن میزان جریان مصرفی، توان را بر ولتاژ تقسیم می کنیم 220 ولت و 0.5 A می گیریم.
اما به خاطر داشته باشید که این حداکثر مقدار است، در واقع ممکن است کمتر باشد زیرا تلویزیون در روشنایی کم و در شرایط دیگر برق کمتری مصرف می کند.

ابزار اندازه گیری جریان الکتریکی

به منظور پی بردن به مصرف برق واقعی، با در نظر گرفتن عملکرد در حالت های مختلف برای وسایل برقی، لوازم خانگیو غیره - به ابزارهای اندازه گیری الکتریکی نیاز داریم:

آمپرمتر- برای همه از درس های عملی فیزیک در مدرسه شناخته شده است (شکل 1). اما در زندگی روزمره و حرفه ای ها به دلیل غیرعملی بودن از آنها استفاده نمی شود.
مولتی متر- این دستگاه الکترونیکیاندازه گیری های مختلفی از جمله قدرت جریان را انجام می دهد (شکل 2). هم در بین برقکاران و هم در زندگی روزمره بسیار گسترده است. نحوه استفاده از آن برای اندازه گیری جریانی که قبلاً گفته ام.
آزمایشکننده- عملاً مانند مولتی متر است، اما بدون استفاده از الکترونیک با فلشی که مقدار اندازه گیری را با تقسیمات روی صفحه نشان می دهد. امروزه به ندرت دیده می شود، اما در دوران شوروی به طور گسترده استفاده می شد.
گیره های اندازه گیریبرقکار (شکل 3)، من از آنها در کار خود استفاده می کنم، زیرا برای اندازه گیری نیازی به شکستگی در هادی ندارند، نیازی به زیر ولتاژ شدن و خاموش کردن بار نیست. آنها یک لذت را می سنجند - به سرعت و به راحتی.

نحوه صحیح اندازه گیری جریان

برای اندازه‌گیری توان مصرف‌کننده، باید یک گیره را از آمپرمتر، تستر یا مولتی‌متر به قطب مثبت باتری یا سیم از منبع تغذیه یا ترانسفورماتور وصل کنید و گیره دوم را به سیمی که به مصرف‌کننده می‌رود وصل کنید. پس از روشن کردن حالت اندازه گیری DC با حاشیه حداکثر حداکثری - اندازه گیری ها را انجام دهید.

مراقب باشید هنگام باز کردن یک مدار در حال اجرا، یک قوس رخ می دهد که بزرگی آن با قدرت جریان افزایش می یابد.

برای اندازه‌گیری جریان مصرف‌کنندگانی که مستقیماً به پریز یا کابل برق از شبکه اصلی خانه متصل می‌شوند، دستگاه اندازه‌گیری به حالت اندازه‌گیری AC با حاشیه برای حد بالایی تغییر می‌کند. بعد، تستر یا مولتی متر در شکستن سیم فاز گنجانده شده است. فازی که در آن می خوانیم چیست.

تمام کارها باید فقط پس از حذف ولتاژ انجام شود.

پس از آماده شدن همه چیز، روشن کنید و قدرت فعلی را بررسی کنید. فقط مراقب باشید که پین ها یا سیم های در معرض دید را لمس نکنید.

موافق باشید که روش های شرح داده شده در بالا خیلی راحت و حتی خطرناک نیستند!

من در من بوده ام فعالیت حرفه ایمن از برقکار برای اندازه گیری جریان استفاده می کنم گیره متر(در تصویر سمت راست). آنها اغلب در یک مورد با یک مولتی متر می آیند.

اندازه گیری با آنها آسان است - ما آن را روشن می کنیم و آن را به حالت اندازه گیری جریان متناوب تغییر می دهیم، سپس سبیل های واقع در بالا را جدا می کنیم و سیم فاز را به داخل رد می کنیم، پس از آن مطمئن می شویم که آنها به خوبی روی یکدیگر قرار می گیرند و می گیریم. اندازه گیری ها

همانطور که می بینید، سریع، ساده است و می توانید جریان تحت ولتاژ را به این ترتیب اندازه گیری کنید، فقط مراقب باشید که سیم های مجاور را در تابلو برق به طور تصادفی اتصال کوتاه نکنید.

فقط به یاد داشته باشید که برای اندازه گیری صحیح، فقط باید یک دور سیم فاز ایجاد کنید.و اگر دور یک کابل جامد بپیچید که در آن فاز و صفر با هم باشند، امکان اندازه گیری وجود نخواهد داشت!

مطالب مرتبط:

اندازه گیری جریان های مستقیماغلب توسط گالوانومترهای مغناطیسی، میکرو آمپرمترها، میلی‌آمپرمترها و آمپرمترها تولید می‌شود که بخش اصلی آن مکانیسم اندازه‌گیری مغناطیسی (متر) است. دستگاه یکی از طرح های رایج نشانگر متر در شکل 1 نشان داده شده است. 1. متر حاوی آهنربای نعل اسبی است 1. در شکاف هوا بین قطعات قطب آن 2 و هسته استوانه ای ثابت 5 که از ماده ای نرم مغناطیسی ساخته شده است، میدان مغناطیسی یکنواختی ایجاد می شود که خطوط القایی آن عمود هستند. به سطح هسته. قاب 4 در این شکاف قرار می گیرد و با یک سیم نازک عایق مسی (0.02 ... 0.2 میلی متر قطر) روی کاغذ سبک یا قاب آلومینیومی پیچیده می شود. مستطیلی شکل. کادر را می توان همراه با محور 6 و فلش 10 که انتهای آن بالاتر از مقیاس حرکت می کند، چرخاند. فنرهای مارپیچی تخت 5 برای ایجاد لحظه ای که با چرخش قاب خنثی می کند و همچنین جریان را به قاب می رساند. یک فنر بین محور و محفظه ثابت است. فنر دوم در یک سر به محور و در انتهای دیگر به اهرم اصلاح کننده شماره 7 که دوشاخه آن میله خارج از مرکز پیچ 8 را می پوشاند وصل می شود. با چرخاندن این پیچ، نشانگر روی تقسیم صفر تنظیم می شود. مقیاس وزنه های تعادل 9 برای متعادل کردن قسمت متحرک کنتور به منظور تثبیت موقعیت فلش در هنگام تغییر موقعیت دستگاه استفاده می شود.

برنج. 1. دستگاه مکانیسم اندازه گیری مغناطیسی.

جریان اندازه گیری شده که از سیم پیچ های قاب می گذرد، با میدان مغناطیسی آهنربای دائمی در تعامل است. گشتاور ایجاد شده در این حالت، که جهت آن توسط قانون معروف دست چپ تعیین می شود، باعث می شود که قاب در زاویه ای بچرخد که در آن با گشتاور متقابلی که در هنگام فنرها 5 ایجاد می شود، متعادل شود. به دلیل یکنواختی ثابت هستند میدان مغناطیسیدر شکاف هوا، گشتاور، و در نتیجه، زاویه انحراف سوزن، معلوم می شود متناسب با جریانجریان از طریق قاب. بنابراین، دستگاه های مغناطیسی دارای مقیاس های یکنواخت هستند. مقادیر دیگری که بر مقدار گشتاور تأثیر می گذارند - القای مغناطیسی در شکاف هوا، تعداد چرخش ها و سطح قاب - ثابت می مانند و همراه با نیروی کشسانی فنرها، حساسیت متر را تعیین می کنند.

