Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Пассивные элементы электроники. Учебное пособие
.pdf
10. Область выбора режима «прозвонка» («пробник»). Этот режим
X
X
удобен для быстрой проверки исправности проводников. Если сопротивление измеряемого участка кабельной трассы или участка схемы меньше
100 Ом, мультиметр формирует звуковой сигнал. Таким образом, при
этом нет необходимости слежения за значениями на индикаторе.
11. Разъем для подключения транзисторов при использовании ре-
жима 8. Левая
часть разъема служит для подключения транзисторов
с n–p–n-проводимостью, а правая – для подключения транзисторов
с p–n–p-проводимостью. Назначение выводов разъема следующее:
E – подключение эмиттера транзистора;
B – подключение базы транзистора;
C – подключение коллектора транзистора.
12. Разъемы для подключения измерительных щупов мультиметра.
Разъем «СОМ» подключается к точке измерительной схемы с ну-
левым потенциалом (
схемная земля), либо с отрицательной полярностью (на постоянном токе), либо к одному выводу измеряемого сопротивления/диода.
На вывод «VΩmA» подается измеряемый сигнал (сигнал положительной полярности на постоянном токе) либо подключается второй
вывод измеряемого сопротивления/диода.
Вывод «10ADC» служит только для подключения положительного
щупа мультиметра при использовании предела измерения постоянного
тока – 10 А (отрицательный щуп при этом подключается к разъему
«COM»).
При использовании мультиметров необходимо помнить, что, как и
любое электронное устройство, они обладают собственным входным
сопротивлением (обычно 1…10 МОм) при измерении напряжения, а
при измерении тока на них падает непряжение (десятки милливольт).
При использовании мультиметра нужно правильно выбирать
дел измерения
. Например, напряжение 1,6 В может быть измерено
пре-
мультиметром на пределах 2, 20, 200, 1000 В. Но для получения результата измерений с максимальной
точностью необходимо выбирать
минимальный предел измерений, ближайший к измеряемому значению, но не меньше его, т.е. 2 В. Оценить точность измерения, проводимого с помощью цифрового мультиметра (точность – величина, обратная
погрешности), можно следующим образом. В паспорте муль-
тиметра для каждого предела измерения указана предельная величина
абсолютной погрешности
пределе 20 В постоянного тока
в виде формулы. Например, у M-838 на
0,5 % ( ) 2
, где
UD
U
– ве-
81
19,99 В
личина измеряемого напряжения по модулю (
U
X
), а D – так
называемая единица счета, равная единице в младшем разряде индикатора. Так, на пределе 20 В D = 0,01 В. Если на индикаторе отображается значение –12,60 В, то (0,5 / 100) 12, 6 2 0, 01 0,063 0,02
. Таким образом, измеряемая величина может лежать в
0,083 0,1 В
диапазоне –12,6 ± 0,1 В, или –12,5...–12,7 В.
Для проведения измерений к выводам «VΩmA», «10ADC» и
«СОМ» подключаются измерительные щупы. Измерительные щупы
представляют собой провода, на одной стороне которых находится
разъем для подключения к мультиметру, на другой – контактный элемент для подключения к точкам измерения. Контактный элемент пред
ставляет собой заостренный металлический стержень. В комплект поставки входят щупы красного и черного цвета. По негласной традиции
щуп черного цвета подключается к разъему «СОМ» и соответствует
нулевому или отрицательному потенциалу схемы измерений. Красный
щуп подключается в разъему «VΩmA» или «10ADC».
При работе с мультиметром необходимо соблюдать определенные
правила безопасности:
– попытка измерить напряжение при выбранных режимах измерения сопротивления, измерения тока, прозвонки, измерения температуры приведет к выходу мультиметра из строя;
– при выбранном режиме измерений тока мультиметр должен подключаться к источнику питания последовательно с нагрузкой, для которой измеряется потребляемый ток.
Нельзя подключать мультиметр
в режиме измерения тока к источнику напряжения!;
– если ожидаемый измеряемый ток больше 200 мА, измерительные
щупы должны быть подключены к разъемам «10ADC» и «СОМ»,
мультиметр должен подключаться к источнику питания последовательно с нагрузкой;
– при измерении напряжения, величина которого может превышать
36 В, необходимо не допускать
контакта пальцев с металлическими
частями измерительных щупов, с клеммами и гнездами, находящимися
под напряжением!
