Меню

Чем измерить напряжение с точностью 0 1

Вольтметр с точностью 0,1 В

Возможность преждевременного выхода из строя дорогостоящего аккумулятора вынуждает автолюбителя тщательно следить за работой реле-регулятора напряжения и состоянием бортовой электросети автомобиля. Напряжение в ней не должно отличаться более ±3% от оптимальной величины, которая определяется для данных условий эксплуатации аккумуляторной батареи и зависит от климатической зоны, места установки аккумулятора и его технического состояния, режима эксплуатации автомобиля. Чем точнее будет поддерживаться оптимальное напряжение при подзарядке аккумуляторной батареи, тем дольше она прослужит.

Большое значение имеет правильная работа автомобильного генератора. При повышении напряжения генератора выше оптимального на 10-12% (около 0,15 В) срок службы аккумуляторной батареи и электроламп сокращается в 2-2,5 раза.

Чтобы точно выполнять все необходимые регулировки, нужен специальный вольтметр, измеряющий напряжение в диапазоне 13-15 В с точностью до 0,1 В. Купить такой прибор трудно, но изготовить подобный с растянутой в диапазоне 10-15 В шкалой смогут многие. Повышенная точность измерений, линейная шкала во всем диапазоне измерений, отсутствие собственного источника питания, повышенная надежность (за счет предусмотренных в устройстве элементов зашиты, не влияющих на точность измерений), возможность регулирования зоны «растяжки» шкалы — отличительные особенности данного прибора. Выполнен он на базе операционного усилителя и представляет собой измеритель разности напряжений.

Технические характеристики вольтметра

  • Диапазон измеряемых напряжений, В . . . от 10 до 15
    Достижимая погрешность измерений при температуре 20±5°С, не хуже, % . 0,5
    Дискретность, В . . . 0,05
    Входное сопротивление, не менее, кОм . . . 0,75
    Диапазон рабочих температур, °С . . . от -10 до +35
    Габариты (с микроамперметром М906), мм . . . 65х105х120

Питается вольтметр непосредственно от объекта измерения. Начальное смещение, относительно которого производится измерение, устанавливается сопротивлением цепочки резисторов R3, R4 (см. принципиальную схему рис.1), а величина обратной связи (определяющая коэффициент усиления ОУDA1 и, соответственно, степень «растяжки» диапазона) задается сопротивлением цепочки резисторов R5, R6.

Источник опорного напряжения на стабилитроне VD3 обеспечивает также смещение потенциала на неинвертнрующем входе DA на величину, равную приблизительно половине измеряемого падения напряжения, что необходимо для работы ОУ с однополярным питанием.

Сопротивление резистора R7 зависит от чувствительности микроамперметра РА и величины максимального выходного напряжения операционного усилителя относительно катода стабилитрона VD3.

Диоды VD1, VD2 обеспечивают защиту ОУ, a VD4, VD5 — микроамперметра от перегрузки по току. VD1 запрещает прохождение тока отрицательной полярности через резистор R1 и операционный усилитель. Возможно прохождение тока через стабилитрон VD3, смещенный в прямом направлении, диод VD2 и резисторы R2-R4. Тем самым между входами DA (выводы 3,2) установится разность потенциалов не более 0,7 В. Аналогичное падение напряжения будет на выводе 3 относительно вывода 4 ОУ.

Таким образом обеспечивается надежная защита ОУ от ошибки при подключении полярности.