هنگامی که قاب چرخانده می شود، جریان هایی در قاب آلومینیومی آن ایجاد می شود که برهمکنش آن با میدان آهنربای دائمی، گشتاور ترمزی ایجاد می کند که به سرعت قسمت متحرک متر را آرام می کند (زمان ته نشینی بیش از 3 ثانیه نیست).

مترها با سه پارامتر الکتریکی مشخص می شوند: الف) جریان انحراف کل II، که باعث می شود اشاره گر به انتهای مقیاس منحرف شود. ب) ولتاژ انحراف کل Ui، یعنی ولتاژ روی قاب کنتور، که جریان Ii را در مدار آن ایجاد می کند. ج) مقاومت داخلی Ri که مقاومت قاب است. این پارامترها توسط قانون اهم به هم مرتبط هستند:

در ابزارهای اندازه گیری رادیویی، انواع مختلفی از کنتورهای مغناطیسی استفاده می شود که جریان انحراف کلی آنها معمولاً در محدوده 10 ... 1000 μA قرار دارد. مترهایی که مجموع جریان انحراف آنها از 50-100 μA تجاوز نمی کند بسیار حساس در نظر گرفته می شوند.

برخی مترها مجهز به یک شنت مغناطیسی به شکل صفحه فولادی هستند که می توان آن را به سطوح انتهایی قطعات قطب و آهنربا نزدیک کرد یا از آنها دور کرد. در این حالت، جریان انحراف کل I در محدوده کوچکی کاهش یا افزایش می یابد، به دلیل تغییر در شار مغناطیسی وارد بر قاب به دلیل انشعاب بخشی از شار مغناطیسی کل از طریق شنت.

مجموع ولتاژ انحراف Ui برای اکثر مترها در محدوده 30-30 میلی ولت است. مقاومت قاب R و بستگی به محیط قاب، تعداد دور و قطر سیم دارد. هر چه متر حساس تر باشد، قاب آن سیم نازک تری دارد و مقاومت آن بیشتر می شود. افزایش حساسیت مترها نیز با استفاده از آهنرباهای قوی تر، قاب های بدون قاب، فنرهایی با ممان متقابل کوچک و تعلیق قسمت متحرک بر روی علائم کششی (دو رشته نازک) حاصل می شود.

در مترهای حساس با قاب‌های بدون قاب، فلش تحت تأثیر جریان عبوری از قاب منحرف می‌شود، قبل از توقف در موقعیت تعادل، یک سری نوسانات را ایجاد می‌کند. برای کاهش زمان ته نشینی پیکان، قاب با مقاومتی با مقاومتی در حد هزاران یا صدها اهم شنت می شود. نقش دومی گاهی اوقات توسط مداردستگاه متصل به موازات قاب

متر با قاب متحرک به شما امکان می دهد زاویه انحراف کامل فلش را تا 90-100 درجه بدست آورید. مترهای کوچک گاهی اوقات با یک قاب ثابت و یک آهنربای متحرک که روی همان محور نشانگر نصب می شود ساخته می شوند. در این حالت می توان زاویه انحراف کامل فلش را تا 240 درجه افزایش داد.

به ویژه کنتورهای حساسی که برای اندازه گیری جریان های بسیار کوچک (کمتر از 0.01 μA) و ولتاژ (کمتر از 1 μV) استفاده می شوند، گالوانومتر نامیده می شوند. آنها اغلب به عنوان نشانگرهای تهی (شاخص عدم وجود جریان یا ولتاژ در مدار) هنگام اندازه گیری با روش های مقایسه استفاده می شوند. با توجه به روش خواندن، گالوانومترهای اشاره گر و آینه ای متمایز می شوند. در مورد دوم، خطر مرجع در مقیاس با استفاده از یک پرتو نور و یک آینه نصب شده بر روی قسمت متحرک دستگاه ایجاد می شود.

مترهای مغناطیسی فقط برای اندازه گیری در جریان مستقیم مناسب هستند. تغییر جهت جریان در قاب منجر به تغییر جهت گشتاور و انحراف پیکان در سمت معکوس. هنگامی که متر به یک مدار جریان متناوب با فرکانس حداکثر 5-7 هرتز متصل می شود، فلش به طور مداوم در اطراف صفر مقیاس با این فرکانس نوسان می کند. در فرکانس جریان بالاتر، سیستم متحرک به دلیل اینرسی، زمانی را برای پیگیری تغییرات جریان ندارد و سوزن در موقعیت صفر باقی می ماند. اگر یک جریان ضربانی از متر عبور کند، انحراف فلش توسط مولفه ثابت این جریان تعیین می شود. برای از بین بردن لرزش پیکان، متر با یک خازن شنت می شود ظرفیت بزرگ.

کنتورهای طراحی شده برای کار در مدار DC که جهت آن تغییری نکرده است دارای مقیاس یک طرفه است که یکی از انتهای آن تقسیم صفر است. برای به دست آوردن انحراف صحیح فلش، لازم است که جریان از طریق قاب در جهتی از ترمینال با علامت "+" به ترمینال با علامت "-" عبور کند. مترهایی که برای کار در مدارهای DC طراحی شده اند که جهت آنها می تواند تغییر کند، مجهز به مقیاس دو طرفه هستند که تقسیم صفر آن معمولاً در وسط قرار دارد. هنگامی که جریان در دستگاه از ترمینال "+" به ترمینال "-" جریان می یابد، فلش به سمت راست منحرف می شود.

کنتورهای مغناطیسی دارای اضافه بار کوتاه مدت، تا 10 برابر Iu فعلی و 3 برابر اضافه بار طولانی مدت هستند. آنها به میدان های مغناطیسی خارجی حساس نیستند (به دلیل وجود میدان مغناطیسی داخلی قوی)، در طول اندازه گیری ها انرژی کمی مصرف می کنند و در تمام کلاس های دقت قابل اجرا هستند.

برای اندازه گیری در جریان متناوبمتر مغناطیسی به همراه مبدل های نیمه هادی، الکترونیکی، فوتوالکتریک یا حرارتی استفاده می شود. آنها با هم به ترتیب یکسو کننده، الکترونیک، فتوولتائیک یا ترموالکتریک را تشکیل می دهند.

