33. Измерение активных сопротивлений методом амперметра-вольтметра. Электронные омметры.

Активное сопротивление можно измерять как на постоянном, там и на переменном токе. Метод измерения амперметра-вольтметра на постоянном токе. Измерение на переменном целесообразно применять в цепях, где есть потери при перемагничивании (цепи со стальными сердечниками – катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы).

Измерение методами амперметра и вольтметра сводится к определению тока или напряжения в цепи с измеряемым двухполюсником и последующему расчету его параметров по закону Ома. Метод можно использовать для измерения активного и полного сопротивления, индуктивности и емкости.

Схема:

Измерение активных сопротивлений производят на постоянном токе, при этом включать резистор Rx в измерительную цепь можно по двум схемам.

В схеме с амперметром отклонение показаний миллиамперметра пропорционально току:

и обратно пропорционально измеряемому сопротивлению Rx. По такой схеме измеряют достаточно большие сопротивления (от 1 Ом до 200МОм). Шкала обратная. Перед измерениями зажимы х замыкают ключом K и переменным резистором Rд устанавливают такой ток, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу, что соответствует точке 0 Ом.

Для измерения небольших сопротивлений (0,01…100 Ом) используется схема с вольтметром. Показания вольтметра определяются формулой: U , при условии, что Rд >>Rx, U приблизительно равно ERx/Rд, т.е. имеет место прямая зависимость напряжения (показания вольтметра) от измеряемого сопротивления Rx. Шкала прямая. Перед измерением стрелку на приборе совмещают с отметкой «∞» при разомкнутых зажимах х.

Обе схемы приводят к методическим погрешностям измерения Δ Rx, зависящим от погрешн приборов и от калибровки. В 1ой схеме методическая погрешность измерения тем меньше, чем меньше внутреннее сопротивление амперметра (при Ra →0, Δ Rx→0), а во 2ой схеме эта погрешность тем меньше, чем больше сопротивление вольтметра (при Rv→∞, Δ Rx→0).

Точность обоих методов невелика, погрешность 1.5-2%.

Рассмотренные методы измерения активного сопротивления до сих пор широко используются в малогабаритных комбинированных приборах – так называемых тестерах. Показания современных приборов обычно регистрируются с помощью цифровых табло.

Недостатки метода:

• наличие соединительных проводов

• необходимость калибровки

• регулировка U и I

Электронные омметры.

С овременные электронные омметры аналогового типа выполняют на основе инвертирующего усилителя на ОУ, охваченного отрицательной обратной связью с помощью измеряемого сопротивления Rx. ОУ должен иметь большой коэффициент передачи и большое входное сопротивление, тогда свойства ОУ не будут влиять на цепь. Измерения можно производить и на постоянном и на переменном токе. Омметры обеспечивают большую точность, имеют высокую чувствительность.

Структурная схема:

Напряжение на выходе усилителя омметра вычисляется по формуле Uвых = -URx/R1. R1 – образцовый резистор.

Выходное напряжение в схеме линейно связано с измеряемым сопротивлением Rx, поэтому шкала прибора может быть проградуирована в единицах сопротивления. Шкала будет равномерной в широких пределах и практически не будет зависеть от внешних элементов усилителя. Погрешности измерения электронных омметров 2-4%

Uвх=Uвых*R1/(R1+Rx) + U*Rx/(R1+Rx)=-Uвых/Кос

Kос= Uвых/U=- Rx/(R1+Rx) / R1/(R1+Rx)+1/kоу≈ Rx/R1

Uвых=-URx/R1

Koy=-Rx/R1

Стабилизируем U и измеряем выходное напряжение. Оно Ξ Rх, шкала линейная и не зависит от усилителя.

Если Rх маленькое, удобно использовать проводимости. Для этого Rх меняем местами с R1 и Uвых Ξ Gх.

Недостатки метода:

Подключение неизвестного резистора делается длинными проводами, на которых падает напряжение (и их сопротивление входит в Rx). Чтобы избежать этого, используются двойные провода, на каждую клемму Rx.

4х проводная схема:

Ток через Rx идет с выхода ОУ по одному из проводов Н (высок потенциал) и L(низкий потенциал) через Rх и входной источник. Пара друг проводов используется для подачи напряжения на вход ОУ и на вольтметр.

Падение напряжения снимаем с точек L и Н. Сопротивление проводов входить в измерения уже не будет.

Коэффициент обратной связи = Rх/R1

Коэффициент передачи завис от отношения 2х пассивных элементов.

Если необходимо измерить особо большое сопротивление, то используется тераомметр. В нем сопротивление R1 и Rx меняются местами, при этом шкала станет обратной, а напряжение Uвых = -UR1/Rх.

Погрешность измерения таким прибором составляет 10%.