Dijital voltaj ve akım ölçer. Voltaj ölçümü. Ölçüm türleri ve ilkeleri. özellikler

Küçük bir Attiny13 mikrodenetleyicisine dayalı olarak neler yapılabilir? Birçok şey. Örneğin, HD44780 tipi bir ekranda görüntülenen sonuçlarla birlikte bir voltaj, akım, sıcaklık ölçer. O zaman hadi bir araya getirelim evrensel cihaz güç kaynaklarında, şarj cihazlarında, UMZCH'de ve çok yüksek doğruluk istenmeyen yerlerde modül olarak başarıyla kullanılabilen . Tahta boyutu sadece 35 x 16 mm'dir.

Attiny13 üzerinde U, I, T metre devresi

Voltaj ölçüm aralığı 0-99V, çözünürlük 0.1V.
10 mA çözünürlükle 0-9.99A akım ölçüm aralığı.
Çözünürlük 0.1C ile sıcaklık ölçüm aralığı 0-99C.
Ölçüm cihazının mevcut tüketimi 35 mA'dır.

Her şeyden önce, cihazın hangi voltaj aralığında çalışacağını bilmeniz gerekir. Bunu oluşturmak için voltaj bölücüyü hesaplamak gerekir. Örneğin, 10V'luk bir ölçüm elde etmek için bölücü 1/10 olacaktır (gerilim, taban 1V'un 10 katı olacağından x 10'u çarpıyoruz), 30V için 1/30 olacaktır ve bu böyle devam eder. Ardından programı bu aralık için yapılandırmanız gerekir. Bu 30 V'ları 640 ile çarpıyoruz ve sonucu 1023'e bölüyoruz. Ortaya çıkan sayı yaklaşık olarak programın başında yazıyor, sabit voltaj ve programın derlenmesi gerekiyor (100 V, 8.2k aralığı için).

Akım ölçümünü de benzer şekilde kurabilir, farklı bir bölücü, farklı bir aralık verebilir ve listeleyebiliriz ama onu tarif etmeyeceğim. Burada analog sıcaklık kalibrasyonu yok çünkü tamamen gereksiz görünüyordu.

Programda deneysel olarak düzeltiyoruz, bundan const temp sabiti sorumlu. Toprak ile sensör çıkışı arasındaki 1K direnç voltajı ayarlar, hatta 100 ohm'a kadar düşürülebilir.

Şema nasıl çalışır?

Ölçmek istediğimiz voltaj, kart üzerindeki V ve V + noktalarına uygulanır, GND noktasını güç kaynağının kütlesinin girişi ile ve B noktasına - kütlenin çıktısını (ölçüm yerde gerçekleşir) bağlarız. GND ve V noktaları arasında - bir şönt bağlanır. Sayaç, 7805 regülatörü üzerinden V ve V+ noktasından beslenir.TO252 paketinde regülatör için kart üzerinde yer vardır, ancak TO92 paketinde daha büyük olan 78L05 regülatörü de başarıyla kullanılabilir. Maksimum Voltaj, V ve V + noktası için belirtilebilen, normal bir 7805 için 35V'a kadar olacaktır, 78L05 için elbette daha az olacaktır, ancak 30'dan fazla olmayacaktır. Yüksek voltajları ölçmek için çip ayrı olarak doldurulmalıdır - baskı tarafında, voltaj ayar potansiyometresi altında yol kesilmeli ve A noktasına güç sağlanmalıdır. 16x2 denetleyici.

Sayacın videosu

Mikrodenetleyiciyi yanıp sönerken, pin sıfırlamayı normal bir pin olarak ayarlamanız gerekir (fusebit RSTDISBL'yi etkinleştirin). Bu işlemi gerçekleştirmeden önce, her şeyin iyi ayarlandığından, kapatıldıktan sonra sıfırlandığından ve normal bir programcının işlemciye erişimi olmadığından emin olun! Kaynaklar ve diğer tüm belgeler ve dosyalar bulunur.

için yükseltilmiş bir versiyonu dikkatinize sunmak istiyorum. laboratuvar bloğu beslenme. Önceden ayarlanmış belirli bir akım aşıldığında yükü kapatma yeteneği eklendi. Geliştirilmiş bir voltametre için bellenim mümkündür.

Dijital akım ve gerilim ölçerin şeması

Programa birkaç detay da eklendi. Kontrollerden - bir düğme ve nominal değeri 10 kilo-ohm ila 47 kilo-ohm olan değişken bir direnç. Direnci devre için kritik değildir ve gördüğünüz gibi oldukça geniş sınırlar içinde değişebilir. biraz değişti ve dış görünüş ekranda. Güç ve amper * saat gösterimi eklendi.

Açma akımı değişkeni EEPROM'da saklanır. Bu nedenle, kapattıktan sonra her şeyi yeniden yapılandırmanıza gerek kalmayacak. Geçerli ayar menüsüne girmek için düğmesine basmanız gerekir. Değişken direncin topuzunu çevirerek, rölenin kapanacağı akımı ayarlamanız gerekir. Bir transistör üzerindeki bir anahtar aracılığıyla çıkışa bağlanır. PB5 mikrodenetleyici atmega8.

Kapanma anında, ekranda ayarlanan maksimum akımın aşıldığına dair bir yazı gösterilecektir. Butona bastıktan sonra maksimum akım ayar menüsüne geri döneceğiz. Ölçüm moduna geçmek için düğmeye tekrar basmanız gerekir. çıkışa PB5 mikrodenetleyici bir log 1 verecek ve aynı zamanda röle açılacaktır. Bu akım izlemenin dezavantajları da vardır. Koruma anında çalışmaz. İşlem birkaç on milisaniye sürebilir. Çoğu deneysel cihaz için bu dezavantaj kritik değildir. İnsanlar için bu gecikme görünmez. Her şey bir anda olur. Yeni bir baskılı devre kartı geliştirilmemiştir. Cihazı tekrarlamak isteyenler biraz düzenleyebilir. baskılı devre kartıönceki sürümden. Değişiklikler önemli olmayacak.

Bir elektrik devresindeki yük, akımı amper cinsinden ölçen akımın gücü ile karakterize edilir. Kablo üzerinde izin verilen yükü kontrol etmek için bazen akım gücünün ölçülmesi gerekir. Elektrik hattı döşemek için farklı kesitlerdeki kablolar kullanılır. Kablo izin verilen değerden daha yüksek bir yükle çalışırsa ısınır ve yalıtım yavaş yavaş bozulur. Sonuç olarak, bu kablonun değiştirilmesine yol açar.

Yeni bir kablo döşendikten sonra, içinden geçen akımı tüm çalışma ile ölçmek gerekir. elektrikli aletler Ah.
Eski kablolamaya ek bir yük bağlanırsa, izin verilen sınırları aşmaması gereken akım miktarını da kontrol etmelisiniz.
İzin verilen üst sınıra eşit bir yük ile içinden geçen akımın uygunluğu kontrol edilir. Değeri, makinelerin çalışma akımının nominal değerini geçmemelidir. Aksi takdirde, devre kesici aşırı yük nedeniyle şebekenin enerjisini kesecektir.
Elektrikli cihazların çalışma modlarını belirlemek için akım ölçümü de gereklidir. Elektrik motorlarının mevcut yükünün ölçümü, yalnızca performanslarını kontrol etmek için değil, aynı zamanda cihazın çalışması sırasında büyük bir mekanik kuvvet nedeniyle oluşabilecek, izin verilenin üzerinde bir aşırı yükü tespit etmek için de yapılır.
Çalışan bir devredeki akımı ölçerseniz, servis verilebilirliği gösterecektir.
Dairedeki performans da akım ölçülerek kontrol edilir.

Mevcut güç

Akım gücüne ek olarak, akım gücü kavramı vardır. Bu parametre birim zamanda yapılan mevcut işi tanımlar. Akımın gücü, yapılan işin, bu işin yapıldığı süreye oranına eşittir. "P" harfi ile belirtilir ve watt cinsinden ölçülür.

Güç, şebeke voltajının bağlı elektrikli cihazlar tarafından tüketilen akımla çarpılmasıyla hesaplanır: P \u003d U x I. Genellikle elektrikli cihazlar, akımı belirleyebileceğiniz güç tüketimini gösterir. TV'nizin gücü 140 W ise akımı belirlemek için bu değeri 220 V'a böleriz, sonuç olarak 0,64 amper alırız. Bu maksimum akım değeridir, pratikte ekran parlaklığı azaltıldığında veya diğer ayarlar değiştirildiğinde akım daha az olabilir.

Aletlerle akım ölçümü

Tüketimi belirlemek için elektrik enerjisi tüketicilerin faaliyetlerini göz önünde bulundurarak farklı modlar, akım parametrelerini ölçebilen elektrikli ölçüm aletlerine ihtiyaç vardır.

. Ampermetreler bir devredeki akım miktarını ölçmek için kullanılır. Ölçülen devreye seri olarak dahil edilirler. Ampermetrenin iç direnci çok küçüktür, bu nedenle devrenin çalışma parametrelerini etkilemez Ampermetre ölçeği amper veya amperin diğer kesirlerinde işaretlenebilir: mikroamper, miliamper, vb. Birkaç ampermetre türü vardır: elektronik, mekanik vb.

bir elektrik devresinin akım gücü dahil olmak üzere çeşitli parametrelerini (direnç, voltaj, iletken kopması, pil uygunluğu vb.) ölçebilen elektronik ölçüm cihazıdır. İki tür multimetre vardır: dijital ve analog. Multimetrenin çeşitli ölçüm ayarları vardır.

Bir multimetre ile akım nasıl ölçülür

Multimetrenizin ölçüm aralığının ne olduğunu öğrenin. Her cihaz, ölçülen elektrik devresine karşılık gelmesi gereken belirli bir aralıkta akımı ölçmek için tasarlanmıştır. İzin verilen en yüksek ölçüm akımı talimatlarda belirtilmelidir.
Uygun ölçüm modunu seçin. Birçok multimetre, farklı modlarda çalışabilir ve farklı miktarları ölçebilir. Akım gücünü ölçmek için, akım türünü (doğrudan veya alternatif) dikkate alarak uygun moda geçmeniz gerekir.
Cihazda gerekli ölçüm aralığını ayarlayın. Üst akım sınırını beklenen değerden biraz daha yükseğe ayarlamak daha iyidir. Bu sınırı istediğiniz zaman düşürebilirsiniz. Ancak cihazı devre dışı bırakmayacağınızın garantisi olacaktır.
Kabloların test fişlerini soketlere takın. Cihaz, probları ve konektörleri olan iki kabloyla birlikte gelir. Yuvalar cihaz üzerinde işaretlenmeli veya pasaportta gösterilmelidir.

Ölçümü başlatmak için multimetreyi devreye bağlamanız gerekir. Bu durumda güvenlik kurallarına uymalı ve vücudun korunmasız bölgeleri ile akım taşıyan bölgelere dokunmamalısınız. Nem elektriği ilettiği için nemli ortamlarda ölçüm yapmayın. Ellere lastik eldiven giyilmelidir. Ölçüm için devreyi kesmek üzere iletkeni kesin ve yalıtımı her iki uçtan da sıyırın. Ardından multimetre problarını telin sıyrılmış uçlarına bağlayın ve iyi temas sağladıklarından emin olun.
Devre gücünü açın ve alet okumalarını kaydedin. Gerekirse üst ölçüm sınırını düzeltin.
Devre gücünü kapatın ve multimetrenin bağlantısını kesin.

. Elektrik devresini kesmeden akımı ölçmeniz gerekiyorsa, pens ampermetreler bu görev için mükemmel bir seçenektir. Bu cihaz çeşitli tiplerde ve farklı tasarımlarda üretilmektedir. Bazı modeller diğer devre parametrelerini de ölçebilir. ölçüm kullan akım kelepçesiçok rahat

Akım ölçme yöntemleri

Bir elektrik devresindeki akımı ölçmek için, bir ampermetrenin veya akımı ölçebilen başka bir cihazın bir terminalini akım kaynağının pozitif terminaline veya diğer terminali tüketici kablosuna bağlamak gerekir. Bundan sonra mevcut gücü ölçebilirsiniz.

Aktif bir elektrik devresi açıldığında elektrik arkı oluşabileceğinden ölçüm yaparken dikkatli olunmalıdır.

Doğrudan bir prize veya ev kablosuna bağlı elektrikli cihazların akım gücünü ölçmek için ölçüm cihazı, fazla tahmin edilen bir üst sınırla AC moduna ayarlanır. Daha sonra ölçüm cihazı faz teli kopmasına bağlanır.

Tüm bağlantı ve bağlantı kesme işleri sadece enerjisiz bir devrede gerçekleştirilebilir. Tüm bağlantılardan sonra güç uygulayabilir ve akımı ölçebilirsiniz. Bu durumda elektrik çarpmasını önlemek için akım taşıyan çıplak parçalara dokunmayın. Bu tür ölçüm yöntemleri elverişsizdir ve belirli bir tehlike oluşturur.

Cihazın versiyonuna bağlı olarak bir multimetrenin tüm fonksiyonlarını yerine getirebilen akım pensleri ile ölçüm yapmak çok daha uygundur. Bu tür kenelerle çalışmak çok kolaydır. Doğru veya alternatif akım için ölçüm modunu ayarlamak, bıyıkları yaymak ve faz telini bunlarla örtmek gerekir. O zaman bıyıkların birbiri arasındaki uyumunu kontrol etmeniz ve akımı ölçmeniz gerekir. Doğru okumalar için sadece faz teli bıyıkla kapatılmalıdır. Aynı anda iki kabloyu kapatırsanız, ölçüm çalışmayacaktır.

Pens ampermetreler yalnızca AC parametrelerini ölçmek için kullanılır. ölçmek için kullanılırsa doğru akım, bıyıklar büyük bir güçle büzülecek ve onları ayırmak ancak gücü kapatarak mümkün olacaktır.

: Bir devrede akım, gerilimle doğru, dirençle ters orantılıdır.

AKIM dır-dir kantitatif karakteristik elektrik akımı- Bu, iletkenin kesitinden birim zamanda akan elektrik miktarına eşit fiziksel bir niceliktir. Amper cinsinden ölçülür.

Bir apartman dairesindeki elektrik tesisatı için akım gücü çok büyük bir rol oynar, çünkü elektrik panosundan gelen ayrı bir hat için mümkün olan maksimum değere bağlı olarak, iletkenin kesiti ve bir meydana gelmesi durumunda elektrik kablosunu hasardan koruyan devre kesicinin maksimum akımı bağlıdır.

Bu nedenle, bölüm ve devre kesici doğru seçilmezse, basitçe devre dışı bırakılır ve daha güçlü olanla değiştirmek işe yaramaz.

Örneğin, elektrik kablolarında en yaygın kullanılan tel ve kablolar 1,5 milimetre kare kesitli bakırdan veya 2,5 milimetre alüminyumdan yapılır. Maksimum 16 amperlik bir akım veya 3 buçuk kilovattan fazla olmayan bir güç bağlantısı için tasarlanmıştır. Bu sınırları aşan güçlü elektrik tüketicileri bağlarsanız, makineyi 25 A ile değiştiremezsiniz - kablolama dayanmaz ve 2,5 metrekarelik bir bakır kabloyu ekrandan kaydırmanız gerekir. maksimum 25 A akım için tasarlanmış mm.

Elektrik akımı gücünün ölçü birimleri.

Amperlere ek olarak, elektrik akımı gücü kavramıyla da sıklıkla karşılaşırız. Bu değer, akımın birim zamanda yaptığı işi gösterir.

Güç, yapılan işin, yapıldığı zamana oranına eşittir. Güç Watt cinsinden ölçülür ve P harfi ile gösterilir. P \u003d A x B formülü ile hesaplanır yani gücü bulmak için şebeke voltajını kendisine bağlı elektrikli cihazların tükettiği akımla çarpmak gerekir, Ev aletleri, aydınlatma vb.

Elektrik tüketicilerinde, genellikle plakalarda veya pasaportta, akımı kolayca hesaplayabileceğinizi bilerek yalnızca güç tüketimi belirtilir. Örneğin, bir TV'nin güç tüketimi 110 watt'tır. Tüketilen akım miktarını bulmak için gücü gerilime böleriz 220 Volt ve 0,5 A elde ediyoruz.
Ancak bunun maksimum değer olduğunu unutmayın, gerçekte daha az olabilir çünkü TV düşük parlaklıkta ve diğer koşullar altında daha az elektrik tüketecektir.

Elektrik akımını ölçmek için aletler.

