Mesura del corrent

Mesura de corrent continu

En tecnologia electrònica, sovint és necessari mesurar corrents directes. Aparentment, per aquesta raó, molts mil·límetres, la majoria barats, només poden mesurar el corrent directe. L’amplitud de mesura del corrent altern es troba en alguns models de mil·límetres, que són més cars, però aquestes indicacions només es poden confiar si el corrent té una forma sinusoïdal i la freqüència no supera els 50 Hz.

Requeriments d'amperímetre

Qualsevol dispositiu de mesura es considera bo si no introdueix distorsions en la quantitat mesurada, o més aviat, introdueix, però el menys possible. Per a un voltímetre, es tracta d’una alta impedància d’entrada, ja que es connecta en paral·lel amb una secció del circuit. Convé recordar aquí que amb una connexió paral·lela disminueix la resistència total de la secció.

L’amperímetre s’inclou a la pausa del circuitPer tant, per a ell, es considera que una qualitat positiva, a diferència d’un voltímetre, és només una baixa resistència interna. A més, com més petita sigui millor, sobretot quan es mesuren corrents baixos, tan inherents als circuits electrònics. El procés de mesura actual es mostra a la figura 1.

El diagrama mostra un circuit elèctric senzill format per una bateria galvànica i dues resistències, adequades només per a realitzar experiments sobre mesurament de corrents. En primer lloc, heu de parar atenció a la polaritat del dispositiu, ha de coincidir amb la direcció del corrent, que s’indica amb les fletxes.

La figura mostra un dispositiu de punter que no es mostrarà en el sentit contrari. Per a un multímetre digital, la direcció del corrent no importa. Si es connecta de manera incorrecta, simplement mostrarà un signe menys i es resoldrà el conflicte en aquest sentit. Els matemàtics dirien que es mesura el mòdul d’un nombre, sembla que és el nom del número sense signar.

Figura 1Procés de mesura actual

Què mostrarà l’amperímetre

Per a un circuit tan senzill, no és difícil calcular el corrent, serà de 0,018A o 18mA. Al mateix temps, la figura mostra que es connecta un mil·límetre en un mateix circuit en tres punts diferents. Segons les lleis de la física, les seves lectures seran exactament les mateixes, perquè quants electrons "surten" del plus de la bateria, el mateix número torna, però després d'un "menys". I el camí per a tots aquests electrons és el mateix: es connecten cables, resistències i, si es connecten, aleshores mil·límetres.

La figura 2 mostra un esquema d’un receptor de dos transistors del llibre de M.M. Rumyantsev "50 circuits de receptors de transistors" (1966).

Figura 2Circuit de receptors de doble transistor

En aquells dies, els circuits dels llibres anaven acompanyats de descripcions detallades i mètodes d’ajustament. Sovint es recomanava mesurar corrents en seccions específiques del circuit, normalment els corrents col·lectors dels transistors. Els llocs per mesurar els corrents es van mostrar al diagrama amb una creu. En aquest punt, per descomptat, es va connectar un mil·límetre a la bretxa del conductor i, seleccionant el valor de la resistència marcada amb un asterisc, es va seleccionar la corrent indicada immediatament al diagrama.

Trampes en la mesura de corrents

Les figures 3 i 4 mostren el circuit més senzill, una bateria, una resistència i un multímetre. Segons la llei d'Ohm, és fàcil calcular que serà la corrent d'aquest circuit

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

Si ens fixem bé en ambdues figures, resulta que les lectures dels dispositius són diferents, tot i que en els propis esquemes no ha canviat res, si es pot anomenar així. A la figura 3, les lectures són completament coherents amb el càlcul d'Ohm.

Figura 3. Mesures actual al simulador de programes Multisim

Però a la figura 4 es van reduir lleugerament, és a dir, 148.515mA. La pregunta és, per què? Al cap i a la fi, no ha canviat res al circuit, la font és la mateixa i la resistència no s’ha convertit en més o menys.

Figura 4. Mesures actual al simulador de programes Multisim

El fet és que es poden canviar qualsevol propietat del multímetre, fet que es fa clic al botó "Opcions".En aquest cas, es va canviar la resistència d’entrada de l’amperímetre: a la figura 3 va ser 1n & # 8486; i a la figura 4 es va augmentar a 100mΩ, o només 0,1Ω. Aquest exemple es proporciona per demostrar com les propietats d’un instrument de mesura afecten el resultat. En aquest cas, un amperímetre.

