القياس الحالي

قياس التيار المستمر

في التكنولوجيا الإلكترونية ، غالبًا ما يكون من الضروري قياس التيارات المباشرة. على ما يبدو ، لهذا السبب ، فإن العديد من أجهزة القياس المتعددة ، الرخيصة في الغالب ، لا يمكنها إلا قياس التيار المباشر. نطاق القياس للتيار المتردد في بعض طرز المتر المتعدد ، والتي هي أكثر تكلفة ، ولكن هذه المؤشرات لا يمكن الوثوق بها إلا إذا كان للتيار الحالي شكل جيبية وكان التردد لا يتجاوز 50 هرتز.

متطلبات مقياس التيار الكهربائي

يعتبر أي جهاز قياس جيدًا إذا كان لا يؤدي إلى حدوث تشوهات في الكمية المقاسة ، أو بالأحرى يقدم ، ولكن بأقل قدر ممكن. بالنسبة لمقياس الفولتميتر ، يمثل هذا مقاومة عالية للإدخال ، لأنه متصل بالتوازي مع قسم الدائرة. من المناسب أن نتذكر هنا أنه مع اتصال متوازي ، تنخفض المقاومة الكلية للقسم.

يتم تضمين مقياس التيار الكهربائي في كسر الدائرة، لذلك ، بالنسبة له ، تعتبر الجودة الإيجابية ، على عكس الفولتميتر ، مجرد مقاومة داخلية منخفضة. علاوة على ذلك ، كلما كان ذلك أفضل ، خاصةً عند قياس التيارات المنخفضة ، المتأصلة في الدوائر الإلكترونية. تظهر عملية القياس الحالية في الشكل 1.

يُظهر الرسم البياني دائرة كهربائية بسيطة تتكون من بطارية كلفانية ومقاومين ، وهي مناسبة فقط لإجراء تجارب على قياس التيارات. بادئ ذي بدء ، يجب الانتباه إلى قطبية الجهاز ، يجب أن يتزامن مع اتجاه التيار ، الذي يشار إليه بالسهام.

يوضح الشكل جهاز مؤشر لن يظهر في الاتجاه المعاكس. بالنسبة إلى جهاز رقمي متعدد ، لا يهم اتجاه التيار. إذا كان متصلاً بشكل غير صحيح ، فسيظهر ببساطة علامة الطرح ، وسيتم تسوية التعارض على هذا. قد يقول علماء الرياضيات أن معامل الرقم يتم قياسه ، ويبدو أن هذا هو اسم الرقم غير الموقع.

الشكل 1عملية القياس الحالية

ما سوف تظهر مقياس التيار الكهربائي

لمثل هذه الدائرة البسيطة ، ليس من الصعب حساب التيار ، سيكون 0.018A أو 18mA. في الوقت نفسه ، يوضح الشكل أن الملليمتر في نفس الدائرة متصل بثلاث نقاط مختلفة. وفقًا لقوانين الفيزياء ، ستكون قراءاته هي نفسها تمامًا ، نظرًا لأن عدد الإلكترونات "تتدفق" من زائد البطارية ، يعود العدد نفسه مرة أخرى ، ولكن بعد "ناقص". والمسار لكل هذه الإلكترونات هو نفسه: فهي تربط الأسلاك ، والمقاومات ، وإذا كانت متصلة ، ثم الملليمترات.

يوضح الشكل 2 مخططًا لجهاز استقبال ثنائي الترانزستور من كتاب M.M. روميانتسيف "50 دائرة من مستقبلات الترانزستور" (1966).

الشكل 2دائرة استقبال الترانزستور المزدوج

في تلك الأيام ، كانت الدارات في الكتب مصحوبة بأوصاف مفصلة وطرق تعديلها. غالبًا ما كان يوصى بقياس التيارات في أقسام محددة من الدائرة ، وعادةً ما تكون التيارات المجمعة للترانزستورات. وأظهرت أماكن لقياس التيارات على الرسم البياني مع الصليب. في هذه المرحلة ، بالطبع ، تم توصيل ملليمترا بالفجوة في الموصل ، ومن خلال تحديد قيمة المقاوم التي تحمل علامة النجمة ، تم اختيار التيار المشار إليه مباشرة على الرسم التخطيطي.

مطبات في قياس التيارات

يوضح الشكلان 3 و 4 أبسط دائرة وبطارية ومقاوم متعدد المتر. وفقًا لقانون أوم ، من السهل حساب أن التيار في هذه الدائرة سيكون

I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A أو 150mA.

إذا نظرت عن كثب إلى كلا الشكلين ، اتضح أن قراءات الأجهزة مختلفة ، على الرغم من عدم تغير أي شيء في المخططات نفسها ، إذا كان يمكن تسمية ذلك. في الشكل 3 ، تكون القراءات متوافقة تمامًا مع حساب أوم.

الشكل 3. القياسات تيار في برنامج محاكاة Multisim

لكن في الشكل 4 ، أصبحوا أقل قليلاً ، أي 148.515mA. السؤال هو ، لماذا؟ بعد كل شيء ، لم يتغير شيء على الدائرة ، والمصدر هو نفسه والمقاومة لم تصبح أكثر أو أقل.

الشكل 4. القياسات تيار في برنامج محاكاة Multisim

الحقيقة هي أنه يمكن تغيير أي من خصائص المتر المتعدد ، والذي يتم عن طريق النقر على زر "خيارات".في هذه الحالة ، تم تغيير مقاومة دخل مقياس التيار الكهربائي: في الشكل 3 ، كان 1n & # 8486 ؛ وفي الشكل 4 ، تم زيادته إلى 100mΩ ، أو 0.1Ω فقط. يتم توفير هذا المثال لشرح كيفية تأثير خصائص أداة القياس على النتيجة. في هذه الحالة ، مقياس التيار الكهربائي.