В вольтметре применены постоянные резисторы типа МЛТ, в качестве подстроенных желательно использовать многообортные типа СП5-2, СП5-3, СП5-14. Допустимо использовать и другие типы ОУ, например, К140УД7 или К140УД1А, К553УД1 с соответствующими цепями коррекции. Диоды — любые маломощные кремниевые. Стабилитрон КС147А можно заменить на КС156А, но, вероятно, тогда ухудшится температурная стабильность вольтметра и потребуется уточнить номиналы резисторов R1-R3. Микроамперметр — М906 или М24 с током полного отклонения 50 мкА и шкалой, соответствующей выбранной зоне измерения. Возможно применение и других стрелочных приборов с током полного отклонения до 1 мА, но в этом случае необходимо подобрать величину резистора R5, исходя из выбранного значения падения напряжения на нем (около 1,5 В). Можно также использовать авометр в режиме микроамперметра. Тогда данное устройство будет выполнено в виде приставки к тестеру.

При отсутствии дефектных элементов и ошибок в монтаже налаживание вольтметра сводится к его калибровке. Данную операцию выполняют с помощью регулируемого источника питания с выходным напряжением 9-16 В и образцового вольтметра, желательно цифрового, например В7-16, ФЗО, ВР-11.

Подстроечные резисторы устанавливают в среднее положение и на вход вольтметра подают напряжение 12-13 В, контролируя его по образцовому прибору. Стрелка налаживаемого вольтметра должна отклониться от нулевого значения. Затем на выходе источника питания устанавливают напряжение 10 В (±0,05 В) и резистором R4 переводят стрелку вольтметра на нулевое деление шкалы. После чего, увеличив измеряемое напряжение до 15 ± 0,05 В, резистором R6 устанавливают стрелку на конечное деление шкалы. Повторив указанные операции для 10 В и 15 В, добиваются наиболее точной настройки вольтметра в рабочем диапазоне 13-14,5 В.

Во время налаживания реле-регулятора напряжение измеряют непосредственно на клеммах аккумулятора.

На рис.2 приведена печатная плата со схемой расположения элементов. Плата устанавливается на контактные болты микроамперметра М906 и помещается вместе с ним в коробку.

В. Баканов, Э. Качанов, г. Черновцы, Моделист-Конструктор №12, 1990 г., стр.27

Источник



Как измерить ток в цепи с любой точностью

как измерить ток с любой точностью

В ряде случаев возникает необходимость в измерении тока. Например, при контроле тока отдаваемого источником питания в нагрузку или при измерениях. Конечно можно воспользоваться мультиметром, однако его точность не так велика. Рассмотрим, как измерить ток в любой цепи..

  1. Как измерить ток
  2. Резистор не должен ограничивать ток в цепи
  3. Выделяемая на резисторе мощность
  4. Точность снятие напряжения
  5. Высокоточные измерения
  6. Заключение
Читайте также:  Хром электрохимический ряд напряжений

Как измерить ток

Измерить напрямую величину тока невозможно. Для измерения величины протекающего тока, в разрыв цепи устанавливается низкоомный резистор, на котором измеряется падение напряжения.

Аналогичным образом работает и обычный стрелочный амперметр, показанный в обложке статьи. Он представляет из себя вольтметр, шунтированный низкоомной проволочкой. Но сегодня стрелочные приборы уже не так актуальны.

Рассмотрим как измерить ток источника питания через нагрузку. Однако таким же образом можно мерить ток в любой цепи, в которую вы засунете резистор.

Обычно резистор для измерения тока устанавливается в разрыв между нагрузкой и землей. Падение напряжения снимается на выводах этого резистора, т.е. между точками A и B :

как измерить ток с любой точностью

Зная сопротивление резистора и величину падения напряжения на нем, по закону дедушки Ома не составит труда посчитать ток в цепи:

закона Ома

Из закона Ома следует, что при токе величиной в 1 Ампер на резисторе, сопротивлением в 1 Ом будет падать 1 Вольт.

В качестве резистора можно использовать и отрезок проволоки из метала с высоким удельным сопротивлением. Например из константана. Добыть такую проволоку можно из проволочного переменного резистора.

На деле лучше использовать резисторы с сопротивлением меньше 1 Ома. При выборе конкретной величины сопротивления резистора следует учитывать несколько важных моментов, которые мы сейчас и рассмотрим.