ابزارهای اندازه گیری گاهی اوقات از مترهای الکترومغناطیسی، الکترودینامیکی و فرودینامیکی استفاده می کنند که برای اندازه گیری مستقیم جریان های مستقیم و جریان های متناوب rms با فرکانس تا 2.5 کیلوهرتز مناسب هستند. با این حال، این نوع کنتورها از نظر حساسیت، دقت و توان مصرفی در حین اندازه گیری به طور قابل توجهی نسبت به کنتورهای مغناطیسی پایین تر هستند. علاوه بر این، مقیاس ناهمواری دارند که در قسمت اولیه فشرده شده و به اثرات میدان های مغناطیسی خارجی حساس هستند، برای تضعیف آن باید از سپرهای مغناطیسی استفاده کرد و طراحی دستگاه ها را پیچیده کرد.

تعیین پارامترهای الکتریکی کنتورهای مغناطیسی

هنگام استفاده از مکانیزم اندازه گیری از نوع ناشناخته به عنوان متر یک دستگاه مغناطیسی، پارامترهای دومی - جریان انحراف کل II و مقاومت داخلی Ri - باید به صورت تجربی تعیین شوند.

برنج. 2. طرح های اندازه گیری پارامترهای الکتریکیمتر مغناطیسی

مقاومت قاب R و تقریباً با یک اهم متر با حد اندازه گیری مورد نیاز قابل اندازه گیری است. هنگام بررسی کنتورهای بسیار حساس باید دقت شود جریان بالایک اهم متر می تواند به آنها آسیب برساند. اگر از یک اهم متر باتری چند حدی استفاده می شود، اندازه گیری باید از بالاترین حد مقاومت شروع شود، که در آن جریان در مدار منبع تغذیه اهم متر کمترین مقدار است. انتقال به محدودیت های دیگر تنها در صورتی مجاز است که این امر باعث خارج شدن سوزن سنج از مقیاس نشود.

با دقت کافی، پارامترهای متر را می توان با توجه به طرح در شکل 1 تعیین کرد. 2، الف. مدار از یک منبع ولتاژ ثابت B از طریق مقاومت R1 تغذیه می شود که برای محدود کردن جریان در مدار عمل می کند. Rheostat R2 به انحراف سوزن متر و در مقیاس کامل دست می یابد. در همان زمان، مقدار جریان Ii با توجه به میکرو آمپرمتر (مرجع) نمونه (میلی آمپرمتر) μA شمارش می شود. طبقه بالادقت نسبت به موضوعات؛ چنین دستگاه ها و اقداماتی مرجع نامیده می شوند). سپس یک جعبه مقاومت مرجع Ro به صورت موازی به کنتور متصل می شود که با تغییر مقاومت آن جریان عبوری از کنتور نسبت به جریان مدار مشترک دقیقاً دو برابر کاهش می یابد. این در مقاومت Ro = R و رخ خواهد داد. به جای جعبه مقاومت، می توانید از هر مقاومت متغیری استفاده کنید و سپس مقاومت آن را Ro = R و با استفاده از اهم متر یا پل DC اندازه گیری کنید. همچنین می توان یک مقاومت تنظیم نشده را به موازات متر با مقاومت شناخته شده R، ترجیحا نزدیک به مقاومت مورد انتظار R و به موازات آن متصل کرد. سپس مقدار دومی با فرمول تعیین می شود

R و \u003d (I / I1 - 1) * R،

که در آن I و I1 جریان هایی هستند که به ترتیب توسط دستگاه های μA و I اندازه گیری می شوند.

اگر متر AND دارای یک مقیاس یکنواخت حاوی تقسیمات αp باشد، می توانید مدار نشان داده شده در شکل را اعمال کنید. 2b. پارامترهای مورد نظر متر توسط فرمول های زیر محاسبه می شود:

Ii \u003d U / (R1 + R2) * αp / α1؛ Ri = (α2 * R2)/(α1-α2) - R1،

که در آن U ولتاژ تغذیه اندازه گیری شده توسط ولت متر V است، α1 و α2 خوانش های مقیاس متر هستند زمانی که سوئیچ B به ترتیب در موقعیت های 1 و 2 قرار می گیرد و R1 و R2 مقاومت های شناخته شده مقاومت ها هستند. تقریباً همان فرقه ها را گرفته اند. خطای اندازه گیری هرچه کوچکتر باشد، قرائت α1 به انتهای مقیاس نزدیکتر است، که با انتخاب مناسب مقاومت به دست می آید.

میلی آمپرمتر و آمپرمتر مغناطیسی

کنتورهای مغناطیسی با اتصال مستقیم به مدارهای الکتریکیفقط می تواند به عنوان میکرو آمپرمتر DC با حد اندازه گیری برابر با جریان انحراف کل Ii استفاده شود. برای گسترش حد اندازه گیری، متر و به طور موازی با شنت به مدار جریان متصل می شود - یک مقاومت کم مقاومت Rsh (شکل 3). در این حالت فقط بخشی از جریان اندازه گیری شده از کنتور عبور می کند و هر چه کوچکتر باشد مقاومت Rsh در مقایسه با مقاومت کنتور Ri کمتر است. در اندازه گیری های الکترونیکی، حداکثر حد لازم برای اندازه گیری جریان مستقیم به ندرت از 1000 میلی آمپر (1 آمپر) تجاوز می کند.

در مقدار محدود انتخاب شده جریان اندازه گیری شده Ip، جریان انحراف کل Ii باید از متر عبور کند. این در مقاومت شنت صورت خواهد گرفت

Rsh \u003d R و: (IP / Ii - 1). (1)

به عنوان مثال، اگر لازم باشد حد اندازه گیری میکروآمپرمتر نوع M260 که دارای پارامترهای Ip = 0.2 میلی آمپر و Ri = 900 اهم است، به مقدار Ip = 20 میلی آمپر افزایش یابد، لازم است از شنت با مقاومت استفاده شود. Rsh = 900 / (100-1) = 9.09 اهم.

برنج. 3. طرح کالیبراسیون یک میلی آمپرمتر مغناطیسی (آمپرمتر)

شنت های میلی متری از سیم منگنین یا کنستانتان ساخته می شوند. با تشکر از بالا مقاومتاندازه شانت ها کوچک است که به آنها اجازه می دهد مستقیماً بین گیره های دستگاه در داخل یا خارج بدنه آن متصل شوند. اگر مقدار Ip جریان (بر حسب آمپر) مشخص باشد، قطر سیم شنت d (به میلی متر) از شرایط انتخاب می شود.

d >= 0.92 I p 0.5 , (2)

که طی آن چگالی جریان در شنت از 1.5 A/mm 2 تجاوز نمی کند. به عنوان مثال، یک شنت میلی‌متری با حد اندازه‌گیری Ip = 20 میلی آمپر باید از سیم با قطر 0.13 میلی‌متر ساخته شود.

با برداشتن سیمی با قطر مناسب d (به میلی متر)، طول آن (بر حسب متر) که برای ساخت یک شنت با مقاومت Rsh (بر حسب اهم) لازم است، تقریباً با فرمول پیدا می شود.

L = (1.5...1.9)d 2 * Rsh (3)

و هنگام روشن شدن دستگاه مطابق با طرح شکل، دقیقاً تنظیم می شود. 3 به صورت سری با میلی آمپر مرجع میلی آمپر.

