PORADNIK ELEKTRONIKA.pdf
(
586 KB
)
Pobierz
180411896 UNPDF
Przyrządy pomiarowe - uniwersalne, do pomiaru napięcia, prądu, oporności, pojemności,
wzmocnienia tranzystorów, sprawdzania diod, ciągłości obwodów itp.
W warsztacie każdego elektronika musi się znaleźć miernik uniwersalny. Mierniki te,
najprościej, dzielimy na wychyłowe (analogowe) i cyfrowe.
Różnice w budowie i zasadzie działania są znaczne, ale mierzą te same wielkości elektryczne.
Pomiar napięcia - V - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość mierzymy
woltomierzem. Przyrząd ( woltomierz ) wpinamy do układu, zawsze równolegle do elementu
na którym mierzymy napięcie. Przykłady włączenia woltomierza przy pomiarze napięcia
stałego i zmiennego pokazane są na rys. 1 i 2.
Pomiar prądu - A - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość mierzymy
amperomierzem. Przyrząd ( amperomierz ) wpinamy do układu, zawsze szeregowo z
elementem, przez który płynie mierzony prąd. Przykłady włączenia amperomierza przy
pomiarze prądu stałego i zmiennego pokazane są na rys. 3 i 4.
Pomiar rezystancji - W - tą wielkość mierzymy omomierzem. Pomiaru dokonujemy
bezpośrednio na elemencie (rezystorze) - pamiętać należy, że pomiar rezystora wlutowanego
w płytkę razem z innymi elementami może dawać wskazania odbiegające od faktycznej
wartości (rys. 5).
Pomiar pojemności - C - tą wielkość mierzymy miernikiem pojemności. Pomiaru dokonujemy
bezpośrednio na elemencie - kondensatorze (rys. 6)
Uwagi dotyczące przyrządów pomiarowych:
W praktyce amatorskiej, najczęściej używanym przyrządem jest miernik uniwersalny
(wychyłowy) lub cyfrowy, częściej nazywany multimetrem. Sama nazwa wskazuje co
możemy znaleźć w obudowie z ustrojem lub wyświetlaczem. Zazwyczaj taki miernik jest
"kombajnem" wyposażonym w woltomierz, amperomierz, omomierz oraz dodatkowe
"gadżety" do pomiaru, pojemności, tranzystorów, częstotliwości, temperatury i oczywiście
buzzer. Obsługa tych mierników nie jest skomplikowana, najczęściej na obudowie
zobaczymy: dwa lub cztery gniazda , przełącznik zakresów, wskaźnik i ewentualnie
dodatkowe gniazda do pomiaru kondensatorów, tranzystorów oraz temperatury. Informacje
jakimi parametrami dysponuje nasz miernik, znajdziemy w instrukcji obsługi. Gorzej kiedy
instrukcji nie posiadamy, wtedy musimy nasz przyrząd dokładnie obejrzeć i zorientować się
jakie parametry mierzy, jakie ma zakresy pomiarowe, do czego służy jakie pokrętło i gniazdo
itd. Generalnie należy przyjąć że nasz przyrząd mierzy:
Multimetry cyfrowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresach 200mV, 2V, 20V, 200V , 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresach 2V, 20V, 200V, 700V
- prąd stały ( DC ) w zakresach 2mA, 20mA, 200mA, 20A
- prąd zmienny ( AC ) w zakresach 200mA, 20A
- oporność w zakresach 200W, 2kW, 20kW, 200kW, 2MW, 20MW, 200MW
- pojemność w zakresach 2000pF, 20nF, 0,2µF, 2µF, 20µF
- współczynnik wzmocnienia tranzystorów w zakresie od 0 do 1000
- temperaturę w zakresie od 0 do 200 stopni °C
Mierniki uniwersalne - wskazówkowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresie od 0 do 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresie od 0 do 1000V
- prąd stały ( DC ) w zakresie od 0 do 500mA ( 10A )
- prąd zmienny ( AC ) w zakresie od 0 do 3A ( 10A )
- oporność w zakresie 0W do 20MW - pojemność w zakresie 2nF do 2µF
Istotna, jest wiedza jaką oporność wejściową ma nasz miernik. I tak, mierniki wychyłowe -
uniwersalne o klasie dokładności pomiaru 1,5 ; 2,5 , dla napięć stałych, oporność wewnętrzna
wynosi 20kW - 100 kW/V , dla napięć zmiennych średnio 1kW/V. Mierniki cyfrowe (
multimetry ) dla napięć stałych i zmiennych, oporność wejściowa wynosi ok. 10MW/V.