Резистор не должен ограничивать ток в цепи

Допустим у нас имеется источник постоянного напряжения в 4 вольта, который может давать ток до 1 Ампера. В таком случае можно использовать резистор в 1 Ом.

Найти максимальный ток через резистор можно из того же закона Ома:

I = 4В / 1Ом = 4 A.

Максимальный ток источника ограничивается 1 Ампером, соответственно ограничение в 4 Ампера его в принципе не касается. Однако лучше взять резистор меньшего номинала. Почему? Вникаем дальше.

Выделяемая на резисторе мощность

Чем больше величина резистора, тем проще и точнее можно измерить падающее на нем напряжение, а следовательно и ток. Но обязательно стоит учитывать мощность, которая будет выделяться на резисторе в виде тепла. Мощность (P) находится из соотношения:

P = R*I2

Для примера, если предполагается измерять токи, величиной около 10 Ампер, то на резисторе сопротивлением всего 0.1 Ом будет может выделяться около 10 Ватт тепловой энергии.

Учитывая хотя бы двухкратный запас по мощности, для нормальной работы потребуется резистор мощностью в 20Ватт, а еще лучше на 50 Ватт. Проволочный резистор такой мощности выглядит например так:

резистор на 50 ватт

Использовать кипятильник таких размеров, крайне нерезонно по двум причинам:

  • Резистор будет сильно греться, а изменение температуры вызовет изменение сопротивления.
  • Такой резистор создаст приличную дополнительную нагрузку для источника в те самые 10 ватт.

Логичнее использовать резистор сопротивлением 0.01 Ом и мощностью в 2 или 3 ватта. А еще лучше использовать маломощный прецизионный резистор сопротивлением 0.001 Ом.

Точность снятие напряжения

Использование резистора со столь малым сопротивлением вызывает некоторые трудности с измерениями. Величина падения напряжения на нем может лежать не намного выше уровня шумов.

По этой причине снимать падение напряжения необходимо не относительно земли, а непосредственно между выводами резистора (точки A и B ), как это было показано выше. Иначе сопротивление соединений и наводки на них могут дать ошибку измерений более 10%.

Наилучшим решением для снятия разности напряжений между двумя точками является дифференциальный усилитель. Он обладает симметричным входом, благодаря чему хорошо подавляет синфазные помехи.

как измерить ток с любой точностью

Так же усилитель имеет огромное входное сопротивление, исключающее шунтирование измерительного резистора. При этом усилитель обладает низким выходным сопротивлением и к нему можно смело подключать любой вольтметр для зрительного контроля. Подробному рассмотрению схемы дифференциального усилителя посвящена отдельная статья.

Применительно к нашему случаю общая схема для измерения тока выглядит следующим образом:

как измерить ток с любой точностью

Коэффициент усиления следует подбирать исходя из собственных нужд. Например, если необходимо измерять токи до 10 Ампер используя резистор 0.01 Ом, то максимальное падение напряжения на нем составит не более 0.1 вольта.

Установив коэффициент усиления равным 100, мы получим, что каждый вольт на выходе усилителя равен 1 амперу в измеряемой цепи.

Высокоточные измерения

Если вам требуется высокая точность измерений, то в описанной схеме необходимо применять прецизионные детали. В частности резисторы точностью не хуже 1% и операционный усилитель на подобии AD8066, AD8116, OPA2132 и тд. Но можно ограничиться и применением NE5532

Еще бОльшую точность при измерении тока даст применение инструментального усилителя:

как измерить ток с любой точностью

Он является более совершенной версией описанного дифференциального усилителя. Это особенно актуально в случае использовании измерительного резистора сопротивлением 0.001 Ом.

Заключение

Рассмотренный способ измерения тока является классическим и применяется повсеместно. Таким образом можно производить измерение тока практически в любой цепи и с любой точностью. В одной из следующих статей будет показано, как измерить ток если он переменный.