Elektrikli ev aletleri için farklı modlarda çalışmayı dikkate alarak gerçek güç tüketimini bulmak için, Ev aletleri vb. - elektrikli ölçüm aletlerine ihtiyacımız var:

Ampermetre- okuldaki uygulamalı fizik derslerinden herkes tarafından iyi bilinir (Şekil 1). Ancak günlük yaşamda ve profesyonellerde pratik olmamaları nedeniyle kullanılmazlar.
multimetre- Bu elektronik cihaz akım gücü dahil olmak üzere çeşitli ölçümler gerçekleştirir (Şekil 2). Hem elektrikçiler arasında hem de günlük yaşamda çok yaygındır. Akımı ölçmek için nasıl kullanılacağını daha önce anlattım.
test cihazı- pratik olarak bir multimetre ile aynı, ancak ekranda bölümler halinde ölçüm değerini gösteren bir ok ile elektronik kullanılmadan. Bugün nadiren görülüyorlar, ancak Sovyet döneminde yaygın olarak kullanılıyorlardı.
Ölçüm kelepçeleri elektrikçi (Resim 3), ben işimde kullanıyorum, çünkü ölçüm için iletkenin kırılmasını gerektirmiyorlar, voltaj altına girip yükü kapatmaya gerek yok. Bir zevki hızlı ve kolay bir şekilde ölçerler.

Akım nasıl doğru ölçülür?

Tüketiciler için gücü ölçmek için, bir ampermetre, test cihazı veya multimetreden bir kelepçeyi pilin artı kutbuna veya güç kaynağından veya transformatörden gelen kabloya ve ikinci kelepçeyi tüketiciye giden tele bağlamak ve DC ölçüm modunu üst maksimum sınır için bir marjla açtıktan sonra ölçümler yapmak gerekir.

Çalışan bir devreyi açarken dikkatli olun, büyüklüğü akım gücüyle artan bir ark oluşur.

Ev şebekesinden doğrudan prize veya elektrik kablosuna bağlanan tüketiciler için akımı ölçmek için ölçüm cihazı, üst sınır için bir pay ile AC ölçüm moduna geçirilir. Ardından, test cihazı veya multimetre, faz telinin kopmasına dahil edilir. Hangi aşamada okuyoruz.

Tüm çalışmalar sadece gerilim kaldırıldıktan sonra yapılmalıdır.

Her şey hazır olduktan sonra açın ve mevcut gücü kontrol edin. Açıkta kalan pimlere veya kablolara dokunmamaya dikkat edin.

Yukarıda açıklanan yöntemlerin çok uygun ve hatta tehlikeli olmadığını kabul edin!

benim oldum profesyonel aktivite Akımı ölçmek için bir elektrikçi kullanıyorum pens metre(sağdaki resimde). Genellikle bir multimetre ile aynı durumda gelirler.

Onlarla ölçüm yapmak kolaydır - açıp alternatif akım ölçüm moduna geçiriyoruz, ardından üstte bulunan bıyıkları ayırıp faz telini içeriye geçiriyoruz, ardından birbirine tam oturduğundan emin olup ölçüm yapıyoruz.

Gördüğünüz gibi, hızlı, basit ve bu şekilde gerilim altındaki akımı ölçebilirsiniz, sadece elektrik panelindeki bitişik kabloları yanlışlıkla kısa devre yapmamaya dikkat edin.

Doğru bir ölçüm için, yalnızca bir fazlı telden bir çevre yapmanız gerektiğini unutmayın, ve faz ile sıfırın birleştiği sağlam bir kabloyu etrafına sararsanız, ölçüm almak mümkün olmayacaktır!

İlgili içerik:

Ölçüm doğru akımlarçoğunlukla, ana kısmı bir manyetoelektrik ölçüm mekanizması (metre) olan manyetoelektrik galvanometreler, mikroampermetreler, miliammetreler ve ampermetreler tarafından üretilir. Bir işaret ölçerin ortak tasarımlarından birinin cihazı, Şek. 1. Sayaç, at nalı şeklinde bir mıknatıs 1 içerir. Kutup parçaları 2 ile manyetik olarak yumuşak bir malzemeden yapılmış sabit silindirik çekirdek 5 arasındaki hava boşluğunda, indüksiyon çizgileri çekirdeğin yüzeyine dik olan tek tip bir manyetik alan yaratılır. Çerçeve 4 bu boşluğa yerleştirilir, ince bir bakır yalıtımlı tel (0,02 ... 0,2 mm çapında) ile hafif bir kağıt veya alüminyum çerçeve üzerine sarılır dikdörtgen şekil. Çerçeve, eksen 6 ve ucu ölçeğin üzerinde hareket eden ok 10 ile birlikte döndürülebilir. Düz spiral yaylar 5, çerçevenin dönmesine karşı koyan bir moment yaratmanın yanı sıra çerçeveye akım sağlamaya hizmet eder. Aks ve mahfaza arasına bir yay sabitlenmiştir. İkinci yay, bir ucunda eksene ve diğer ucunda çatalı vidanın 8 eksantrik çubuğunu kaplayan düzeltici kola 7 tutturulmuştur. Bu vidayı döndürerek, işaretçi ölçeğin sıfır bölümüne ayarlanır. Karşı ağırlıklar 9, cihazın konumunu değiştirirken okun konumunu sabitlemek için ölçerin hareketli kısmını dengelemek için kullanılır.

Pirinç. 1. Manyetoelektrik ölçüm mekanizmasının cihazı.

Çerçevenin bobinlerinden geçen ölçülen akım, kalıcı mıknatısın manyetik alanı ile etkileşime girer. Yönü sol elin iyi bilinen kuralı tarafından belirlenen bu durumda oluşturulan tork, çerçevenin öyle bir açıda dönmesine neden olur ki, sabitin tekdüzeliği nedeniyle yaylar 5 büküldüğünde oluşan karşı hareket momenti ile dengelenir. manyetik alan hava boşluğunda, tork ve dolayısıyla iğnenin sapma açısı şu şekildedir: akımla orantılıçerçeve boyunca akıyor. Bu nedenle, manyetoelektrik cihazların tek tip ölçekleri vardır. Torkun değerini etkileyen diğer miktarlar - hava aralığındaki manyetik indüksiyon, dönüş sayısı ve çerçeve alanı - sabit kalır ve yayların elastik kuvveti ile birlikte metrenin hassasiyetini belirler.

Çerçeve döndürüldüğünde, alüminyum çerçevesinde akımlar indüklenir; bunların kalıcı bir mıknatıs alanıyla etkileşimi, sayacın hareketli kısmını hızla sakinleştiren bir frenleme torku oluşturur (yerleşme süresi 3 s'yi geçmez).

Sayaçlar üç elektriksel parametre ile karakterize edilir: a) ibrenin ölçeğin sonuna kadar sapmasına neden olan toplam sapma akımı Ii; b) toplam sapma gerilimi Ui, yani devresinde bir Ii akımı oluşturan sayaç çerçevesi üzerindeki gerilim; c) çerçevenin direnci olan iç direnç Ri. Bu parametreler Ohm yasası ile birbirine bağlıdır:

Radyo ölçüm cihazlarında, toplam sapma akımı genellikle 10 ... 1000 μA aralığında olan çeşitli tipte manyetoelektrik sayaçlar kullanılır. Toplam sapma akımı 50-100 μA'yı geçmeyen sayaçlar çok hassas kabul edilir.

Bazı sayaçlar, kutup parçalarının ve mıknatısın uç yüzeylerine yaklaştırılabilen veya onlardan uzaklaştırılabilen çelik levha şeklinde bir manyetik şönt ile donatılmıştır. Bu durumda, toplam manyetik akının bir kısmının şönt boyunca dallanması nedeniyle çerçeveye etki eden manyetik akıdaki bir değişiklik nedeniyle toplam sapma I akımı küçük bir aralıkta azalacak veya artacaktır.

Çoğu sayaç için toplam sapma gerilimi Ui, 30-300 mV aralığındadır. R çerçevesinin direnci ve çerçevenin çevresine, dönüş sayısına ve telin çapına bağlıdır. Sayaç ne kadar hassas olursa, çerçevesindeki ince telin dönüşü o kadar fazla olur ve direnci o kadar artar. Daha güçlü mıknatıslar, çerçevesiz çerçeveler, küçük bir karşı etki momentine sahip yaylar ve hareketli parçanın çatlaklar üzerinde askıya alınması (iki ince iplik) kullanılarak sayaçların hassasiyetinde bir artış da elde edilir.

Çerçevesiz çerçeveli hassas sayaçlarda, çerçeveden geçen akımın etkisi altında sapan ok, denge konumunda durmadan önce bir dizi salınım yapar. Okun yerleşme süresini azaltmak için çerçeve, binlerce veya yüzlerce ohm'luk bir dirence sahip bir dirençle şöntlenir. İkincisinin rolü bazen tarafından oynanır. devre şeması cihaz çerçeveye paralel bağlanır.

Hareketli çerçeveli sayaçlar, okun 90-100 ° 'ye kadar tam sapma açısını elde etmenizi sağlar. Küçük boyutlu sayaçlar bazen sabit bir çerçeve ve gösterge ile aynı eksen üzerine monte edilmiş hareketli bir mıknatıs ile yapılır. Bu durumda okun tam sapma açısını 240°'ye çıkarmak mümkündür.

Çok küçük akımları (0,01 μA'dan az) ve voltajları (1 μV'den az) ölçmek için kullanılan özellikle hassas sayaçlara galvanometreler denir. Karşılaştırma yöntemleriyle ölçüm yaparken genellikle boş göstergeler (devrede akım veya voltaj olmadığının göstergeleri) olarak kullanılırlar. Okuma yöntemine göre işaretçi ve ayna galvanometreleri ayırt edilir; ikincisinde, ölçekteki referans risk, cihazın hareketli parçasına monte edilmiş bir ışık huzmesi ve bir ayna kullanılarak oluşturulur.

Manyetoelektrik sayaçlar sadece doğru akımda ölçümler için uygundur. Çerçevedeki akımın yönündeki bir değişiklik, torkun yönünde bir değişikliğe ve okun sapmasına yol açar. ters taraf. Sayaç, frekansı 5-7 Hz'e kadar olan bir alternatif akım devresine bağlandığında, ok bu frekansla ölçeğin sıfır çevresinde sürekli olarak salınır. Daha yüksek bir akım frekansında, hareket eden sistemin ataletinden dolayı akım değişikliklerini takip edecek zamanı yoktur ve ibre sıfır konumunda kalır. Sayaçtan titreşimli bir akım akarsa, okun sapması bu akımın sabit bileşeni tarafından belirlenir. Okun titremesini ortadan kaldırmak için sayaç bir kondansatörle şöntlenir geniş kapasite.

Yönü değişmeyen bir DC devresinde çalışmak üzere tasarlanmış sayaçlar, uçlarından biri sıfır bölmeli olan tek taraflı bir skalaya sahiptir. Okun doğru sapmasını elde etmek için, akımın çerçeve boyunca "+" işaretli terminalden "-" işaretli terminale doğru akması gerekir. Yönü değişebilen DC devrelerinde çalışmak üzere tasarlanmış sayaçlar, sıfır bölümü genellikle ortada bulunan iki taraflı bir ölçekle donatılmıştır; cihazda akım “+” terminalinden “-” terminaline geçtiğinde ok sağa sapar.

Manyetoelektrik sayaçlar, mevcut Iu'nun 10 katına kadar kısa süreli aşırı yüke ve uzun süreli aşırı yükün 3 katına kadar dayanabilir. Dış manyetik alanlara karşı hassas değildirler (güçlü bir iç manyetik alanın varlığından dolayı), ölçümler sırasında çok az güç tüketirler ve tüm doğruluk sınıflarında gerçekleştirilebilirler.

üzerindeki ölçümler için alternatif akım manyetoelektrik sayaçlar, yarı iletken, elektronik, fotoelektrik veya termal dönüştürücüler ile birlikte kullanılır; Birlikte doğrultucu, elektronik, fotovoltaik veya termoelektrik cihazları oluştururlar.

Ölçüm aletleri bazen hem doğru akımları hem de 2,5 kHz'e kadar frekansa sahip rms alternatif akımları doğrudan ölçmek için uygun olan elektromanyetik, elektrodinamik ve ferrodinamik metreler kullanır. Bununla birlikte, bu tür sayaçlar, ölçümler sırasında hassasiyet, doğruluk ve güç tüketimi açısından manyetoelektrik sayaçlardan önemli ölçüde daha düşüktür. Ek olarak, ilk kısımda sıkıştırılmış düzensiz bir ölçeğe sahiptirler ve manyetik kalkanların kullanılması gerekenleri zayıflatmak ve cihazların tasarımını zorlaştırmak için harici manyetik alanların etkilerine karşı hassastırlar.

Manyetoelektrik sayaçların elektriksel parametrelerinin belirlenmesi

Bir manyetoelektrik cihazın metresi olarak bilinmeyen tipte bir ölçüm mekanizması kullanıldığında, ikincisinin parametreleri - toplam sapma akımı Ii ve iç direnç Ri - ampirik olarak belirlenmelidir.

Pirinç. 2. Ölçüm şemaları elektriksel parametreler manyetoelektrik metre

Çerçeve direnci R ve, gerekli ölçüm limitine sahip bir ohmmetre ile yaklaşık olarak ölçülebilir. Son derece hassas sayaçları kontrol ederken dikkatli olunmalıdır, çünkü yüksek akım bir ohmmetre onlara zarar verebilir. Çok limitli bir pil ohmmetresi kullanılıyorsa, ölçüm, ohmmetre güç kaynağı devresindeki akımın en küçük olduğu en yüksek direnç sınırından başlatılmalıdır. Diğer sınırlara geçişe, yalnızca gösterge ibresinin ölçeğin dışına çıkmasına neden olmazsa izin verilir.

Yeterince doğru bir şekilde, sayacın parametreleri, Şekil 1'deki şemaya göre belirlenebilir. 2, bir. Devre, sabit bir voltaj kaynağı B'den, devredeki akımı sınırlamaya yarayan direnç R1 üzerinden beslenir. Rheostat R2, sayaç iğnesinin sapmasını ve tam ölçekte elde eder. Aynı zamanda, akım Ii'nin değeri örnek (referans) mikroampermetreye (miliammetre) μA göre sayılır. yüksek sınıf konulara göre doğruluk; bu tür cihazlar ve önlemler referans olarak adlandırılacaktır). Ardından, sayaçtan geçen akımın ortak devredeki akıma göre tam olarak iki kat azaltıldığı direnci değiştirilerek, sayaca paralel olarak bir referans direnç kutusu Ro bağlanır. Bu, Ro = R direncinde gerçekleşecek ve. Bir direnç deposu yerine, herhangi bir değişken direnci kullanabilir, ardından direncini Ro = R ölçebilir ve bir ohmmetre veya bir DC köprüsü kullanabilirsiniz. Regüle edilmemiş bir rezistörü, tercihen beklenen R direncine yakın, bilinen bir R direncine sahip sayaca paralel bağlamak da mümkündür ve; daha sonra ikincisinin değeri formülle belirlenir

R ve \u003d (I / I1 - 1) * R,

I ve I1, sırasıyla μA ve I cihazları tarafından ölçülen akımlardır.

AND ölçerin αp bölümleri içeren tekdüze bir ölçeği varsa, Şekil 1'de gösterilen devreyi uygulayabilirsiniz. 2b. Metrenin istenen parametreleri aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

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

burada U, voltmetre V tarafından ölçülen besleme gerilimidir, α1 ve α2, B anahtarı sırasıyla 1 ve 2 konumlarına ayarlandığında sayaç ölçeğindeki okumalardır ve R1 ve R2, yaklaşık olarak aynı mezheplerde alınan dirençlerin bilinen dirençleridir. Ölçüm hatası ne kadar küçükse, α1 okuması ölçeğin sonuna o kadar yakındır, bu da uygun bir direnç seçimi ile elde edilir.

Manyetoelektrik miliampermetreler ve ampermetreler

Doğrudan bağlantılı manyetoelektrik sayaçlar elektrik devreleri sadece toplam sapma akımı Ii'ye eşit bir ölçüm limitine sahip DC mikroampermetreler olarak kullanılabilir. Ölçüm sınırını genişletmek için, metre Ve şönte paralel olarak akım devresine bağlanır - düşük dirençli bir direnç Rsh (Şekil 3); bu durumda, ölçülen akımın sadece bir kısmı sayaçtan akacaktır ve ne kadar küçük olursa, direnç Rsh, metrenin direncine kıyasla o kadar düşük olur. Elektronik ölçümlerde, doğru akımları ölçmek için gereken maksimum sınır nadiren 1000 mA'yı (1 A) aşar.

