Измервателни и тестови вериги; Основни познания по електроника

Измерване на напрежението¶

Уреди за измерване на напрежение ("волтметри") се използват за измерване на напрежението; те се предлагат както в аналогов, така и в цифров дизайн. Обикновените мултиметри също могат да се използват като устройства за измерване на напрежението чрез настройване на въртящия се превключвател на DC напрежение или променливо напрежение, както е необходимо.

Ако свържете две връзки на компонент с двете тестови сонди в включена верига, вътрешното съпротивление на волтметъра и компонента образуват паралелно свързване на два резистора. В този случай двете напрежения, приложени към волтметъра и компонента, са еднакви.

Схема за измерване на напрежения с помощта на волтметър.

Грешката на измерването, получена в резултат на измерването, е по-малка, колкото по-голямо е вътрешното съпротивление на волтметъра; Следователно волтметрите винаги имат много високо електрическо съпротивление.

При аналоговите волтметри обхватът на измерване по принцип е ограничен от края на скалата; Ако към измервателното устройство се приложи по-високо напрежение, от една страна, показалецът на измервателното устройство не може да се отклонява по-нататък, а от друга страна измервателното устройство може дори да се повреди. За да се разшири обхвата на измерване нагоре, трябва да се използва подходяща верига, за да се гарантира, че към волтметъра се прилага само част от напрежението, което трябва да се измери.

Това може да се постигне чрез комбиниране на волтметъра с последователен резистор. Ако волтметър с измервателен обхват, например, има вътрешно съпротивление от, сериен резистор с размер има ефект, че само напрежението на волтметъра пада. Обхватът на измерване се увеличава с коефициента, така че напреженията до сега могат да се измерват с волтметъра.

Едва ли има горни граници за разширяване на обхвата на измерване. Ако серийният резистор има стойността в горния пример, тогава общото съпротивление е и само приложеното напрежение пада на волтметъра. Съответно може да се измери напрежение, което е в пъти по-високо, т.е.максимално.

При цифровите измервателни устройства измерването се извършва по електронен път и се показва цифрово на дисплей. Проблемът с грешките в измерването и принципът за разширяване на обхвата на измерване обаче са идентични за аналоговите и цифровите измервателни устройства.

Измерване на тока¶

Устройства за измерване на тока ("амперметри") се използват за измерване на тока; те се предлагат и в аналогов, и в цифров дизайн. Обикновените мултиметри могат да се използват и като измервателни уреди за ток чрез настройване на въртящия се превключвател на измерване на тока.

За измерване на тока амперметърът трябва да бъде свързан последователно с компонента, който ще се измерва. [1] В този случай вътрешното съпротивление на амперметъра и компонента образуват последователна връзка от два резистора. Следователно през амперметъра и компонента трябва да протича един и същ ток.

Схема за измерване на токове с помощта на амперметър.

Грешката на измерване, получена в резултат на измерването, е по-малка, колкото по-малко е вътрешното съпротивление на амперметъра; Следователно амперметрите винаги имат много ниско електрическо съпротивление.

При аналоговите амперметри диапазонът на измерване също е ограничен от края на скалата; Ако през измервателното устройство протича по-голям ток, тогава отново показалеца на измервателното устройство не може да отклони повече или дори измервателното устройство може да бъде повредено. За да се разшири обхватът на измерване нагоре, в този случай също трябва да се постигне, че само част от тока, който трябва да се измери, преминава през амперметъра.

Това е възможно, ако амперметърът е комбиниран с паралелно свързан резистор. Ако амперметър с обхват на измерване например има вътрешно съпротивление от, паралелно свързан резистор също води до това, че през амперметъра протича само половината от тока. Обхватът на измерване се разширява с фактора, така че амперметърът вече може да измерва токове до.

Едва ли има горни граници за разширяване на обхвата на измерване на амперметрите. Паралелните резистори обикновено вече са вградени в амперметъра и могат да бъдат включени с помощта на въртящ се превключвател.

Измерване на съпротивление

Размерът на резистора може да се определи съгласно закона на Ом, ако е известно какво напрежение се прилага към резистора и какъв интензитет на тока протича през резистора.

Схема за измерване на съпротивления с помощта на волтметър и амперметър.

Следователно определянето на съпротивлението на компонент, използвайки този метод, изисква измерване на ток и напрежение. Както е посочено на фигурата по-горе, има основно две възможности: Във варианта волтметърът показва твърде висока стойност („верига за грешка на напрежението“), тъй като част от напрежението, приложено към волтметъра, пада при вътрешното съпротивление на амперметъра. Във варианта амперметърът показва стойност, която е твърде висока („верига на тока с неизправност“), тъй като част от тока, преминаващ през амперметъра, преминава през волтметъра.

Съпротивлението на даден компонент може да се определи и само с едно измервателно устройство, при условие че приложеното напрежение е известно. Такова измерване предполага, че компонентът, който трябва да се измери, е отстранен или поне веригата около компонента не е затворена. Тогава измервателното устройство, обикновено мултицет, може да служи като източник на напрежение с известна стойност на напрежението, ако в него е вградена батерия. По този начин измерването на съпротивлението съответства на измерване на текущата сила, но със съответно адаптирана скала.

Мостът за измерване на Wheatstone

Друг начин за измерване на съпротивлението е да се използва „мост за измерване на Уитстоун“, кръстен на Чарлз Уитстоун. Това е структурирано по следния начин:

Верига на мост на Уитстоун за измерване на съпротивление с помощта на амперметър.

Съпротивлението, което трябва да се измери, е свързано последователно с известно съпротивление.
В същото време е прикрепен регулируем резистор (потенциометър) с подвижен токосъбирач; Това разделя общото съпротивление на потенциометъра на две частични съпротивления (лежещи последователно едно с друго), при което съотношението на тези две съпротивления може да бъде зададено чрез позицията на токоприемника.
Между токовия колектор и двата резистора е монтиран чувствителен амперметър.

За измерване на съпротивлението, използвайки този метод, токоприемникът се бута напред-назад, докато амперметърът вече не показва никакъв токов поток. В това положение напрежението на измервателния мост на Wheatstone се разделя на двата токови клона (и или и в същото съотношение. В този случай се прилага следното:

Тъй като е известно и съотношението на може да се отчете с помощта на скала на потенциометъра, желаното съпротивление може да се определи директно с помощта на горното съотношение на съпротивлението:

Тъй като потенциометърът в крайна сметка се състои от съпротивителна жица, навита в дълга намотка и съпротивлението на хомогенния проводник е право пропорционално на дължината му, числовото съотношение на съпротивленията е идентично на съотношението на двете дължини на намотките отляво и отдясно на пантографа. Следователно е достатъчна обикновена милиметрова скала като скала на потенциометъра.