شنت های جریان های بالا (به آمپرمتر) معمولاً از ورق منگنین ساخته می شوند. برای از بین بردن تأثیر مقاومت های تماس و مقاومت هادی های اتصال، چنین شنت ها دارای چهار گیره هستند (شکل 4، a). گیره های عظیم خارجی جریان نامیده می شوند و برای گنجاندن یک شنت در مدار جریان اندازه گیری شده عمل می کنند. گیره های داخلی پتانسیل نامیده می شوند و برای اتصال کنتور طراحی شده اند. این طرح همچنین امکان آسیب دیدن کنتور توسط جریان زیاد در صورت قطع تصادفی شنت را از بین می برد.

برای کاهش خطای اندازه گیری دما ناشی از وابستگی متفاوت به دمای مقاومت قاب کنتور و شنت، یک مقاومت منگنین Rk به صورت سری به متر متصل می شود (شکل 4، b). با افزایش مقاومت مدار کنتور، خطا کاهش می یابد. حتی نتایج بهتری با گنجاندن یک ترمیستور Rk با ضریب مقاومت دمایی منفی به دست می آید. هنگام محاسبه دستگاه با جبران دما، مقاومت R و در فرمول های محاسبه باید به عنوان مقاومت کل متر و مقاومت Rk درک شود.

برنج. شکل 4. طرح هایی برای روشن کردن یک شنت برای جریان های بالا (a) و یک عنصر جبران دما (b)

با در نظر گرفتن تأثیر شنت، مقاومت داخلی میلی‌متر (آمپرمتر)

Rma \u003d R و Rsh / (R و + Rsh). (4)

برای اطمینان از دقت کافی در طیف گسترده ای از جریان های اندازه گیری شده، دستگاه باید چندین محدودیت اندازه گیری داشته باشد. این امر با استفاده از تعدادی شنت قابل تغییر طراحی شده برای مقادیر مختلف جریان محدود کننده Ip حاصل می شود.

ضریب انتقال مقیاس N نسبت مقادیر حد بالایی دو حد اندازه گیری مجاور است. با N = 10، به عنوان مثال، در یک میلی‌متر چهار حدی با محدودیت‌های 1، 10، 100 و 1000 میلی‌آمپر، مقیاس دستگاه ساخته‌شده برای یکی از محدودیت‌ها (1 میلی آمپر) به راحتی قابل استفاده است. اندازه گیری جریان در حدود باقی مانده با ضرب قرائت در ضریب مربوطه 10، 100 یا 1000 است. در این صورت، محدوده اندازه گیری به 90 درصد محدوده قرائت می رسد که منجر به افزایش محسوس خطای اندازه گیری آن ها می شود. مقادیر فعلی که با خوانش های بخش های اولیه ترازو مطابقت دارد.

برنج. 5. مقیاس میلی‌مترهای مگنتوالکتریک چند حدی

به منظور بهبود دقت اندازه گیری در برخی از دستگاه ها، مقادیر محدود کننده جریان های اندازه گیری شده از تعدادی اعداد 1، 5، 20، 100، 500 و غیره با استفاده از یک مقیاس مشترک با چندین انتخاب می شوند. ردیف هایی از علائم عددی برای خواندن (شکل 5، a). گاهی اوقات مقادیر حدی از تعدادی اعداد 1، 3، 10، 30، 100 و غیره انتخاب می‌شوند، که امکان حذف خواندن در یک سوم اول مقیاس را فراهم می‌کند. با این حال، مقیاس باید دارای دو ردیف علامت باشد که به ترتیب در مضرب های 3 و 10 درجه بندی شده اند (شکل 5، ب).

سوئیچینگ شنت‌ها، لازم برای انتقال از یک حد اندازه‌گیری به حد دیگر، می‌تواند با استفاده از یک سوئیچ در صورت استفاده در تمام محدودیت‌های پایانه‌های ورودی مشترک (شکل 6) یا با استفاده از سیستم سوکت‌های تقسیم شده، نیمه‌ها انجام شود. که توسط یک دوشاخه فلزی سیم اندازه گیری به هم متصل می شوند (شکل 7). یکی از ویژگی های طرح های موجود در شکل. 6، b، و 7، b این است که شنت هر حد اندازه‌گیری شامل مقاومت‌های شنت سایر محدودیت‌های کمتر حساس است.

برنج. 6. طرح های میلیمتر چند حدی با سوئیچ برای محدودیت های اندازه گیری.

هنگام سوئیچ کردن تحت جریان حد اندازه گیری دستگاه، در صورتی که معلوم شود به طور خلاصه بدون شنت در مدار جریان اندازه گیری شده قرار می گیرد، آسیب به متر ممکن است. برای جلوگیری از این امر، طراحی کلیدها (شکل 6) باید انتقال از یک کنتاکت به کنتاکت دیگر را بدون قطع شدن مدار تضمین کند. بر این اساس، طراحی سوکت‌های اسپلیت (شکل 7) باید اجازه دهد که دوشاخه سیم اندازه‌گیری، هنگام روشن شدن، ابتدا با شنت و سپس با مدار متر بسته شود.

برنج. 7. طرح‌های میلی‌متر چندمحدوده‌ای با سوئیچینگ پلاگین و سوکت محدودیت‌های اندازه‌گیری.

به منظور محافظت از کنتور از اضافه بارهای خطرناک، گاهی اوقات یک دکمه Kn با یک تماس NC به موازات آن قرار می گیرد (شکل 7، b). کنتور فقط با فشار دادن دکمه در مدار قرار می گیرد. راه موثرحفاظت از کنتورهای حساس با شنت آنها (در جهت جلو) با انتخاب ویژه می باشد دیودهای نیمه هادی; با این حال، در این مورد، نقض یکنواختی مقیاس ممکن است.

در مقایسه با دستگاه‌های دارای شنت‌های قابل تعویض، دستگاه‌های چند بردی با شنت‌های جهانی قابل اطمینان‌تر هستند. یک شنت یونیورسال گروهی از مقاومت های متصل به سری است که همراه با متر تشکیل می شوند مدار بسته(شکل 8). برای اتصال به مدار مورد مطالعه از یک ترمینال منفی مشترک و یک ترمینال متصل به یکی از شیرهای شنت استفاده می شود. این دو شاخه موازی ایجاد می کند. به عنوان مثال، هنگامی که کلید B در موقعیت 2 قرار می گیرد (شکل 8، a)، یک شاخه شامل مقاومت های بخش فعال شنت است که دارای مقاومت Rsh.d = Rsh.d = Rsh.d = Rsh است. 2 + Rsh. مقاومت Rsh.d باید به گونه ای باشد که در حد جریان اندازه گیری شده Ip، کل جریان انحراف Ii از متر عبور کند. به طور کلی

Rsh.d \u003d (Rsh + Ri) (Ii / Ip). (5)

که در آن Rsh = Rsh1 + Rsh2 + Rsh3 + ... امپدانس شنت است.