Не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях 🙂

AliExpress RU&CIS

Привет! В этом окошке авторы блогов любят мериться крутостью биографий. Мне же будет гораздо приятнее услышать критику статей и блога в комментариях. Обычный человек, который любит музыку, копание в железе, электронике и софте, особенно когда эти вещи пересекаются и составляют целое, отсюда и название — АудиоГик. Материалы этого сайта — личный опыт, который, надеюсь, пригодится и Вам. Приятно, что прочитали 🙂

Читайте также:  Напряжение бортовой сети автомобиля bmw

Источник

Как пользоваться электрическим тестером

Даже если вы не профессиональный электрик, элементарные приборы для измерения электрических величин в доме должны быть. Для того чтобы измерить напряжение в сети, или прозвонить предохранитель, не обязательно вызывать оплачиваемого мастера. Все это можно сделать с помощью простого прибора — мультиметра или тестера. Они бывают разного размера, стоимости. Функционал от самого примитивного, до измерения температуры и уровня освещенности.

Чтобы деньги, вложенные в этот прибор, не пропали зря — надо знать, как правильно пользоваться тестером. Для начала рассмотрим типовое устройство, и его базовые функции.

Что может простой мультиметр, и как им правильно пользоваться

Чтобы заставить его работать, требуется питание. Обычная 1.5 вольтовая батарейка не подходит, нужен вольтаж побольше. В моделях с крупным корпусом могут применяться элементы питания типа «Крона»: 6F22, 1606 и прочие, с напряжением 9 вольт. Компактные модели укомплектованы батареей типа А23, с напряжением 12 вольт. При критическом разряде, прибор подаст сигнал о невозможности проводить измерения, останется лишь режим прозвонки. Дело в том, что цифровые приборы при измерениях используют электронную схему, которой необходимо определенное напряжение для работы.

Стрелочные приборы для измерения силы тока или напряжения могут работать автономно.

Но даже стрелочным тестерам, для замера сопротивления резистора, или проверки исправности диода, требуется питание.

Итак, элемент питания установлен, тестер готов к работе. Мы рассмотрим популярную цифровую модель, стрелочные мультиметры в быту уже почти не встречаются.

Перед началом работ (или, правильнее сказать, приобретением прибора), надо понять: для чего он вам нужен. Каковы должны быть пределы измерения, класс точности, дополнительные функции. Например, для бытового использования нет необходимости брать токовые клещи с пределом измерения в сотни ампер. Такие функции, как измерение температуры, силы звука и света, влажности — безусловно, полезны. Но дополнительные датчики увеличивают стоимость прибора, а пользоваться ими вы будете крайне редко.

Для удобства пользователя, многие производители добавляют подсветку экрана, подставки, чехлы для хранения.

Это позволяет работать с прибором более комфортно, просто вы оплачиваете каждую опцию.

На самом деле, для большинства задач достаточно следующих функций:

  • Измерение величины переменного и постоянного напряжения в диапазоне до 500 вольт.
  • Замер сопротивления и прозвонка линии со звуковым индикатором.
  • Измерение силы тока до 2 ампер.

Дополнительные опции, которые почти всегда есть даже в недорогих моделях:

  • Проверка транзисторов.
  • Проверка конденсаторов, иногда с возможностью измерения емкости.
  • Проверка исправности и направления проводимости диодов.
  • Проверка светодиодов.

Измерение производится довольно просто: рукоять управления устанавливается в требуемый режим.

Предел измерений выбирается максимально близкий к предполагаемому значению, но не меньше. Например, если вы проверяете напряжение на 12 вольтовом аккумуляторе, предел измерений устанавливается 15 вольт (в зависимости от модели). Затем следует надежно закрепить измерительные кабели в гнездах, и соединить щупы с точками замера.