Ölçülen akım Ip'nin seçilen sınır değerinde, toplam sapma akımı Ii sayaçtan akmalıdır; bu şönt direncinde gerçekleşecek

Rsh \u003d R ve: (Ip / Ii - 1). (1)

Örneğin Ip = 0,2 mA ve Ri = 900 Ohm parametrelerine sahip M260 tipi mikroampermetrenin ölçüm limitini Ip = 20 mA değerine genişletmek gerekirse, direnci Rsh = 900 / (100-1) = 9,09 Ohm olan bir şönt kullanmak gerekir.

Pirinç. 3. Bir manyetoelektrik miliammetrenin (ampermetre) kalibrasyon şeması

Miliammetreler için şöntler manganin veya konstantan telden yapılır. sayesinde yüksek özdirençşöntlerin boyutları küçüktür, bu da onları doğrudan cihazın kasasının içindeki veya dışındaki kelepçeleri arasına bağlamayı mümkün kılar. Akım Ip'nin değeri biliniyorsa (amper cinsinden), şönt telin d çapı (milimetre cinsinden) koşuldan seçilir

d >= 0,92 ben p 0,5 , (2)

şanttaki akım yoğunluğunun 1,5 A/mm2'yi geçmediği süre boyunca. Örneğin ölçüm limiti Ip=20 mA olan bir miliampermetre şöntü 0,13 mm çapında telden yapılmalıdır.

Direnci Rsh (ohm cinsinden) olan bir şönt üretimi için gerekli olan d çapına (milimetre cinsinden) uygun bir tel topladıktan sonra, uzunluğu (metre cinsinden) yaklaşık olarak formülle bulunur.

L = (1,5...1,9)d 2 * Rsh (3)

ve şekil l'deki şemaya göre cihaz açıldığında tam olarak ayarlanır. 3 referans miliampermetre mA ile seri olarak.

Yüksek akımlar (ampermetrelere) için şöntler genellikle sac manganinden yapılır. Temas dirençlerinin ve bağlantı iletkenlerinin dirençlerinin etkisini ortadan kaldırmak için, bu tür şöntlerin dört kelepçesi vardır (Şekil 4, a). Harici masif kelepçelere akım denir ve ölçülen akımın devresine bir şönt dahil etmeye hizmet eder. Dahili kıskaçlara potansiyel denir ve sayacı bağlamak için tasarlanmıştır. Bu tasarım aynı zamanda şantın kazara bağlantısının kesilmesi durumunda yüksek akım nedeniyle sayacın hasar görme olasılığını da ortadan kaldırır.

Sayaç çerçevesi ve şönt direncinin farklı sıcaklığa bağlılığının neden olduğu sıcaklık ölçüm hatasını azaltmak için, sayaca seri olarak bir manganin rezistörü Rk bağlanır (Şekil 4, b); sayaç devresinin direnci arttıkça hata birçok kez azalır. Negatif sıcaklık direnç katsayısına sahip bir termistör Rk dahil edilerek daha da iyi sonuçlar elde edilir. Sıcaklık kompanzasyonlu bir cihaz hesaplanırken, direnç R ve hesaplama formüllerinde metrenin toplam direnci ve direnç Rk olarak anlaşılmalıdır.

Pirinç. Şekil 4. Yüksek akımlar (a) için bir şöntü ve bir sıcaklık kompanzasyon elemanını (b) açma şemaları

Şönt etkisi dikkate alındığında, miliampermetrenin (ampermetre) iç direnci

Rma \u003d R ve Rsh / (R ve + Rsh). (4)

Çok çeşitli ölçülen akımlarda yeterince yüksek doğruluk sağlamak için, cihazın birkaç ölçüm limiti olmalıdır; bu, sınır akımı Ip'nin farklı değerleri için tasarlanmış bir dizi değiştirilebilir şönt kullanılarak elde edilir.

N ölçeğinin geçiş faktörü, iki bitişik ölçüm limitinin üst limit değerlerinin oranıdır. N = 10 ile, örneğin 1, 10, 100 ve 1000 mA limitli dört limitli bir miliampermetrede olduğu gibi, limitlerden biri (1 mA) için yapılan cihazın ölçeği, okunan değer 10, 100 veya 1000'in uygun çarpanı ile çarpılarak kalan limitlerdeki akımları ölçmek için kolayca kullanılabilir. Bu durumda, ölçüm aralığı okuma aralığının %90'ına ulaşacak ve bu da ölçeklerin ilk bölümlerindeki okumalara karşılık gelen akımların bu değerlerinin ölçüm hatalarında gözle görülür bir artış.

Pirinç. 5. Çok limitli manyetoelektrik miliampermetrelerin terazileri

Bazı cihazlarda ölçümlerin doğruluğunu artırmak için, ölçülen akımların sınır değerleri, okuma için birkaç sıra sayısal işaret içeren ortak bir ölçek kullanılarak 1, 5, 20, 100, 500 vb. sayılardan seçilir (Şekil 5, a). Bazen sınır değerler, ölçeğin ilk üçte birinde okumayı dışlamayı mümkün kılan 1, 3, 10, 30, 100 vb. sayılardan seçilir; ancak ölçekte sırasıyla 3 ve 10'un katları olarak derecelendirilmiş iki sıra işaret bulunmalıdır (Şekil 5, b).

Bir ölçüm sınırından diğerine geçiş için gerekli olan şöntlerin değiştirilmesi, ortak giriş terminallerinin tüm sınırlarında kullanıldığında bir anahtar aracılığıyla (Şekil 6) veya yarıları ölçüm kablosunun metal bir fişiyle birbirine bağlanan bir ayrık soket sistemi kullanılarak gerçekleştirilebilir (Şekil 7). Şekil 1'deki şemaların bir özelliği. Şekil 6, b ve 7, b, her bir ölçüm limitinin şöntünün diğer, daha az hassas limitlerin şönt dirençlerini içermesidir.

Pirinç. 6. Ölçüm limitleri için anahtarlı çok limitli miliampermetre şemaları.

Cihazın ölçüm limitinin akımı altında geçiş yaparken, ölçülen akımın devresinde şönt olmadan kısa bir süre dahil olduğu ortaya çıkarsa, sayacın hasar görmesi mümkündür. Bunu önlemek için, anahtarların tasarımı (Şekil 6), devreyi kesmeden bir kontaktan diğerine geçişi sağlamalıdır. Buna göre, ayrık soketlerin tasarımı (Şekil 7), ölçüm kablosunun fişinin açıldığında şönt ve ardından sayaç devresi ile kapanmasına izin vermelidir.

Pirinç. 7. Ölçüm limitlerinin fiş ve priz anahtarlamalı çok limitli miliampermetre şemaları.

Sayacı tehlikeli aşırı yüklenmelerden korumak için, bazen NC kontağı olan bir Kn düğmesi buna paralel olarak yerleştirilir (Şekil 7, b); sayaç sadece butona basıldığında devreye girer. Etkili yol hassas sayaçların korunması, onları özel olarak seçilmiş şöntleme (ileri yönde) ile yapılır. yarı iletken diyotlar; ancak bu durumda ölçeğin tekdüzeliğinin ihlali mümkündür.

Değiştirilebilir şantlara sahip cihazlarla karşılaştırıldığında, evrensel şöntlere sahip çok menzilli cihazlar operasyonda daha güvenilirdir. Üniversal bir şönt, metre ile birlikte bir seri bağlı direnç grubu oluşturur. kapalı devre(Şek. 8). İncelenen devreye bağlanmak için ortak bir negatif terminal ve şönt musluklarından birine bağlı bir terminal kullanılır. Bu, iki paralel dal oluşturur. Örneğin, B anahtarı 2 konumuna ayarlandığında (Şekil 8, a), bir kol, şöntün Rsh.d = Rsh.d = Rsh.d = Rsh.2 + Rsh direncine sahip aktif bölümünün dirençlerini içerir. Direnç Rsh.d, ölçülen akım Ip sınırında, toplam sapma akımı Ii metre boyunca akacak şekilde olmalıdır. Genel olarak

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

burada Rsh = Rsh1 + Rsh2 + Rsh3 + ... şantın empedansıdır.