Большинство измерений производится при подключении измерительных щупов к разъемам мультиметра: «VΩmA» и «СОМ». Исключение составляют:
– измерение тока, величина которого больше 200 мА (измерительные щупы подключаются к разъемам: «10ADC» и «СОМ»);
-
82
– измерение температуры (в зависимости от типа мультиметра из-
мерение производится от встроенной термопары или подключается
дополнительная внешняя термопара);
– измерение коэффициента передачи тока транзистора (транзистор
подключается к специальному разъему, см. позиция 11 на рис. П1).
Как известно из курса лекций «Схемотехника», напряжение может
присутствовать между точками схемы, возникать на резисторе при
протекании через него тока. Таким образом, измерение напряжения
производится при параллельном подключении мультиметра к источнику напряжения. Но существует режим измерения, когда напряжение
измеряется с установкой на мультиметре режима измерения тока. Этот
режим измерения чаще всего используется при измерении высоковольтных напряжений от источников с высоким выходным сопротивлением. Для
организации такого режима измерений необходим дополнительный элемент – гасящий резистор или набор резисторов. Значение этого сопротивления выбирается таким образом, чтобы индикация
на мультиметре соответствовала измеряемому напряжению. Предел
измерения тока при этом выбирается минимально возможным для данного мультиметра. Максимально возможное значение напряжения
должно быть известно. Например, используя мультиметр M-838, необходимо
измерять напряжение, максимальное значение которого составляет 2000 В. Минимальный предел измерения тока у данного
мультиметра составляет 2 мА. Принимая значение входного сопротивления мультиметра в режиме измерения тока равным нулю, можно
определить, что при входном напряжении 2000 В ток, равный 2 мА,
будет протекать через мультиметр, если значение гасящего резистора
(или набора резисторов
) будет равно 1 МОм. Необходимо пояснить,
почему делается оговорка о наборе резисторов. Дело в том, что при
высоких значениях измеряемого напряжения мощность, выделяемая на
резисторе, может достигать больших значений либо напряжение на
одном из резисторов может превышать максимально допустимое.
В приведенном выше примере мощность, рассеиваемая на резисторе,
составит 4 Вт. Чтобы избежать
повреждения резистора, можно использовать набор из 16 резисторов с максимальной рассеиваемой мощностью 0,25 Вт и сопротивлением 62 кОм (при расчете значение сопротивления получается равным 62,5 кОм, но подобное сопротивление
отсутствует в номинальном ряду Е24).
Современные электроизмерительные приборы, как правило, явля-
ются цифровыми и в качестве меры в них выступает источник опорно-
83
го напряжения. На рис. П3 показаны схемы измерения напряжения,
тока и сопротивления (рис. П3, а, б, в) соответственно. Резисторы
R и
изм1
R необходимы, чтобы величина измеряемого сигнала на
изм2
входе схемы сравнения была сопоставима с величиной опорного
напряжения. Для обеспечения необходимой точности измерений в ка-
честве
R и
изм1
R должны использоваться прецизионные резисто-
изм2
ры. У прецизионных резисторов величина сопротивления задана с высокой точностью (в соответствии с рядом номиналов Е48, Е96 или
Е192) и слабо зависит от внешних факторов.