Меры безопасности при работе с тестером

  • Перед началом работ прочитайте в инструкции раздел «безопасность».
  • Убедитесь в целостности корпуса, а также в том, что соединительные винты полностью закручены. Во многих приборах для замены элемента питания требуются разобрать корпус. Многие пользователи затем просто защелкивают половинки, забывая зафиксировать винты.
  • Проверьте надежность соединения измерительных кабелей в разъемах. Для этого достаточно с небольшим усилием потянуть провод, удерживая в руках изолятор.
  • При работе с напряжением, большим, чем 60 вольт, не держите оба измерительных провода разными руками. Выполняя это простое требование, вы обезопасите себя от поражения электрическим током вдоль так называемые «линии смерти»: рука-сердце-рука.

Типовые измерения бытовым мультиметром

Измерение постоянного тока

Измерение постоянного тока безопасной величины. Например — проверка автомобильного аккумулятора. Установка режима: измерение постоянного напряжения. Предел измерения — 20 вольт (ближайший диапазон). Измерительные кабели включаются в соответствии с инструкцией.

Как проверить батарейки или аккумуляторы

Аналогичным способом проверяем пальчиковые батарейки или аккумуляторы. Предел измерения в нашем случае те же 20 вольт постоянного напряжения. Предполагаемое значение 1.4 вольта. Прижимаем контакты к аккумулятору (соблюдая полярность), снимаем показания.

Измерение опасного напряжения

Внимание! Работать с опасным напряжением могут только лица, имеющие соответствующие группы допуска!

Измерение опасного напряжения: например, в розеточной сети. Для начала проверяем измерительные кабели. Изолирующие рукояти должны быть целыми, провода надежно удерживаться. На измерительном кабеле отформованы ограничительные кольца, чтобы пальцы не соскользнули в опасную зону во время прижимания к измеряемым контактам.

Выставляем режим измерения переменного тока, предел измерения — 500 (или 750) вольт (измеряемое напряжение 220 вольт). Надежно фиксируем кабели в приборе, подключаемся к розетке, манипулируя одной рукой.

Чтобы измерить напряжение в сети, достаточно нескольких секунд. Не следует надолго оставлять подключенный к розетке прибор.

Прозвонка цепи

Разобравшись, как пользоваться тестером напряжения, переходим к самой простой операции: прозвонка цепи.

Внимание! Допустимо выполнять прозвонку только полностью обесточенных участков цепи.

Производится при наличии такого режима на приборе.

Читайте также:  Светодиодные индикаторы напряжения с часов

Прозвонка

Перед началом прозвонки, соединяем щупы между собой и проверяем работоспособность прибора (устойчивый звуковой сигнал). Если концы проверяемой проводки разнесены далеко друг от друга, воспользуйтесь удлинителем.

Важно! Чтобы вы могли безопасно работать на сетевой электропроводке в режиме прозвонки, следует физически отсоединить проверяемую линию в ближайшей распределительной коробке.

Проверка радиокомпонентов

Разумеется, детали следует проверять после извлечения их из монтажной платы. В крайнем случае, достаточно отсоединить один контакт.

Проверка диода или резистора. Выставляем соответствующий режим на переключателе. Если вы не знаете приблизительный номинал, начинаем измерения с большего предела. Переключая диапазон измерений, вы рано или поздно найдете нужный номинал.

Светодиоды проверяются в режиме прозвонки. Даже если вы увидите, что диод исправно проводит ток в одну сторону (в режиме проверки обычных диодов), но при этом не светится, измерения не имеют значения.

В режиме прозвонки, силы тока будет достаточно для зажигания кристалла. Перепутав полярность, вы не испортите деталь. Просто диод не засветится.

Это надо знать: Даже тестеры эконом класса имеют определенную защиту от перегрузки и предохранитель на входных контактах.

Но это не означает, что вы можете путать режимы, и подключаться к высокому напряжению с установленным низким порогом измерения.

Как проверить заземление

Измерение заземления также можно произвести с помощью бытового тестера.

