- Kā izmantot osciloskopu strāvas mērīšanai
- 1. Šunta rezistora izmantošana
- 2. Strāvas zondes izmantošana
- 3. Ātra un netīra metode
- Secinājums
Strāvas mērīšana ir vienkāršs uzdevums - viss, kas jums jādara, ir piesaistīt multimetru ķēdei, kuru vēlaties izmērīt, un skaitītājs dod jums tīru vērtību, ko izmantot. Dažreiz jūs nevarat īsti "atvērt" ķēdi, lai multimetru ievietotu virknē ar to, ko vēlaties izmērīt. Arī tas tiek atrisināts pavisam vienkārši - jums vienkārši jāmēra spriegums pāri zināmai pretestībai ķēdē - strāva tad vienkārši ir spriegums, kas dalīts ar pretestību (no Ohma likuma).
Lietas kļūst nedaudz sarežģītas, ja vēlaties izmērīt mainīgos signālus. Tas ir multimetra atsvaidzināšanas frekvences (paraugu skaits sekundē) žēlastība, un vidusmēra cilvēks sekundē var uztvert tikai tik daudz displeja izmaiņu. Maiņstrāvas mērīšana kļūst nedaudz vienkāršāka, ja jūsu multimetram ir RMS sprieguma mērīšana (RMS spriegums ir maiņstrāvas signāla spriegums, kas pārraidītu tādu pašu enerģijas daudzumu, kādu radītu šī sprieguma līdzstrāvas padeve). Tas ir stingri ierobežots ar periodiskiem signāliem (kvadrātveida viļņi un tamlīdzīgi ir stingri izslēgti, ja vien RMS mērījums nav “patiess”, pat tad nav garantiju par mērījuma precizitāti). Lielākā daļa multimetru ir arī filtrēti ar zemu caurlaidību, kas novērš maiņstrāvas mērījumus virs dažiem simtiem hercu.
Kā izmantot osciloskopu strāvas mērīšanai
Osciloskops aizpilda plaisu starp cilvēka uztveri un multimetra vienmērīgajām vērtībām - tas parāda sava veida signāla sprieguma un laika “grafiku”, kas ļauj labāk vizualizēt mainīgos signālus, salīdzinot ar mainīgo skaitļu kopu multimetrā..
Ir iespējams arī mērīt signālus ar frekvenci līdz vairākiem gigaherciem, ņemot vērā pareizo aprīkojumu. Tomēr osciloskops ir augstas pretestības sprieguma mērīšanas ierīce - tas nevar izmērīt strāvas kā tādas. Lai izmantotu osciloskopu strāvu mērīšanai, strāvu jāpārvērš spriegumā, un to var izdarīt vairākos veidos.
1. Šunta rezistora izmantošana
Varbūt tas ir vienkāršākais veids, kā izmērīt strāvu, un tas tiks detalizēti aplūkots šeit.
Strāvas uz sprieguma pārveidotājs šeit ir pazemīgs rezistors.
Pamatzināšanas mums saka, ka spriegums pāri rezistoram ir proporcionāls caur to plūstošajai strāvai. To var apkopot ar Ohma likumu:
V = IR
Kur V ir spriegums pāri rezistoram, I ir strāva caur rezistoru un R ir rezistora pretestība, visi to attiecīgajās vienībās.
Triks šeit ir izmantot rezistora vērtību, kas neietekmē kopējo mērāmo ķēdi, jo sprieguma kritums šunta rezistorā izraisa mazāku sprieguma kritumu visā ķēdē, kurā tas ir ievietots. Vispārējs īkšķa noteikums būtu izmantot rezistors, kas ir daudz mazāks par mērāmās ķēdes pretestību / pretestību (labā sākuma punktā desmit reizes mazāks), lai novērstu to, ka šunts ietekmē mērāmās ķēdes strāvu.
Piemēram, transformatora un MOSFET līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotājā kopējā (līdzstrāvas) pretestība var būt desmitiem miliomu, ja liela (teiksim) 1Ω rezistora novietošana novedīs pie tā, ka lielākā daļa sprieguma tiek nomesta pāri šuntam (atcerieties, ka rezistoriem virknē, rezistoros kritušā sprieguma attiecība ir to pretestību attiecība) un līdz ar to lielāks jaudas zudums. Rezistors mērīšanai tikai pārveido strāvu spriegumā, tāpēc jauda nedara noderīgu darbu. Tajā pašā laikā mazs rezistors (1mΩ) tam nometīs tikai nelielu (bet izmērāmu) spriegumu, atstājot pārējo spriegumu noderīga darba veikšanai.
Tagad, izvēloties rezistora vērtību, jūs varat savienot zondes zemi ar ķēdes zemi un zondes galu ar šunta pretestību, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.
Šeit varat izmantot dažus veiklus trikus.