Bir bütün olarak üniversal şönt, ölçülen akım Ip1'in en küçük sınır değerine karşılık gelen limit 1'de çalışan bir şönt işlevini yerine getirir; direnci formül (1) ile hesaplanabilir. Ölçüm limitleri seçilirse Ip2 = = N12*Ip1; IP3 \u003d N23 * IP2; Ip4 \u003d N34 * Ip3, vb., daha sonra şantın ayrı bölümlerinin direnci aşağıdaki ifadelerle belirlenir:

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

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

Rsh4 + ... = Rsh / (N12 * N23 * N34), vb. İki bitişik eşitlikten direnç farkı, şönt Rsh1, Rsh2, Rsh3, vb.'nin ayrı bileşenlerinin direncini belirlemenizi sağlar.

Pirinç. 8. Üniversal şöntlere sahip çok aralıklı miliampermetre şemaları

Yukarıdaki ifadelerden N12, N23, N34 vb. geçiş faktörlerinin tamamen şantın ayrı bölümlerinin dirençlerinin oranı ile belirlendiği ve sayaç verilerinden tamamen bağımsız olduğu görülebilir. Bu nedenle, farklı sayaçlara paralel bağlanan aynı evrensel şant, sınırlarını aynı sayıda değiştirecektir; bu durumda, ilk ölçüm limiti formülle belirlenir.

Ip1 \u003d Ii * (Ri / Rsh + 1). (6)

Şek. Şekil 8, üniversal şöntlü cihazlarda, ölçüm sınırlarının hem anahtarların yardımıyla hem de normal tipteki prizlerle seçilebileceğini göstermektedir. Bu devrelerde kontağın kesilmesi sayaç için güvenlidir. Ölçülecek akımın yaklaşık değeri bilinmiyorsa, çok kademeli cihazı incelenen devreye bağlamadan önce, en yüksek ölçüm üst sınırı ayarlanmalıdır,

Manyetoelektrik miliampermetreler ve ampermetrelerin mezuniyeti

Bir ölçüm cihazının kalibrasyonu, kalibrasyon özelliğinin, yani ölçülen miktarın değerleri ile okuma cihazının tablo, grafik veya formül şeklinde ifade edilen okumaları arasındaki ilişkinin belirlenmesinden oluşur. Uygulamada, bir işaretçi aletin derecelendirmesi, ölçeğinde ölçülen değerin belirli sayısal değerlerine karşılık gelen bölümler çizilerek tamamlanır.

Tekdüze ölçeklere sahip manyetoelektrik cihazlar için, kalibrasyonun ana görevi, ölçeğin son bölümünün, Şekil 1'de gösterilene benzer bir devre kullanılarak yapılabilen, ölçülen değerin sınır değerine karşılık gelmesini sağlamaktır. 3. Kalibre edilen alet 1 ve 2 numaralı terminallere bağlanır. Bir doğru akım kaynağı tarafından beslenen bir devrede bir reosta R ile, referans cihaz mA üzerindeki akım Ip'nin sınır değerini ayarlayın ve ölçekte ölçüm iğnesinin saptığı noktayı Ve işaretleyin. Kalibre edilen aletin bir sınırı varsa, o zaman okun hareketini sınırlayan durma noktasına yakın herhangi bir nokta ölçeğin bitiş noktası olarak alınabilir. Birden çok skalaya sahip multilimit enstrümanlarda, ölçeğin sonunun böylesine keyfi bir seçimi, ilk sınır olarak alınan yalnızca bir limitte yapılabilir.

Mevcut Ip'deki ok, ölçeğin son bölümünde değilse, cihaz ayarlanmalıdır. Tek limitli cihazlarda veya çok limitli bir enstrümanın başlangıç sınırında, bu ayar bir manyetik şant kullanılarak yapılabilir. İkincisinin yokluğunda, şöntlerin dirençleri ayarlanarak ayarlama yapılır. Mevcut Ip'de ok son bölüme ulaşmazsa, şönt Rsh'nin direnci artırılmalıdır; ok ölçeğin dışına çıktığında şantın direnci azalır.

Şek. 6, b, 7, b ve 8, şöntler, en yüksek sınırlayıcı akım Ip3'e karşılık gelen şönt direnci Rsh'den başlayarak belirli bir sırayla ayarlanmalıdır; daha sonra Rsh2 ve Rsh1 şöntlerinin dirençleri art arda ayarlanır. Limitleri değiştirirken, üst ölçüm limiti her durumda kademeli ölçeğin limit değerine eşit veya biraz üzerinde olması gereken referans cihazının değiştirilmesi gerekebilir.

Tekdüze bir ölçeğin ilk ve son bölümlerinin konumlarını bilmek, tüm ara bölümlerin konumlarını belirlemek kolaydır. Bununla birlikte, bazı manyetoelektrik cihazlar için tasarım kusurları veya özellikleri nedeniyle akılda tutulmalıdır. ölçüm devresi ibrenin açısal hareketi ile ölçülen akım arasında tam bir orantı olmayabilir. Bu nedenle, akımı bir reostat R ile değiştirerek birkaç ara noktada ölçek derecelendirmesinin kontrol edilmesi önerilir. Direnç Ro, devredeki akımı sınırlamaya yarar.

Kalibrasyon, alet tamamen monte edilmiş halde ve normal çalışma koşulları altında yapılmalıdır. Ortaya çıkan referans noktaları, keskinleştirilmiş bir kalemle (metrenin kasasından cam çıkarılarak) ölçeğin yüzeyine uygulanır veya mevcut alet ölçeğinin işaretlerine göre sabitlenir. Sayacın eski ölçeği kullanılamıyorsa, kalın düz kağıttan yeni bir ölçek yapılır ve eski ölçeğin yerine neme dayanıklı yapıştırıcı ile yapıştırılır. Yeni ölçeğin konumu, aleti kalibre ederken eski ölçeğin işgal ettiği konuma kesinlikle karşılık gelmelidir. İyi sonuçlar Büyütülmüş bir ölçekte siyah mürekkeple bir ölçek çizilerek ve ardından gerekli boyutta bir fotokopi çekilerek elde edilir.

Yukarıda tartışılan Genel İlkeler derecelendirmeler, çeşitli amaçlar için ibreli ölçüm aletlerine uygulanabilir.

Doğru akım ölçümünün özellikleri

Akımı ölçmek için, incelenen devreye seri olarak bir cihaz (örneğin bir miliampermetre) bağlanır; bu, devrenin toplam direncinde bir artışa ve içinde akan akımda bir azalmaya yol açar. Bu düşüşün derecesi (yüzde olarak) miliammetrenin etki katsayısı ile tahmin edilir.

Vma \u003d 100 * Rma / (Rma + Rc),

burada Rц, cihazın bağlantı noktaları arasındaki devrenin toplam direncidir (örneğin, Şekil 3'teki diyagramdaki terminal 1 ve 2).

Formülün sağ tarafındaki pay ve paydayı I devresindeki akımın değeri ile çarpmak ve I * Rma'nın miliammetre Uma'daki voltaj düşüşü olduğu ve I (Rma + Rc) emf'ye eşit olduğu göz önüne alındığında. E, incelenen şemaya göre hareket ederek, elde ederiz

Vma \u003d 100 * Uma / E.

e altında karmaşık (dallı) bir zincirde. d.s. Gerginliği anlamalısın boş hareket aletin bağlanacağı kırılma noktaları arasında.

Uma geriliminin sınır değeri, okunun ölçeğin bitiş işaretine sapmasına neden olan Yukarı cihaz boyunca gerilim düşüşüdür. Bu nedenle, bu cihazı kullanırken etki katsayısının mümkün olan maksimum değeri

Bp = 100Yukarı/E. (7)

Yukarıdaki formüllerden, e'nin daha küçük olduğu anlaşılmaktadır. d.s. E, cihaz ölçülen akımı ne kadar çok etkiler. Örneğin, Yukarı / E \u003d 0,1 ise, o zaman Vp \u003d %10, yani. cihazın açılması devredeki akımın %10 düşmesine neden olabilir; Up/E = 0.01'de akımdaki azalma %1'i geçmez. Bu nedenle, radyo tüplerinin filaman akımını veya transistörlerin yayıcı akımını ölçerken, devredeki akımda anot, ekran veya toplayıcı akımlarını ölçerken olduğundan çok daha büyük bir değişiklik beklenmelidir. Ayrıca, aynı ölçüm limitleri ile ölçülen akımın, daha düşük bir Up voltajı ile karakterize edilen cihazdan daha az etkilendiği de açıktır. Değiştirilebilir şantlara sahip çok limitli miliampermetrelerde (Şekil 6 ve 7), tüm ölçüm limitlerinde, cihazdaki maksimum voltaj düşüşü aynıdır ve ölçüm cihazının toplam sapma voltajına eşittir, yani.