Объект
Rизм1
измерений
б
б
Схема
сравнения
Источник
эталонного
напряжения
Результат
измерений
Объект
измерений
Rизм2
а
а
Rизм1
Схема
сравнения
Источник
эталонного
напряжения
Результат
измерений
Объект
измерений
в
в
Схема
сравнения
Источник
эталонного
напряжения
Результат
измерений
Рис. П3. Схемы измерения напряжения, тока и сопротивления
Для исключения появления дополнительной погрешности, которая
может возникнуть по причине неточной установки подвижного кон-
R
такта переменного резистора,
выполнен в виде набора отдель-
изм1
ных прецизионных резисторов. Способ организации переменного значения
R показан на рис. П4. При этом схема, изображенная на
изм1
рис. П4, а используется для измерения напряжения, а схема, представленная на рис. П4, б – для измерения тока. При измерении напряжения
величина измеряемого напряжения преобразуется в ток, величина ко-
84
торого зависит от
протекающий через нагрузку, также протекает через
R и
изм1
R . При измерении тока измеряемый ток,
изм2
R . Вслед-
изм1
ствие протекания тока через резистор на нем возникает напряжение,
пропорциональное протекающему току. Сопротивление
R должно
изм1
иметь малое значение для минимизации влияния на протекание тока
через нагрузку. В зависимости от величины измеряемого тока
R
изм1
может иметь значения от 1 Ома до 0,01 Ом.
Для измерения значения сопротивлений в состав мультиметра
должно входить дополнительное устройство – источник тока. Использование источника тока обусловлено тем, что величина формируемого
тока не зависит от напряжения питания и сопротивления нагрузки.
Естественно, это идеализированное представление источника тока, но
при определенных значениях напряжения питания
и сопротивления
нагрузки оно справедливо.
Rизм1.1
Rизм1. 1
Rизм1. 2
Rизм1.3
Rизм2
Rизм1.4
Rизм1.5
а б
Рис. П4. Организация переменного значения сопротивления на основе
набора отдельных резисторов
Rизм1.2
Rизм1.3
Rизм1. 4
Rизм1.5
Кроме резисторов, в схемах также применяются конденсаторы и
катушки индуктивности (далее – индуктивности). Для измерения их
параметров схема с использованием источника постоянного тока не
применима. Через конденсатор постоянный ток не протекает (кроме
тока утечки). При использовании вышеуказанной схемы измерений
для катушки индуктивности в результате измерений будет получено
собственное омическое сопротивление провода, из
85
которого выполне-
на катушка индуктивности. Это омическое сопротивление никак не
X
L
X
f
X
L
X
связано со значением индуктивности катушки.
При измерении параметров конденсаторов и индуктивностей используют переменный ток. При этом сопротивление конденсатора и
индуктивности зависит от частоты переменного тока и значения емкости и индуктивности элементов. Исходя из этого измерительная схема
для определения параметров конденсаторов и
индуктивностей может
выглядеть так, как показано на рис. П5. В этих схемах сигнал с генератора синусоидального сигнала поступает на делитель напряжения, со-
стоящийиз
рить. Значение сопротивления
(действующее значение) выходного сигнала
ра
U , а также зная величину
вх
сопротивление конденсатора и катушки индуктивности (
R и L/C-элемента, параметр которого необходимо изме-
изм
R известно. Измерив амплитуду
изм
U и сигнала генерато-
вых
R , можно вычислить реактивное
изм
и
C
соответственно) по формуле
()
Так как частота
XXRUUU
CL
.
изм вх вх вых
сигнала, формируемого генератором, также из-
вестна, можно вычислить значения C и L исходя из следующих формул: 1 / (2 )
C
fCи 2
fL
. Вывод формул предлагается сделать
читателю самостоятельно.
Rизм
Uвых
Rизм
Uвых
Рис. П5. Измерительные схемы для определения параметров
конденсаторов и индуктивностей
86
При регулярном измерении параметров LC-элементов, чтобы не
прибегать каждый раз к косвенным измерениям, которые требуют расчетов, целесообразно применять измерительные приборы, называемые
RLC-метрами. Внешне они похожи на мультиметры и осуществляют
прямые измерения сопротивления, индуктивности, емкости, а некоторые из них также измеряют эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора, добротность индуктивности и пр. В качестве
примеров можно назвать импортный прибор VICTOR 6243+ и отечественный Е7-13.
87
Быков Сергей Владимирович
Бабичев Михаил Михайлович
Аравенков Александр Александрович
ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Учебное пособие
Редактор Л.Н. Ветчакова
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка С.И. Ткачева
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
Подписано в печать
Уч.-изд. л. 5,11. Печ. л. 5,5. Изд. № 203. Заказ № 184. Цена договорная
Новосибирского государственного технического университета
20.12.2019. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 50 экз.
Отпечатано в типографии
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]