شنت جهانی به طور کلی عملکرد یک شنت عامل را در حد 1 انجام می دهد که مربوط به کوچکترین مقدار حدی جریان اندازه گیری شده Iп1 است. مقاومت آن را می توان با فرمول (1) محاسبه کرد. اگر محدودیت های اندازه گیری انتخاب شده باشد Ip2 = = N12*Ip1. IP3 \u003d N23 * IP2؛ Ip4 \u003d N34 * Ip3 و غیره، سپس مقاومت بخش های جداگانه شنت با عبارات تعیین می شود:

Rsh2 + Rsh3 + Rsh4 + ... = Rsh / N12;

Rsh3 + Rsh4 + ... = Rsh/(N12*N23);

Rsh4 + ... = Rsh / (N12 * N23 * N34) و غیره. تفاوت مقاومت از دو برابری مجاور به شما امکان می دهد مقاومت اجزای جداگانه شنت Rsh1، Rsh2، Rsh3 و غیره را تعیین کنید.

برنج. 8. طرح های میلی متر چند برد با شنت جهانی

از عبارات فوق می توان دریافت که فاکتورهای انتقال N12، N23، N34 و غیره کاملاً با نسبت مقاومت های تک تک بخش های شنت تعیین می شوند و کاملاً مستقل از داده های متر هستند. بنابراین، همان شنت جهانی، متصل به موازات مترهای مختلف، محدودیت های خود را به همان تعداد بار تغییر می دهد. در این مورد، حد اندازه گیری اولیه با فرمول تعیین می شود

IP1 \u003d Ii * (Ri / Rsh + 1). (6)

از نمودارهای شکل. 8 نشان می دهد که در دستگاه های دارای شنت جهانی، محدودیت های اندازه گیری را می توان هم با کمک سوئیچ ها و هم با استفاده از سوکت های نوع معمول انتخاب کرد. قطع کنتاکت در این مدارها برای کنتور بی خطر است. اگر مقدار تقریبی جریانی که باید اندازه‌گیری شود ناشناخته است، قبل از اتصال دستگاه چند برد به مدار مورد مطالعه، بالاترین حد بالایی اندازه‌گیری باید تنظیم شود.

درجه بندی میلی آمپرمترها و آمپرمترهای مغناطیسی

کالیبراسیون یک ابزار اندازه گیری شامل تعیین ویژگی کالیبراسیون آن است، به عنوان مثال، رابطه بین مقادیر کمیت اندازه گیری شده و قرائت های دستگاه قرائت، که در قالب یک جدول، نمودار یا فرمول بیان می شود. در عمل، درجه بندی یک ابزار اشاره گر با ترسیم تقسیماتی در مقیاس آن تکمیل می شود که با مقادیر عددی خاصی از مقدار اندازه گیری شده مطابقت دارد.

برای دستگاه های مغناطیسی با مقیاس های یکنواخت، وظیفه اصلی کالیبراسیون ایجاد مطابقت تقسیم نهایی مقیاس با مقدار حدی مقدار اندازه گیری شده است که می تواند با استفاده از مداری مشابه آنچه در شکل نشان داده شده است انجام شود. 3. دستگاه کالیبره شده به پایانه های 1 و 2 متصل می شود. با رئوستات R در مداری که توسط منبع جریان مستقیم تغذیه می شود، مقدار حدی Ip جریان را روی دستگاه مرجع mA تنظیم کنید و نقطه ای را در مقیاس علامت گذاری کنید که سوزن متر منحرف می شود و اگر دستگاه مدرج دارای یک حد باشد، هر نقطه نزدیک به توقف که حرکت اشاره گر را محدود می کند می تواند به عنوان نقطه پایانی مقیاس در نظر گرفته شود. در ابزارهای چند حدی با مقیاس های چندگانه، چنین انتخاب دلخواه پایان مقیاس را می توان تنها در یک حد، که به عنوان حد اولیه در نظر گرفت، انجام داد.

اگر فلش در Ip فعلی در تقسیم نهایی مقیاس نباشد، دستگاه باید تنظیم شود. در سازهای تک محدود یا در حد اولیه یک ساز چند حدی، این تنظیم را می توان با استفاده از شنت مغناطیسی انجام داد. در غیاب دومی، تنظیم با تنظیم مقاومت شنت ها انجام می شود. اگر در جریان Ip فلش به تقسیم نهایی نرسد، مقاومت شنت Rsh باید افزایش یابد. هنگامی که فلش از مقیاس خارج می شود، مقاومت شنت کاهش می یابد.

هنگام کالیبره کردن ابزارهای چند بردی که بر اساس طرح های نشان داده شده در شکل. 6، b، 7، b و 8، شنت ها باید به ترتیب خاصی تنظیم شوند، با شروع مقاومت شنت Rsh، مربوط به بالاترین جریان محدود کننده Ip3. سپس مقاومت شنت های Rsh2 و Rsh1 به طور متوالی تنظیم می شوند. هنگام تعویض محدودیت ها، ممکن است نیاز به تعویض دستگاه مرجع باشد که حد بالای اندازه گیری آن در همه موارد باید برابر یا کمی بیشتر از مقدار حدی مقیاس مدرج باشد.

با دانستن موقعیت تقسیمات اولیه و نهایی یک مقیاس یکنواخت، تعیین موقعیت تمام تقسیمات میانی آسان است. با این حال، باید در نظر داشت که برای برخی از دستگاه های مغناطیسی، به دلیل نقص یا ویژگی های طراحی مدار اندازه گیریممکن است تناسب دقیقی بین حرکت زاویه ای اشاره گر و جریان اندازه گیری شده وجود نداشته باشد. بنابراین، توصیه می شود درجه بندی مقیاس را در چندین نقطه میانی با تغییر جریان با رئوستات R بررسی کنید. مقاومت Ro برای محدود کردن جریان در مدار عمل می کند.

کالیبراسیون باید با دستگاه کاملاً مونتاژ شده و در شرایط عملیاتی معمولی انجام شود. نقاط مرجع به دست آمده با یک مداد تیز شده (با شیشه برداشته شده از بدنه کنتور) روی سطح ترازو اعمال می شود یا با توجه به علائم ترازو ابزار موجود ثابت می شود. اگر ترازوی قدیمی کنتور غیرقابل استفاده باشد، ترازو جدیدی از کاغذ صاف ضخیم درست می کنند که با چسب مقاوم در برابر رطوبت، آن را به محل ترازو قدیمی می چسبانند. موقعیت ترازو جدید باید دقیقاً با موقعیت اشغال شده توسط ترازو قدیمی هنگام کالیبره کردن دستگاه مطابقت داشته باشد. نتایج خوببا ترسیم مقیاسی با جوهر سیاه در مقیاس بزرگ شده و به دنبال آن یک فتوکپی با اندازه مورد نیاز به دست می آیند.

در بالا بحث شد اصول کلیدرجه بندی برای ابزارهای اندازه گیری اشاره گر برای اهداف مختلف قابل استفاده است.

ویژگی های اندازه گیری جریان مستقیم

برای اندازه گیری جریان، یک دستگاه (به عنوان مثال، یک میلی متر) به صورت سری به مدار مورد مطالعه متصل می شود. این منجر به افزایش مقاومت کل مدار و کاهش جریان جریان در آن می شود. درجه این کاهش (بر حسب درصد) با ضریب نفوذ میلی‌متر تخمین زده می‌شود

Vma \u003d 100 * Rma / (Rma + Rc)،

که در آن Rц مقاومت کل مدار بین نقاط اتصال دستگاه است (به عنوان مثال، پایانه های 1 و 2 در نمودار در شکل 3).

عدد و مخرج سمت راست فرمول را در مقدار جریان در مدار I ضرب می‌کنیم و با توجه به اینکه I * Rma افت ولتاژ در میلی‌متر Uma است و I (Rma + Rc) برابر emf است. E، اقدام در طرح مورد مطالعه، به دست می آوریم

Vma \u003d 100 * Uma / E.

در یک زنجیره پیچیده (شاخه ای) تحت e. d.s. باید تنش را درک کنید حرکت بیکاربین نقاط شکستی که ابزار قرار است به آن وصل شود.

مقدار محدود کننده ولتاژ Uma افت ولتاژ دستگاه به بالا است که باعث انحراف فلش آن به نقطه انتهایی مقیاس می شود. بنابراین، حداکثر مقدار ممکن ضریب نفوذ در هنگام استفاده از این دستگاه

Bp = 100Up/E. (7)

از فرمول های فوق چنین بر می آید که e کوچکتر. d.s. E، دستگاه بیشتر بر جریان اندازه گیری شده تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، اگر Up / E \u003d 0.1، سپس Vp \u003d 10٪، یعنی روشن کردن دستگاه می تواند باعث کاهش جریان در مدار به میزان 10٪ شود. در Up/E = 0.01، کاهش جریان از 1٪ تجاوز نمی کند. بنابراین، هنگام اندازه گیری جریان فیلامنت لوله های رادیویی یا جریان امیتر ترانزیستورها، باید انتظار تغییر قابل توجهی در جریان مدار نسبت به اندازه گیری جریان های آند، صفحه یا کلکتور داشت. همچنین بدیهی است که با محدودیت های اندازه گیری یکسان، جریان اندازه گیری شده کمتر تحت تأثیر دستگاه قرار می گیرد که با ولتاژ پایین تر مشخص می شود. در میلی‌مترهای چند حدی با شنت‌های قابل تعویض (شکل 6 و 7)، در تمام محدودیت‌های اندازه‌گیری، حداکثر افت ولتاژ در سراسر دستگاه یکسان و برابر با ولتاژ انحراف کل کنتور است، یعنی Up \u003d Ui \u003d Ii / Ri، و توان مصرفی دستگاه با مقدار محدود می شود

Pp = IiUi = Ip * Ii * Ri. بر حسب میلی‌متر با شنت‌های جهانی (شکل 8)، افت ولتاژ در سراسر دستگاه فقط در حد اولیه 1 است. افزایش توان مصرفی دستگاه در (Ri + Rsh) / R و بار)، زیرا مجموع افت ولتاژ روی متر و بخش شنت متصل به آن است. بنابراین، یک دستگاه با یک شنت جهانی، ceteris paribus، تأثیر قوی تری بر رژیم مدارهای مورد مطالعه نسبت به دستگاهی با شنت سوئیچ دار دارد.

اگر مقاومت کل شنت جهانی Rsh >> Ri را در نظر بگیریم، حد پایین میلی‌متر نزدیک به Ii خواهد بود، اما در سایر محدودیت‌ها، افت ولتاژ در سراسر دستگاه ممکن است بیش از حد زیاد باشد. اگر مقاومت Rsh را کوچک در نظر بگیریم، کوچکترین جریان محدود کننده Ip1 دستگاه افزایش می یابد. بنابراین، در هر یک مورد خاصلازم است موضوع مقدار مجاز مقاومت شنت Rsh حل شود.

هنگامی که یک دستگاه مغناطیسی الکتریکی به مدار جریان ضربانی یا پالسی متصل می شود، برای اندازه گیری مولفه ثابت این جریان، باید یک خازن با ظرفیت بالا به موازات دستگاه متصل شود که مقاومت بسیار کمتری برای متناوب دارد. جزء فعلی مقاومت داخلیدستگاه Rma. به منظور از بین بردن تأثیر ظرفیت ظرفیت دستگاه نسبت به بدنه تأسیسات مورد مطالعه، محل قرارگیری دستگاه در مدارهای فرکانس بالا به گونه ای انتخاب می شود که یکی از پایانه های آن مستقیماً یا از طریق آن متصل شود. یک خازن با ظرفیت بالا به بدنه.

در برخی موارد، شنت های دائمی در مدارهای مختلف دستگاه رادیو الکترونیکی مورد مطالعه گنجانده شده است که این امکان را به وجود می آورد که با استفاده از همان متر مغناطیسی، جریان های این مدارها را به نوبه خود بدون قطع شدن کنترل کرد.

وظیفه 1. محاسبه مدار یک میلی‌متر با یک شنت جهانی (شکل 8) برای سه حد اندازه‌گیری: 0.2; 2 و 20 میلی آمپر با ضریب انتقال N = 10. دستگاه اندازه گیری دستگاه - میکرو آمپرمتر نوع M94 - دارای داده های زیر است: Ii = 150 μA = 0.15 میلی آمپر، Ri = 850 اهم، Ui = Ii / Ri = 0.128 V. برای هر حد، ولتاژ افت دستگاه در جریان محدود کننده و همچنین حداکثر تأثیر ممکن دستگاه بر جریان اندازه‌گیری شده را پیدا کنید، اگر e. d.s. E = 20 ولت.

1. در حد 1 (Ip1 = 0.2 میلی آمپر)، شنت به متر به طور کلی یک شنت جهانی است. مقاومت کل دومی، با فرمول (1)، Rsh = 2550 اهم تعیین می شود.

افت ولتاژ در سراسر دستگاه در جریان محدود Up1 = Ui = 0.128 V. حداکثر ضریب تأثیر میلی‌متر Vp1 = (Up1 / E) * 100 = 0.64٪.

2. برای حد 2 (Ip2 = 2 mA)، مقاومت بخش شنت شنت جهانی Rsh2+ Rsh3 = Rsh/N = 255 اهم است. بنابراین، مقاومت Rsh1 = Rsh - (Rsh2 + Rsh3) = 2295 اهم.

افت ولتاژ محدود کننده در دستگاه Up2 = Ii / (Ri + Rsh1) = 0.727 V. ضریب محدود کننده تأثیر Vp2 = 100 * Up2 / E = 3.63%.

3. برای محدودیت 3 (Ip3 = 20 میلی آمپر) Rsh3 = Rsh / N 2 = 25.5 اهم. Rsh2 = 255-25.5 = 229.5 اهم. Up3 \u003d IP * (Ri + Rsh1 + Rsh2) \u003d 0.761 V. Vp3 \u003d 100 * n3 / E \u003d 3.80%.

وظیفه 2. مدار یک میلی‌متر را با یک شنت جهانی برای سه حد اندازه‌گیری محاسبه کنید: 5، 50 و 500 میلی‌آمپر. متر دستگاه - یک میکرو آمپرمتر از نوع M260M - دارای داده های زیر است: Ii = 500 μA، Ri = 150 اهم. اگر اندازه گیری های 5 و 50 میلی آمپر در مدارهایی انجام شود که در آنها e. d.s. نه کمتر از 200 ولت و در حد 500 میلی آمپر - در مدار رشته ای یک لوله رادیویی که توسط باتری با emf تغذیه می شود. 6 V.

پاسخ: Rsh \u003d 16.67 اهم؛ Rsh1 = 15 اهم؛ Rsh2= 1.5 اهم; Rsh3=0.17 اهم; Up1 = 75 mV; Vp1 = 0.037%؛ Up2 = 82.5 میلی ولت؛ Vp2 = 0.041%; Up3 = 83 mV; Vp3= 1.4%.

پاسخ: 1) Rsh1 = 16.67 اهم; Rsh2 = 1.52 0m; Rsh3=0.15 اهم; 2) Rsh1 = 15.15 اهم؛ Rsh2= 1.37 اهم; Rsh3 = 0.15 اهم.

میکرو آمپرمترهای ترانزیستوری DC

در صورت نیاز به اندازه گیری جریان های بسیار کوچک، بسیار کمتر از جریان انحراف کل I و متر مغناطیسی موجود، دومی همراه با تقویت کننده DC استفاده می شود. ساده ترین و مقرون به صرفه ترین تقویت کننده های مبتنی بر ترانزیستورهای دوقطبی. تقویت جریان را می توان با روشن کردن ترانزیستورها بر اساس مدارهای با قطره چکان مشترکو یک کلکتور مشترک، اما مدار اول ترجیح داده می شود زیرا امپدانس ورودی کمتری را برای تقویت کننده فراهم می کند.

برنج. 9. طرح های میکرو آمپرمترهای DC تک ترانزیستوری

ساده ترین مدار یک میکرو آمپرمتر تک ترانزیستوری که از منبعی با emf تغذیه می شود. E \u003d 1.5 ... 4.5 V، نشان داده شده در شکل. 9a، خطوط جامد. جریان پایه Ib جریان اندازه گیری شده است، در یک مقدار اسمی مشخص که در آن، یک جریان Ik در مدار کلکتور جریان می یابد، برابر با جریان انحراف کل Ii متر I. Bst. به عنوان مثال، هنگام استفاده از یک ترانزیستور نوع GT115A با Vst = 60، و یک متر نوع M261 با جریان Ii = 500 μA، جریان نامی In = 500/60 ≈ 8.3 μA است. از آنجایی که رابطه بین جریان های Ik و Ib نزدیک به خطی است، مقیاس متر که در مقادیر جریان اندازه گیری شده کالیبره شده است، تقریباً یکنواخت خواهد بود (به استثنای یک بخش اولیه کوچک از مقیاس تا 10٪ از طول آن). با اتصال یک شنت مخصوص انتخاب شده بین پایانه های ورودی، می توان جریان اندازه گیری محدود کننده را به مقدار مناسب برای محاسبات افزایش داد (به عنوان مثال، تا 10 μA).

در مدارهای واقعی میکرو آمپرمترهای ترانزیستوری، اقداماتی برای تثبیت حالت کار و اصلاح انحرافات احتمالی آن انجام می شود. اول از همه، غیرقابل قبول است (مخصوصاً وقتی افزایش ولتاژمنبع) باز شدن مدار پایه ترانزیستور، که ممکن است در طول فرآیند اندازه گیری رخ دهد. بنابراین، پایه از طریق یک مقاومت مقاومت کوچک به امیتر متصل می شود، یا همانطور که با خط چین در شکل نشان داده شده است. 9، a، با قطب منفی منبع از طریق یک مقاومت Rb با مقاومتی در حد صدها کیلو اهم. در مورد دوم، یک ولتاژ بایاس به پایه اعمال می شود که حالت عملکرد تقویت کننده را تنظیم می کند. سپس، به منظور تنظیم جریان نامی مورد نیاز (برای مثال بالا 10 μA فرض کنید)، یک مقاومت تنظیم Rsh = (2 ... 5) R و موازی با متر (یا به صورت سری با آن) متصل می شود.

لازم به ذکر است که در صورت عدم وجود جریان اندازه گیری شده، جریان اولیه کلکتور Ik.n از متر عبور می کند و به 5-20 μA می رسد و به دلیل وجود جریان کلکتور معکوس کنترل نشده Ik.o و جریان در بیس مدار مقاومت Rb. عملکرد جریان Ik.n را می توان با صفر کردن سوزن کنتور با یک اصلاح کننده مکانیکی دستگاه جبران کرد. با این حال، انجام یک تنظیم صفر الکتریکی قبل از شروع اندازه‌گیری منطقی‌تر است، به عنوان مثال، با استفاده از یک باتری کمکی E0 و یک رئوستات R0 = (5 ... 10) رند، ایجاد یک جریان جبرانی I0 در مدار متر، برابر با مقدار، اما در جهت معکوس به فعلی Iк. n. به جای دو منبع تغذیه، می توان از یکی استفاده کرد (شکل 9، ب)، با اتصال موازی یک تقسیم کننده ولتاژ از دو مقاومت R1 و R2 با مقاومت های مرتبه صدها اهم. در این حالت، یک مدار پل DC تشکیل می شود (به روش پل برای اندازه گیری مقاومت الکتریکی مراجعه کنید)، که با تغییر مقاومت یکی از بازوها (R0) متعادل می شود.

نیاز به پیچیده کردن مدار اصلی تقویت کننده تک ترانزیستوری منجر به این واقعیت می شود که افزایش جریان

Ki = Ui/In (8)

معلوم می شود که کمتر از ضریب انتقال جریان Vst ترانزیستور مورد استفاده است. علاوه بر این، عملکرد قابل اعتماد یک میکروآمپرمتر ترانزیستوری تنها در صورتی قابل اطمینان است که Ki<< Вст.

همانطور که می دانید، پارامترهای ترانزیستور به طور قابل توجهی به دمای محیط بستگی دارد. تغییر در حالت دوم منجر به نوسانات خود به خودی (رانش) جریان معکوس کلکتور Ik.o می شود که در ترانزیستورهای ژرمانیومی به ازای هر 10 کلوین افزایش دما تقریباً 2 برابر افزایش می یابد. این باعث تغییر قابل توجهی در بهره جریان Ki و امپدانس ورودی تقویت کننده می شود که می تواند منجر به نقض کامل ویژگی های کالیبراسیون دستگاه شود. همچنین باید تغییر برگشت ناپذیر پارامترها ("پیری") ترانزیستورها را که در طول زمان مشاهده می شود در نظر گرفت که نیاز به تأیید دوره ای و اصلاح ویژگی های کالیبراسیون دستگاه ترانزیستور را ایجاد می کند.

اگر بتوان تغییر Iк.o فعلی را تا حدی با تنظیم صفر قبل از شروع اندازه گیری جبران کرد، در این صورت باید اقدامات خاصی برای تثبیت بهره Ki انجام شود. بنابراین، بایاس به پایه (شکل 9، b) از طریق یک تقسیم کننده ولتاژ از مقاومت های Rb1 و Rb2 تامین می شود و ترمیستور با ضریب مقاومت دمایی منفی گاهی اوقات به عنوان دومی استفاده می شود. ترمیستور را می توان با دیود D که موازی با مقاومت Rb1 متصل است جایگزین کرد. با افزایش دما، مقاومت معکوس دیود کاهش می یابد، که منجر به توزیع مجدد ولتاژ بین الکترودهای ترانزیستور می شود که با افزایش جریان کلکتور مقابله می کند. بازخورد منفی بین کلکتور و پایه نیز در همین جهت عمل می کند که به دلیل اتصال به کلکتور (و نه منهای منبع تغذیه) خروجی مقاومت Rb2 ظاهر می شود. موثرترین اثر با بازخورد منفی است که زمانی رخ می دهد که یک مقاومت Re در مدار امیتر قرار می گیرد.

بهبود پایداری تقویت کننده از طریق استفاده از یک بازخورد منفی به اندازه کافی عمیق منجر به نسبت کمی از ضرایب Ki/Bst می شود. بنابراین، برای به دست آوردن یک بهره Ki برابر با چند ده، لازم است یک ترانزیستور ژرمانیومی با ضریب انتقال جریان بالا برای میکرو آمپرمتر انتخاب شود: Vst = 120 ... 200.

در میکرو آمپرمترها می توان از ترانزیستورهای سیلیکونی استفاده کرد که در مقایسه با ترانزیستورهای ژرمانیومی دارای پارامترهایی هستند که هم از نظر زمان و هم در رابطه با اثرات دما پایدارتر هستند. با این حال، ضریب Bst برای ترانزیستورهای سیلیکونی معمولاً کوچک است. می توان آن را با استفاده از مدار ترانزیستور مرکب افزایش داد (شکل 9، ج). دومی دارای ضریب انتقال جریان Vst تقریبا برابر حاصلضرب ضرایب مربوط به ترانزیستورهای سازنده آن است، یعنی Vst ≈ Vst1*Vst2. با این حال، جریان کلکتور معکوس یک ترانزیستور کامپوزیت:

Ik.o ≈ Ik.o2 + Bst2*Ik.o1

به طور قابل توجهی از جریان های مربوط به اجزای آن فراتر می رود و در معرض نوسانات دمایی قابل توجه است که منجر به نیاز به تثبیت حالت تقویت کننده می شود.

هنگامی که تقویت کننده آن بر اساس یک مدار متعادل با دو ترانزیستور معمولی یا کامپوزیت ساخته شده باشد، که به طور خاص با توجه به هویت پارامترهای آنها انتخاب شده است (اول از همه، با توجه به تقریبی) دستیابی به پایداری بالایی در عملکرد میکرو آمپرمتر ترانزیستوری آسان تر است. برابری ضرایب Vst و جریان Ik.o). یک نمودار معمولی از چنین دستگاهی با عناصر تثبیت و اصلاح در شکل نشان داده شده است. 10. از آنجایی که جریانهای کلکتور اولیه ترانزیستورها تقریباً به یک اندازه به دما و ولتاژ تغذیه وابسته هستند و در جهت مخالف از کنتور عبور می کنند و یکدیگر را جبران می کنند، پایداری موقعیت صفر سوزن کنتور و یکنواختی مقیاس آن افزایش می یابد. . بازخورد منفی عمیق، ارائه شده توسط مقاومت های Re و Rb.k، پایداری بهره جریان را افزایش می دهد. مدار متعادل همچنین حساسیت میکروآمپرمتر را افزایش می دهد، زیرا جریان اندازه گیری شده پتانسیل هایی از علائم مختلف را در الکترودهای ورودی هر دو ترانزیستور ایجاد می کند. در نتیجه، مقاومت داخلی یک ترانزیستور افزایش می یابد، و دیگری کاهش می یابد، که عدم تعادل محل DC را افزایش می دهد، که در مورب آن متر I متصل است.

هنگام تنظیم یک میکرو آمپرمتر متعادل با پتانسیومتر برش Rk، پتانسیل کلکتورها برابر می شود، که با عدم خوانش کنتور در هنگام اتصال کوتاه پایانه های ورودی کنترل می شود. تنظیم صفر در حین کار توسط پتانسیومتر Rb با یکسان سازی جریان های پایه با باز بودن پایانه های ورودی انجام می شود. باید در نظر داشت که این دو تنظیم به یکدیگر وابسته هستند و هنگام اشکال زدایی دستگاه، باید چندین بار به نوبه خود تکرار شوند.

برنج. 10. مدار متعادل میکرو آمپرمتر ترانزیستوری

مقاومت ورودی میکرو آمپرمتر Rmka عمدتاً با مقاومت کل R = Rb1 + Rb2 + R6 تعیین می شود که بین پایه های ترانزیستورها عمل می کند و تقریباً (0.8 ... 0.9) * R است. تعیین دقیق آن، و همچنین جریان محدود کننده نامی در، باید به صورت تجربی انجام شود. تنظیم مقدار مورد نیاز جریان نامی با استفاده از یک زنجیر مقاومت شنت، که مقاومت آن باید هنگام تعیین مقاومت ورودی Rmka در نظر گرفته شود، راحت است.

پایداری مقاومت ورودی امکان گسترش حد اندازه گیری را در جهت کاهش حساسیت با استفاده از شنت ها فراهم می کند. مقاومت شنت مورد نیاز برای به دست آوردن حداکثر جریان اندازه گیری شده Iп،

Rsh.p \u003d Rmka * In / (Ip - In) \u003d Rmka * Ii / (Ki * Ip - Ii) (9)

با داده های عددی نشان داده شده در نمودار و استفاده از ترانزیستورهای با Vst ≈ 150، میکرو آمپرمتر متعادل دارای بهره Ki ≈ 34 است و می تواند با استفاده از یک مقاومت تنظیم کننده Rm بر جریان نامی In = 10 μA تنظیم شود. اگر لازم باشد جریان نامی تقریباً 1 میکروآمپر به دست آید، تقویت کننده با مرحله دوم تکمیل می شود، که اغلب مطابق مدار پیرو امیتر انجام می شود، که تطبیق امپدانس خروجی تقویت کننده با مقاومت کم را آسان تر می کند. از AND متر.