Pp = IiUi = Ip * Ii * Ri. Üniversal şöntlü miliampermetrelerde (Şekil 8), cihaz üzerindeki gerilim düşümü sadece 1'in başlangıç sınırında Ii*Ii'ye eşittir. Diğer sınırlarda, sayaç ve şantın ona seri bağlı kesiti boyunca gerilim düşümlerinin toplamı olduğu için (cihazın tükettiği güçte (Ri + Rsh)/Ri kat artışla) Up ≈ Ii*(Rp + Rsh) değerine kadar yükselir. Bu nedenle, evrensel şantlı bir cihaz, ceteris paribus, incelenen devrelerin rejimi üzerinde anahtarlamalı şöntlü bir cihazdan daha güçlü bir etkiye sahiptir.

Üniversal şönt Rsh >> Ri'nin toplam direncini alırsak, o zaman miliammetrenin alt sınırı Ii'ye yakın olacaktır, ancak diğer sınırlarda cihazdaki voltaj düşüşü aşırı büyük olabilir. Rsh direncini küçük alırsak, cihazın en küçük sınırlayıcı akımı Ip1 artacaktır. Bu nedenle, her birinde özel durumşönt direnci Rsh'nin izin verilen değeri sorununu çözmek gerekir.

Darbeli veya darbeli bir akım devresine bir manyetoelektrik cihaz bağlandığında, bu akımın sabit bileşenini ölçmek için, alternatif akım bileşeni için çok daha düşük bir dirence sahip olan cihaza paralel olarak yüksek kapasiteli bir kapasitör bağlamak gerekir. iç direnç cihaz Rm. Cihazın kapasitansının incelenen tesisin gövdesine göre etkisini ortadan kaldırmak için, cihazın yüksek frekanslı devrelere dahil edildiği yer, terminallerinden biri doğrudan veya yüksek kapasiteli bir kapasitör aracılığıyla gövdeye bağlanacak şekilde seçilir.

Bazı durumlarda, incelenen radyo-elektronik cihazın çeşitli devrelerine kalıcı şöntler dahil edilir, bu da aynı manyetoelektrik ölçeri kullanarak bu devrelerdeki akımları sırayla kesmeden kontrol etmeyi mümkün kılar.

Görev 1. Üç ölçüm limiti için evrensel bir şönt (Şekil 8) ile bir miliampermetrenin devresini hesaplayın: 0.2; 2 ve 20 mA, geçiş faktörü N = 10. Cihazın ölçüm cihazı - M94 tipi mikroampermetre - aşağıdaki verilere sahiptir: Ii = 150 μA = 0,15 mA, Ri = 850 Ohm, Ui = Ii / Ri = 0,128 V. Her limit için, sınırlama akımında cihazdaki voltaj düşüşünü ve ayrıca e ise, cihazın ölçülen akım üzerindeki maksimum olası etkisini bulun. d.s. E = 20 V

1. Limit 1'de (Ip1 = 0,2 mA), metreye giden şönt bir bütün olarak evrensel bir şönttür. İkincisinin toplam direnci, formül (1) ile belirlenir, Rsh = 2550 Ohm.

Up1 = Ui = 0,128 V sınırlama akımında cihazdaki voltaj düşüşü. Miliampermetrenin olası maksimum etki katsayısı Vp1 = (Up1 / E) * 100 = %0,64.

2. Limit 2 için (Ip2 = 2 mA), üniversal şantın şönt bölümünün direnci Rsh2+ Rsh3 = Rsh/N = 255 Ohm'dur. Bu nedenle direnç Rsh1 = Rsh - (Rsh2 + Rsh3) = 2295 Ohm'dur.

Cihaz boyunca sınırlayıcı voltaj düşüşü Up2 = Ii / (Ri + Rsh1) = 0,727 V. Sınırlayıcı etki katsayısı Vp2 = 100 * Up2 / E = %3,63.

3. Limit 3 için (Ip3 = 20 mA) Rsh3 = Rsh / N 2 = 25,5 Ohm; Rsh2 = 255-25,5 = 229,5 Ohm; Up3 \u003d Ip * (Ri + Rsh1 + Rsh2) \u003d 0,761 V; Vp3 \u003d 100 * n3 / E \u003d %3,80.

Görev 2. Üç ölçüm limiti için evrensel şöntlü bir miliampermetrenin devresini hesaplayın: 5, 50 ve 500 mA. Cihazın metresi - M260M tipi bir mikroampermetre - aşağıdaki verilere sahiptir: Ii = 500 μA, Ri = 150 Ohm. Aşağıdaki devrelerde 5 ile 50 mA arasında ölçümler yapılıyorsa, cihazın ölçülen akım üzerindeki etkisini belirleyin. d.s. 200 V'tan az değil ve 500 mA sınırında - emf'li bir pille çalışan bir radyo tüpünün filaman devresinde. 6 V.

Cevap: Rsh \u003d 16.67 Ohm; Rsh1 = 15 Ohm; Rsh2= 1,5 Ohm; Rsh3=0,17 Ohm; Yukarı1 = 75 mV; Vp1 = %0,037; Yukarı2 = 82,5 mV; Vp2 = %0,041; Up3 = 83 mV; Vp3= %1,4.

Cevap: 1) Rsh1 = 16,67 Ohm; Rsh2 = 1,52 0m; Rsh3=0,15 Ohm; 2) Rsh1 = 15,15 Ohm; Rsh2= 1,37 Ohm; Rsh3 = 0,15 Ohm.

DC transistörlü mikroampermetreler

Toplam sapma akımından çok daha düşük olan çok küçük akımları ölçmek gerekirse I ve mevcut manyetoelektrik ölçer, ikincisi bir DC amplifikatörü ile birlikte kullanılır. En basit ve en ekonomik olanı, şuna dayalı amplifikatörlerdir: çift kutuplu transistörler. Akım amplifikasyonu, transistörleri devrelere göre açarak elde edilebilir. ortak yayıcı ve ortak bir toplayıcı, ancak birinci devre tercih edilir çünkü amplifikatör için daha düşük bir giriş empedansı sağlar.

Pirinç. 9. Tek transistörlü DC mikroampermetre şemaları

Emf'li bir kaynakla çalışan tek transistörlü bir mikroampermetrenin en basit devresi. E \u003d 1,5 ... 4,5 V, Şek. 9a, düz çizgiler. Temel akım Ib, ölçülen akımdır ve bunun belirli bir nominal değerinde, kollektör devresinde Ik akımı akar ve sayaç I'in toplam sapma akımı Ii'ye eşittir. Örneğin, Vst = 60 olan GT115A tipi bir transistör ve Ii = 500 μA akımlı M261 tipi bir sayaç kullanırken, nominal akım In = 500/60 ≈ 8,3 μA. Ik ve Ib akımları arasındaki ilişki doğrusala yakın olduğundan, ölçülen akımın değerlerinde kalibre edilen ölçüm cihazının ölçeği neredeyse tekdüze olacaktır (ölçeğin uzunluğunun% 10'una kadar olan küçük bir ilk bölümü hariç). Giriş terminalleri arasına özel olarak seçilmiş bir şant bağlayarak, ölçülen sınırlayıcı akımı hesaplamalar için uygun bir değere (örneğin, 10 μA'ya kadar) yükseltmek mümkündür.

Transistörlü mikroampermetrelerin gerçek devrelerinde, çalışma modunu stabilize etmek ve olası sapmalarını düzeltmek için önlemler alınır. Her şeyden önce, kabul edilemez (özellikle artan voltaj besleme) ölçüm işlemi sırasında meydana gelebilecek transistör taban devresinin açılması. Bu nedenle, taban yayıcıya küçük bir direnç direnci aracılığıyla veya Şekil 1'de kesikli çizgi ile gösterildiği gibi bağlanır. 9, a, yüzlerce kilo-ohm'luk bir dirence sahip bir direnç Rb aracılığıyla kaynağın negatif kutbu ile. İkinci durumda, tabana, amplifikatörün çalışma modunu ayarlayan bir ön gerilim uygulanır. Ardından, gerekli anma akımını ayarlamak için (yukarıdaki örnek için 10 μA varsayalım), bir ayarlama direnci Rsh = (2 ... 5) R ve sayaca paralel (veya onunla seri) bağlanır.