Intentem augmentar les 10 vegades actuals en aquest circuit. Per fer-ho, n’hi ha prou de reduir el valor de la resistència també en 10 vegades, aleshores és fàcil calcular que l’amperímetre mostrarà un amperi i mig. Si es considera que la impedància d’entrada és 1nΩ, com a la figura 3, el resultat serà 1,5A, el que és totalment coherent amb el càlcul d’Ohm.

Si feu servir el botó “Paràmetres” esmentat anteriorment per fer la resistència de l’amperímetre 0.1Ω, aleshores a l’escala del dispositiu podreu veure 1.364A. Per descomptat, 0.1Ω és una mica massa gran per a un amperímetre real, i 1nΩ només passa al programa: el simulador encara pot veure com la resistència interna del dispositiu afecta el resultat de la mesura. En general, realitzant aquest tipus de mesures, de seguida cal esbrinar “a la ment” com a mínim l’ordre del resultat. Però haureu de començar amb un rang òbviament més gran al dispositiu.

Aquest és el cas de la mesura de corrents en un programa de simuladors, on tot està definit deliberadament per obtenir millors resultats. Totes les parts amb toleràncies mínimes, impedàncies d’entrada dels dispositius també són ideals, la temperatura ambient és de 25 graus. Però, com s’acaba de mostrar, els paràmetres dels dispositius, les peces i la temperatura fins i tot es poden configurar a petició de l’usuari.

Mesures amb aquest instrument

A la vida real, tot no és tan suau. Resistors amples pot tenir toleràncies de, generalment, de ± 5, 10 i 20 per cent. Per descomptat, hi ha resistències amb toleràncies d’un dècim per cent, però només s’utilitzen allà on realment sigui necessari, i en absolut en equips d’ús generalitzat prop de cada transistor i prop de cada microcircuit.

Se suposa que els experiments sobre corrents de mesura es realitzen amb resistències amb un 5% de tolerància. Aleshores, al valor nominal (el que s’escriu sobre el cas de la resistència), per exemple, 10KΩ, una resistència amb una resistència de 9,5 ... 10,5KΩ pot caure sota el braç. Si aquesta resistència està connectada a una font de tensió, per exemple 10V, aleshores quan es mesuren corrents, podeu obtenir valors en el rang d’1.053 ... 0.952mA, en lloc de l’esperat 1mA. S'obtindrà una propagació encara més gran si s'utilitzen resistències amb una tolerància del 10 o 20 per cent.

I es poden obtenir resultats absolutament sorprenents si aquests experiments es fan amb energia de la bateria. El circuit és exactament el mateix que a les figures 3 i 4. És tan senzill que es pot prescindir completament de les plaques de circuit soldades i impreses, fer-ho tot simplement amb girs o simplement mantenir-lo a les mans.

Estimem què ha de resultar, què ha de mostrar el dispositiu. Se sap que el voltatge de la bateria és d’1,5 V, resistència 10Ω. Aleshores, segons la llei d’Ohm, I = U / R = 1,5 / 10 = 0,15A o 150mA.

A les mesures reals, en lloc dels 150mA previstos, el dispositiu va mostrar 98.3mA. Fins i tot si suposem que la resistència està atrapada amb una tolerància del 20 per cent, I = U / R = 1,5 / 12 = 0,125A o 125 mA.

No serà suficient! On va anar tot? En el nostre cas, la bateria "morta" va resultar culpa. Durant l'operació, va perdre part de la càrrega i va augmentar la seva resistència interna. Afegint la resistència del resistor extern, la resistència interna va fer la seva "contribució factible" a la distorsió del resultat de la mesura. Aquestes circumstàncies van ser les que van provocar que les lectures del dispositiu estiguessin, en poques paraules, molt lluny de les esperades.

Per tant, quan es fan mesures en circuits electrònics, cal tenir molta cura, la precisió tampoc no serà superflua. Qualitats directament oposades a les que acabem d'esmentar condueixen a resultats desastrosos. Es poden cremar els instruments de mesura, també es poden desenvolupar o reparar dispositius i, en alguns casos, fins i tot poden obtenir descàrregues elèctriques. Per evitar la decepció d’aquests casos, podem tornar a recomanar tornar-la a recordar precaucions de seguretat.

Boris Aladyshkin