Pieņemot, ka jūsu šunta pretestība ir 100mΩ, tad 1A strāva izraisītu sprieguma kritumu 100mV, dodot mums 100mV "jutību" uz ampēru. Ja esat piesardzīgs, tas nerada problēmas, taču daudzas reizes 100mV tiek uztverts burtiski - citiem vārdiem sakot, sajaucot ar 100mA.
Šo problēmu var pārvarēt, iestatot ievades iestatījumu uz 100X - zonde jau ir 10x vājinoša, tāpēc, pievienojot vēl 10X signālam, tas atkal atgriežas līdz 1 V uz ampēru, ti, ieeja tiek “reizināta” ar 10. Lielākā daļa osciloskopu nāk ar šo iespēju, lai varētu izvēlēties ievades vājinājumu. Tomēr var būt darbības jomas, kas atbalsta tikai 1X un 10X.
Vēl viena noderīga maza iespēja ir iespēja iestatīt ekrānā redzamās vertikālās vienības - V var mainīt arī uz A, W un U, cita starpā.
Lietas kļūst sarežģītas, ja nevar novietot šunti zemu. Darbības joma ir tieši savienota ar iezemēto zemi, tāpēc, pieņemot, ka arī jūsu barošanas avots ir iezemēts, zondes zemējuma skavas savienošana ar jebkuru izlases punktu ķēdē šo punktu saīsinās.
To var novērst, veicot kaut ko tādu, ko sauc par diferenciālo mērījumu.
Lielākajai daļai osciloskopu ir matemātikas funkcija, kuru var izmantot, lai veiktu matemātiskas darbības ar parādīto (-ajām) viļņu formu (-ām). Ņemiet vērā, ka tas nekādā veidā nemaina faktisko signālu!
Funkcija, kuru mēs šeit izmantosim, ir atņemšanas funkcija, kas parāda divu izvēlēto viļņu formu starpību.
Tā kā spriegums ir vienkārši potenciālā starpība divos punktos, mēs varam piesaistīt vienu zondi katram punktam un savienot zemējuma skavas ar ķēdes zemi, kā parādīts attēlā.
Parādot starpību starp diviem signāliem, mēs varam noteikt strāvu.
Tas pats iepriekš izmantotais vājināšanas triks attiecas arī uz šo, vienkārši atcerieties mainīt abus kanālus.
Šunta rezistora izmantošanas trūkumi:
Šunta rezistora izmantošanā ir daži trūkumi. Pirmais ir pielaide, kas var būt tikpat slikta kā 5%. Tas ir kaut kas, par ko ir jāatskaitās ar zināmām grūtībām.
Otrais ir temperatūras koeficients. Rezistoru pretestība palielinās līdz ar temperatūru, kā rezultātā konkrētajai strāvai rodas lielāks sprieguma kritums. Tas ir īpaši slikti ar lielas strāvas šunta rezistoriem.
2. Strāvas zondes izmantošana
Gatavās strāvas zondes (sauktas par “strāvas skavām”; tās piestiprina pie vadiem, nepārtraucot ķēdes) ir pieejamas tirgū, taču jūs neredzat, ka daudzi hobiji tos izmantotu to pārmērīgo izmaksu dēļ.
Šīs zondes izmanto vienu no divām metodēm.
Pirmā metode ir izmantošana spoles brūces ap pusapļa ferīta serde. Strāvā, kas atrodas vadā, zonde ir nostiprināta apkārt, ferītā rodas magnētiskais lauks. Tas savukārt inducē spriegumu spolē. Spriegums ir proporcionāls strāvas maiņas ātrumam. Integrators “integrē” viļņu formu un rada izeju, kas ir proporcionāla strāvai. Izejas skala parasti ir no 1 mV līdz 1 V uz ampēru.
Otrā metode izmanto Hall sensors iestiprināta starp divām ferīta pusapļiem. Hall sensors rada spriegumu, kas ir proporcionāls strāvai.
3. Ātra un netīra metode
Šai metodei nav nepieciešami papildu komponenti, izņemot darbības jomu un zondi.
Šī metode ir līdzīga pašreizējās zondes izmantošanai. Aplieciet zondes zemējuma vadu ap vadu, kas ved mērāmo strāvu, un pēc tam pievienojiet iezemējuma skavu zondes galam.
Izgatavotais spriegums atkal ir proporcionāls strāvas maiņas ātrumam, un, lai to interpretētu kā strāvu, jums jāveic viļņu formas matemātika (proti, integrācija; lielākajai daļai jomu tas ir izvēlnē 'matemātika').
Elektriski runājot, saīsinātā zonde būtībā veido stieples cilpu, kas darbojas nedaudz kā strāvas transformators, kā parādīts attēlā.
Secinājums
Ir vairākas metodes, lai izmērītu mainīgās strāvas viļņu formas, izmantojot osciloskopu. Vienkāršākais ir strāvas šunta izmantošana un sprieguma mērīšana.