دعونا نحاول زيادة 10 مرات الحالية في هذه الدائرة. للقيام بذلك ، يكفي تقليل قيمة المقاوم بمقدار 10 مرات أيضًا ، ومن السهل حساب أن مقياس التيار الكهربائي سوف يعرض أمبير ونصف. إذا تم اعتبار مقاومة المدخلات 1nΩ ، كما في الشكل 3 ، فستكون النتيجة 1.5A ، وهو ما يتفق تمامًا مع حساب أوم.

إذا كنت تستخدم الزر "Parameters" المذكور أعلاه لجعل مقاومة مقياس القدرة 0.1Ω ، فيمكنك أن ترى 1،364A على مقياس الجهاز. بالطبع ، 0.1، أكبر من أن يكون مقياس حقيقي حقيقي ، وربما يحدث 1n فقط في البرنامج - لا يزال بإمكان المحاكاة أن ترى كيف تؤثر المقاومة الداخلية للجهاز على نتيجة القياس. بشكل عام ، عند إجراء مثل هذه القياسات ، يجب على المرء أن يعرف على الفور "في العقل" على الأقل ترتيب النتيجة. ولكن يجب أن تبدأ بنطاق أكبر بشكل واضح على الجهاز.

هذا هو الحال عند قياس التيارات في برنامج محاكاة ، حيث يتم تعيين كل شيء عن عمد لتحقيق نتائج أفضل. جميع الأجزاء مع الحد الأدنى من التحمل ، وممانعات إدخال الأجهزة هي أيضا مثالية ، ودرجة الحرارة المحيطة هي 25 درجة. ولكن ، كما تم عرضه للتو ، يمكن ضبط معلمات الأجهزة والأجزاء وحتى درجة الحرارة بناءً على طلب المستخدم.

القياسات مع هذا الصك

في الحياة الحقيقية ، كل شيء ليس سلسًا جدًا. مقاومات واسعة قد يكون التحمل ، كقاعدة عامة ، ± 5 و 10 و 20 في المئة. بالطبع ، هناك مقاومات تحمل تساوي عُشر بالمائة ، لكن يتم استخدامها فقط حيثما يكون ذلك ضروريًا بالفعل ، وليس على الإطلاق في معدات الاستخدام على نطاق واسع بالقرب من كل ترانزستور وبالقرب من كل دائرة كهربائية دقيقة.

من المفترض أن تجرى تجارب على قياس التيارات باستخدام مقاومات تحملها 5٪. ثم ، بالقيمة الاسمية (ما هو مكتوب على علبة المقاوم) ، على سبيل المثال ، 10KΩ ، يمكن للمقاوم ذو المقاومة في حدود 9.5 ... 10.5KΩ أن يقع تحت الذراع. إذا كان مثل هذا المقاوم متصلاً بمصدر للجهد ، على سبيل المثال 10V ، عند قياس التيارات ، يمكنك الحصول على قيم في حدود 1.053 ... 0.952mA ، بدلاً من 1mA المتوقع. سيتم الحصول على انتشار أكبر عند استخدام المقاومات مع التسامح بنسبة 10 أو 20 في المئة.

ويمكن الحصول على نتائج مذهلة للغاية إذا أجريت هذه التجارب على طاقة البطارية. الدائرة هي نفسها تمامًا كما في الشكلين 3 و 4. إنها بسيطة للغاية بحيث يمكنك الاستغناء تمامًا عن لوحات الدوائر المطبوعة واللحام ، أو القيام بكل شيء ببساطة باستخدام اللفات ، أو ببساطة وضعه بين يديك.

دعنا نقدر ما يجب أن يتحول ، ما الذي يجب أن يعرضه الجهاز. ومن المعروف أن الجهد البطارية 1.5V ، المقاومة 10Ω. بعد ذلك ، وفقًا لقانون أوم ، I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A أو 150mA.

في القياسات الفعلية ، بدلاً من 150mA المتوقعة ، أظهر الجهاز 98.3mA. حتى لو افترضنا أنه تم اكتشاف المقاوم بنسبة 20 في المائة ، I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A أو 125mA.

لن يكون كافيا! أين ذهب كل شيء؟ في حالتنا ، تحولت البطارية "الميتة" إلى اللوم. أثناء العملية ، فقدت جزءًا من التهمة ، وزادت مقاومتها الداخلية. إضافة إلى مقاومة المقاوم الخارجي ، قدمت المقاومة الداخلية "مساهمة مجدية" في تشويه نتيجة القياس. كانت هذه الظروف هي التي أدت إلى حقيقة أن قراءات الجهاز كانت ، بعبارة ملطفة ، بعيدة كل البعد عن تلك المتوقعة.

لذلك ، عند إجراء القياسات في الدوائر الإلكترونية ، يجب أن يكون المرء حذراً للغاية ، كما أن الدقة لن تكون ضرورية. الصفات التي تتعارض مباشرة مع تلك المذكورة للتو تؤدي إلى نتائج كارثية. يمكن حرق أدوات القياس ، وكذلك الأجهزة التي يتم تطويرها أو إصلاحها ، وفي بعض الحالات تتعرض لصدمة كهربائية. لتجنب خيبة الأمل من مثل هذه الحالات ، يمكننا أن نوصي مرة أخرى بالتذكر احتياطات السلامة.

بوريس الأديشين