Jak działa woltomierz i amperomierz?
W ostatnim czasie dostałem kilka pytań na moja skrzynkę pocztową i wśród nich między
innymi pytanie dotyczące różnicy w budowie pomiędzy woltomierzem a amperomierzem.
Niby banalne, a jednak bardzo istotne.
Zaczniemy od woltomierza. Jak już wiemy ( a będę to powtarzał do
znudzenia ) woltomierz wpinamy do układu równolegle. Takie włączenie wynika z
konstrukcji tego miernika (patrz rys. 7).
W podstawowy skład każdego woltomierza wchodzą: amperomierz i opornik dodatkowy Rd
- szeregowy. Amperomierz ( ustrój ) ma zazwyczaj małą oporność wewnętrzną ( im mniejszy
prąd jest wymagany do pełnego wychylenia miernika, tym większa jest oporność cewki
ustroju - używa się cieńszego drutu do jej nawinięcia ), aby wywołać jego pełne wychylenie
należy spowodować przepływ prądu o wartości maksymalnej dla danego typu ustroju np.
100uA. Przepływający prąd, wytwarza pewien spadek napięcia na cewce ustroju. Aby można
było dokonywać pomiaru większych napięć od wartości spadku napięcia na ustroju, musimy
szeregowo z amperomierzem włączyć opornik dodatkowy. Wartość tego opornika musi być
tak dobrana aby uzyskać odpowiedni spadek umożliwiający pełne wychylenie ustroju.
Najprościej możemy to ująć analizując wzór:
gdzie:
- Rd - oporność opornika dodatkowego;
- U1 - napięcie mierzone;
- Um - spadek napięcia na ustroju;
- I - prąd amperomierza
Aby bardziej przybliżyć sprawę założymy:
- mamy miernik o prądzie I = 100µA;
- pełne wychylenie - wytwarza spadek napięcia na ustroju wynoszący
Um = 10mV;
- napięcie mierzone U1 = 10V;
Rd = 10V - 10 mV/100µA Rd = 9,99V/100µA
Rd = 99,9 [kW]
A teraz amperomierz - włączamy go do układu zawsze szeregowo.
Podstawowa konstrukcja zawiera w sobie dwa elementy, ustrój pomiarowy i opornik
równoległy Rb, zwany potocznie bocznikiem. Układ obrazuje rysunek 8. Zasada pracy opiera
się na podstawowym prawie (I prawo Kirchhoffa) algebraicznej sumy prądów wypływających
z węzła i sumy prądów dopływających do węzła ( patrz rys. 9).
Z rysunku jasno wynika że, przy pomiarze dużych prądów, znacznie przekraczających
wartość prądu potrzebnego do wychylenia ustroju, znaczna jego część musi przepływać przez
opornik Rb.
Zilustrujemy to na przykładzie - zakładamy:
- prąd ustroju pomiarowego I1 = 100µA;
- prąd pomiaru I = 0,5A;
I2 = I - I1 ; I2 = 0,5 [A] - 100 [µA] ;
I2 = 0,499 [A]
Pozostaje jeszcze do omówienia zasada pomiaru prądu przez multimetry cyfrowe. Młodzi
adepci elektroniki zadadzą pewnie pytanie w rodzaju: "...przecież tam nie ma ustroju
pomiarowego, to jak rozdzieli się prąd?" I tutaj dotykamy sedna pomiaru. Jak wiemy w
większości multimetrów operujemy napięciem na wejściu przetwornika pomiarowego np.
popularnej kostki 7107 ( min. zakres napięcia wejściowego to 200mV ). Jak zatem
dokonywany jest pomiar prądu? Poprzez pomiar spadku napięcia na opornikach
dodatkowych. Prąd wejściowy przetwornika jest tak mały, że praktycznie pomijalny, jeżeli do
wejścia przetwornika dopniemy równolegle rezystor o znanej wartości to przepływający przez
niego prąd wywoła na nim spadek napięcia, który zmierzymy naszym przetwornikiem.