Ölçülen bir akımın yokluğunda, ilk kollektör akımı Ik.n'nin sayaç boyunca akarak 5-20 μA'ya ulaşacağına ve kontrolsüz bir ters kollektör akımı Ik.o'nun ve temel direnç devresi Rb'deki akımın varlığına bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Akım Ik.n'nin hareketi, cihazın mekanik bir düzelticisi ile sayaç iğnesini sıfıra ayarlayarak telafi edilebilir. Bununla birlikte, ölçümlere başlamadan önce, örneğin bir yardımcı güç kaynağı E0 ve bir reosta R0 = (5 ... İki güç kaynağı yerine, yüzlerce ohm mertebesinde dirençli iki direnç R1 ve R2'nin bir voltaj bölücüsünü paralel bağlayarak biri kullanılabilir (Şekil 9, b). Bu durumda, kollardan birinin direncindeki değişiklikle (R0) dengelenen bir DC köprü devresi oluşturulur (bkz. Elektrik direncini ölçmek için Köprü yöntemi).

Tek transistörlü bir amplifikatörün orijinal devresini karmaşıklaştırma ihtiyacı, mevcut kazancın

Ki = Ui/İç (8)

kullanılan transistörün akım transfer katsayısı Vst'den küçük olduğu ortaya çıkar. Ayrıca, bir transistör mikroampermetrenin güvenilir çalışması ancak Ki<< Вст.

Bildiğiniz gibi, transistörün parametreleri önemli ölçüde ortam sıcaklığına bağlıdır. İkincisindeki bir değişiklik, germanyum transistörlerde her 10 K sıcaklık artışı için neredeyse 2 kat artan kollektör ters akımı Ik.o'nun kendiliğinden salınımlarına (sürüklenmesine) yol açar. Bu, Ki akım kazancında ve amplifikatörün giriş empedansında gözle görülür bir değişikliğe neden olur ve bu da cihazın kalibrasyon özelliklerinin tamamen ihlaline yol açabilir. Ayrıca, transistör cihazının kalibrasyon özelliklerinin periyodik olarak doğrulanması ve düzeltilmesi ihtiyacını yaratan, zaman içinde gözlemlenen transistörlerin parametrelerinde (“yaşlanma”) geri dönüşü olmayan değişimi de dikkate almalıdır.

Akım Ik.o'daki değişiklik, ölçümlere başlamadan önce sıfır ayarlanarak bir dereceye kadar telafi edilebilirse, Ki kazancını stabilize etmek için özel önlemler alınmalıdır. Bu nedenle, tabana önyargı (Şekil 9, b), Rb1 ve Rb2 dirençlerinden bir voltaj bölücü aracılığıyla sağlanır ve bazen ikincisi olarak negatif sıcaklık direnç katsayısına sahip bir termistör kullanılır. Termistör, direnç Rb1 ile paralel bağlanmış bir diyot D ile değiştirilebilir. Artan sıcaklıkla, diyotun ters direnci azalır, bu da transistör elektrotları arasında kollektör akımındaki artışı önleyen voltajların böyle bir yeniden dağılımına yol açar. Kollektör ile taban arasındaki negatif geri besleme de aynı yönde hareket eder; bu, Rb2 direncinin çıkışının toplayıcıya bağlanması (güç kaynağının eksisine değil) nedeniyle ortaya çıkar. En etkili etki, emitör devresine bir Re direnci dahil edildiğinde meydana gelen negatif geri besleme ile sağlanır.

Yeterince derin bir negatif geri beslemenin kullanılmasıyla amplifikatörün kararlılığının iyileştirilmesi, Ki/Bst katsayılarının küçük bir oranına yol açar. Bu nedenle, birkaç onluğa eşit bir Ki kazancı elde etmek için, mikroampermetre için yüksek akım aktarım katsayısına sahip bir germanyum transistör seçmek gereklidir: Vst = 120...200.

Mikroampermetrelerde, germanyum transistörlere kıyasla hem zaman hem de sıcaklık etkilerine göre daha kararlı parametrelere sahip silikon transistörler kullanmak mümkündür. Bununla birlikte, silikon transistörler için Bst katsayısı genellikle küçüktür. Bir bileşik transistör devresi kullanılarak arttırılabilir (Şekil 9, c); ikincisi, onu oluşturan transistörlerin karşılık gelen katsayılarının ürününe yaklaşık olarak eşit bir akım transfer katsayısına Vst sahiptir, yani Vst ≈ Vst1*Vst2. Bununla birlikte, bir kompozit transistörün ters kollektör akımı:

Ik.o ≈ Ik.o2 + Bst2*Ik.o1

bileşenlerinin karşılık gelen akımlarını önemli ölçüde aşar ve belirgin sıcaklık dalgalanmalarına maruz kalır, bu da amplifikatör modunu dengeleme ihtiyacına yol açar.

Amplifikatörü, parametrelerinin kimliğine göre özel olarak seçilen (her şeyden önce, Vst katsayılarının ve Ik.o akımlarının yaklaşık eşitliğine göre) iki sıradan veya kompozit transistörlü dengeli bir devreye göre yapıldığında, bir transistör mikroampermetrenin çalışmasının yüksek stabilitesini elde etmek daha kolaydır. Stabilizasyon ve düzeltme elemanlarına sahip böyle bir cihazın tipik bir diyagramı, Şek. 10. Transistörlerin ilk kollektör akımları, sıcaklık ve besleme voltajına yaklaşık olarak eşit derecede bağlı olduğundan ve sayaç boyunca zıt yönlerde akarak birbirlerini dengelediğinden, sayaç iğnesinin sıfır konumunun kararlılığı ve ölçeğinin tekdüzeliği artar. Re ve Rb.k dirençleri tarafından sağlanan derin negatif geri besleme, akım kazancının kararlılığını arttırır. Dengeli devre ayrıca mikroampermetrenin hassasiyetini de arttırır, çünkü ölçülen akım her iki transistörün giriş elektrotlarında farklı işaretlerde potansiyeller oluşturur; sonuç olarak, bir transistörün iç direnci artar ve diğeri azalır, bu da I metrenin bağlı olduğu köşegendeki DC yerinin dengesizliğini artırır.

Düzeltme potansiyometresi Rk ile dengeli bir mikroampermetreyi ayarlarken, giriş terminalleri kısa devre olduğunda sayaç okumalarının olmamasıyla kontrol edilen kollektörlerin potansiyelleri eşitlenir. Çalışma sırasında sıfır ayarı, giriş terminalleri açıkken temel akımları eşitleyerek potansiyometre Rb tarafından gerçekleştirilir. Bu iki ayarın birbirine bağlı olduğu ve cihazda hata ayıklanırken sırayla birkaç kez tekrarlanmaları gerektiği unutulmamalıdır.

Pirinç. 10. Bir transistör mikroampermetrenin dengeli devresi

Mikroampermetre Rmka'nın giriş direnci, esas olarak, transistörlerin tabanları arasında hareket eden toplam direnç R = Rb1 + Rb2 + R6 tarafından belirlenir ve yaklaşık olarak (0,8 ... 0,9) * R'dir; tam olarak belirlenmesi ve nominal sınır akımı In ampirik olarak yapılmalıdır. Nominal akımın gerekli değerini, Rmka giriş direncini belirlerken direnci dikkate alınması gereken bir şönt direnç zinciri kullanarak ayarlamak uygundur.

Giriş direncinin kararlılığı şöntler kullanarak ölçüm limitini hassasiyeti düşürme yönünde genişletmeyi mümkün kılar. Ölçülen maksimum akım Ip'yi elde etmek için gereken şönt direnci,

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

Diyagramda belirtilen sayısal veriler ve Vst ≈ 150 ile transistörlerin kullanımı ile dengeli mikroampermetrenin kazancı Ki ≈ 34'tür ve bir ayar direnci Rm aracılığıyla In = 10 μA anma akımına ayarlanabilir. Yaklaşık 1 μA'lık bir nominal akım elde edilmesi gerekiyorsa, amplifikatör, genellikle yayıcı izleyici devresine göre gerçekleştirilen ikinci bir aşama ile desteklenir ve bu, amplifikatörün çıkış empedansını AND ölçerin düşük direnciyle eşleştirmeyi kolaylaştırır.