  1. Прежде всего убедимся, что у вас в доме выполнена разводка «земли». Для этого открываем корпус любой розетки, и проводим визуальный осмотр. Если на «земляной» контакт ничего не заведено, или есть перемычка (это опасно!) между нулевым и «земляным» выводом, собственно и проверять нечего. При наличии на контакте «земли»: типового желто—зеленого провода, вы можете проверить, подключено «естественное заземление», либо у вас объединены нулевая и земляная шины.
  2. Определяем фазу. Для этого существует индикаторная отвертка.
  3. Затем, предварительно проверив провода, и выставив правильный режим, замеряем напряжение между фазой и нулевым контактом. Записываем результат и проводим измерение между фазой и проверяемым заземлением.
  4. Если результат п.3 одинаковый — значит у вас фальшивая «земля», провод объединен с нулевой шиной. Это крайне опасно, лучше вообще отсоединить такой провод и закрыть изолирующим колпачком.
  5. Если результат п.3 отличается на несколько вольт — проверьте несколько раз с минимально возможным интервалом измерения. При устойчивом отличии значения вы можете быть уверены в безопасности вашей электросети. У вас естественное заземление.

Как проверить заземление без индикаторной отвертки

Для этого необходимо с помощью тестера проверить напряжение между всеми парами контактов. Разумеется, в этом есть смысл при наличии подключенного провода к заземляющему контакту розетки.

Напряжение, близкое к значению 220 вольт будет только между парами: фаза-ноль, и фаза-«земля». Понятное дело, что фаза не может быть заведена на заземляющие контакты розетки, стало быть, она в одном из рабочих отверстий.

Как пользоваться тестером для проверки естественного заземления (при известном фазном контакте), вы уже знаете.

Подробнее об измерении силы тока

В принципе, все, кто учил в школе физику, знает, как измерить силу тока на участке цепи. Необходимо пропустить ток через прибор: то есть, включить его в разрыв цепи. В лабораторных условиях это просто, там выверенные параметры и прибор с запасом прочности. А как, к примеру, проверить утечку тока на автомобильном аккумуляторе?

Для такой работы подойдет не каждый тестер. Предел измерения силы тока, как минимум, должен превышать мощность ламп головного света. Например, у вас в фарах галогенки по 55 Вт. Суммарная мощность 110 Вт, делим на напряжение 12 вольт, получаем значение около 10 ампер. Значит, на бытовом тестере должен быть режим измерения постоянного тока с пределом в 20 ампер.

Далее — стандартное включение (как в школьной лаборатории):

  • Отключаем минусовой провод (массу) от аккумулятора.
  • Надежно соединяем минусовой измерительный кабель тестера, с минусовой клеммой АКБ.
  • Плюсовой измерительный кабель прибора соединяем с минусовым проводом автомобиля.

Видим ток утечки при отключенных потребителях. Если он измеряется амперами, поочередно извлекаем предохранители, и находим узел, который дает паразитную нагрузку.

Нулевого тока быть не должно: под постоянным питанием находится бортовой компьютер, магнитола, сигнализация (при наличии). Но это десятки миллиампер. Если значение на порядок выше — тестер поможет найти проблемный участок.

Как правильно выбрать мутьтиметр

Однозначная рекомендация для тех, кто не увлекается радиоэлектроникой — базовый цифровой тестер серии 830, 832 или 182. Его цена — несколько сотен рублей. Единственный недостаток такого прибора — малый диапазон измерения силы тока. Тем не менее, для бытовых измерений его хватит с запасом.

Если вы самостоятельно обслуживаете автомобиль — следует выбрать модель в крепком прорезиненном корпусе, с пределом измерений по току не ниже 10 ампер.

Такой прибор будет стоить порядка 1000 руб., но запас прочности у него выше.

Приобретение стрелочных тестеров сегодня не имеет смысла. Разве что для специфических задач, когда необходимо следить за некими импульсами в реальном времени.

Источник