Wpływ oporności wewnętrznej mierników na pomiary napięcia i prądu
Co to jest oporność wewnętrzna przyrządu? Jak już wiemy, dokonując pomiaru, nasz
przyrząd włączamy do układu w ściśle określony sposób. W tym momencie musimy sobie
zdawać sprawę z tego, co nasz przyrząd spowoduje w działającym urządzeniu, problem ten
dotyczy nie tylko miernika uniwersalnego ale też innych przyrządów pomiarowych. I tu
właśnie pojawia się temat oporności wewnętrznej. Dokonując pomiaru napięcia stałego, w
zasadzie problem jakby znika w przypadku stosowania multimetru, gdzie oporność wejściowa
wynosi np. 10MW/V, ale nie bez znaczenia jest kiedy stosujemy do pomiaru miernik
wychyłowy, średniej klasy, i tutaj oporność wejściowa waha się w granicach od 1kW/V do
100kW/V.
W czym tkwi problem? Posłużmy się wirtualnym przykładem: mierzymy napięcie między
bramką tranzystora, a minusem zasilania jak na rys. 10.
Zakładamy, że R1 = R2 = 100kW i napięcie zasilania wynosi 10V. Na "oko" widać, że
napięcie bramki powinno wynosić połowę napięcia zasilania, czyli 5V. Nasz miernik
(woltomierz) ustawiamy na zakres pomiaru 10V. Kiedy do pomiaru użyjemy miernika o
oporności wejściowej 10MW/V, to na zakresie pomiaru 10V, mamy oporność wejściową
miernika około 100MW. Taka oporność w naszym przypadku nie spowoduje błędnych
wskazań wynikających z równoległego połączenia miernika i rezystora R2 (ile wynosi
wypadkowa oporność wynikająca z równoległego połączenia multimetru i rezystora R2,
pozostawiam do samodzielnego wyliczenia - podpowiedź jak to zrobić znajdziesz tutaj ). Co
innego, gdy do pomiaru zastosujemy miernik o oporności wejściowej np. 10kW/V. Wtedy
nasza oporność wypadkowa, wyniesie 50kW. Czy taka wartość oporności spowoduje błąd
pomiaru? , odpowiedź brzmi: tak, uzasadnijmy nasze rozumowanie opierając się na
przykładzie z rys. 10. Poniżej jest już wyprowadzony wzór na mierzone napięcie ale jeśli ktoś
nie wie jak to wyliczyć to warto sobie przypomnieć co to takiego dzielnik napięcia.
Dzielnik napięcia jest układem, który jak sama nazwa już sugeruje
dzieli napięcie doprowadzone do jego wejścia, czyli jest to układ, którego napięcie wyjściowe
jest częścią napięcia wejściowego.
Przykład dzielnika jest pokazany na rysunku, jak widać są to po prostu dwa rezystory
połączone szeregowo. Napięcie wejściowe doprowadzone jest do rezystorów R1 i R2,
natomiast wyjściowe jest równe spadkowi napięcia na rezystorze R2.
Napięcie wyjściowe Uwy można obliczyć następująco:
- przez oba rezystory płynie taki sam prąd I (o ile wyjście nie jest obciążone jakąś
rezystancją), czyli
- napięcie na R2, czyli wyjściowe jest równe
Różnica pomiędzy napięciem faktycznym (5V), a zmierzonym wynosi, 1,7V !.
Błąd pomiaru 34%.
Oczywiście, ten przykład ma na celu uzmysłowić nam jakich wyników możemy się
spodziewać po pomiarach dokonanych miernikami o małej oporności wewnętrznej. Mógłby
ktoś powiedzieć, można przełączyć przyrząd na wyższy zakres i wtedy jego oporność będzie
większa, zgoda, ale dokładność odczytu będzie "mizerna". Starajmy się zawsze stosować, do
pomiaru napięć, przyrządy o jak największej oporności wewnętrznej i pamiętajmy,
woltomierz włączamy do układu zawsze równolegle.
A jak się ma sprawa z pomiarem prądu? Wiemy już że amperomierz wpinamy do układu
zawsze szeregowo i ma on bardzo małą oporność wewnętrzną, niemal pomijalną, rzędu
ułamków oma. Pamiętajmy, że nie bez znaczenia są przekroje przewodów pomiarowych,
Plik z chomika:
tomekrostalsk
Inne pliki z tego folderu:
Poradnik Elektroniczny.pdf
(1891 KB)
Ośla łączka części A1 - A6.pdf
(178967 KB)
poradnik montazysty.pdf
(1692 KB)
ściemniacz oświetlenia wnętrza samochodu.pdf
(88 KB)
Ładowarka z reg_prądu.doc
(81 KB)
Inne foldery tego chomika:
różne
schematy
Schematy proste
układziki
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin