قياس الفولتية المتغيرة. قواعد قياس التيار المتردد والتيار المستمر بمقياس متعدد قياس جهد التيار المستمر بجهد التيار المتردد

تقريبا كل واحد منا ، عاجلا أو آجلا ، واجه (أو سيظل عليه) مواجهة مهمة قياس الجهد الكهربائي.

قد تحتاج إلى هذا في واحد من عدد لا حصر له من المواقف اليومية ، وسيكون من الجيد أن تعرف مقدمًا كيف يمكن القيام بذلك وبأي مساعدة.

لقياس الجهد ، تحتاج فقط إلى جهاز واحد يسمى "المقياس المتعدد"ومصدر للكهرباء. لقياس الجهد الكهربي للبطارية الموجودة حولها ، ومصدر طاقة الكمبيوتر المحمول ، والأسلاك العارية في شقة - هذه بعض من أكثر التطبيقات شيوعًا.

في هذه المقالة ، سوف نأخذ مثالاً كيفية قياس الجهد الكهربائيالطاقة باستخدام المتر المنزلي.

على سبيل المثال ، لماذا يحتاج الجميع إلى معرفة ذلك ، يمكننا الاستشهاد بالعديد من المواقف اليومية: من خلال قياس الجهد على البطارية ، يمكنك فهم مدى "صحتها" ، أو ربما يمكنك التخلص منها بالفعل ؛ لا يضيء المصباح الموجود في الثريا ، على الرغم من أن المصباح جديد - الأمر يستحق التحقق ، فقد تكون هناك مشكلة في الأسلاك ؛ عندما يكون هناك انقطاع للتيار الكهربائي على اللوحة في المدخل ، لن يكون من الضروري التأكد من أنك قمت بالفعل بإلغاء تنشيط الشقة بأكملها. بشكل عام ، هناك العديد من التطبيقات.

لقد توصلنا إلى المهام ، والآن أصبح الأمر يستحق الحديث عما تحتاجه للقياسات. في 99٪ من المواقف اليومية ، ستحتاج فقط إلى مصدر طاقة تيار متردد أو تيار مستمر و "متعدد" - جهاز يقيس الجهد ،أيضا يسمى "فاحص"،وغيرها من المؤشرات الكهربائية ، وعلى وجه التحديد إحدى وظائفها - الفولتميتر. لقياسات المنزل ، الأنسب نموذج بسيط، والتي يمكن العثور عليها في المتجر بسعر 200 روبل.

وقليلاً عن التيار. الجهد االكهربى التيار الكهربائيتقاس فولت (V). يمكن أن يكون التيار نفسه دائم (DCV)أو متغير (ACV). في المقبس والأسلاك المنزلية ، يكون التيار متناوبًا دائمًا ، وكل شيء يوجد به "+" و "-" (البطاريات ، والمراكم ، وما إلى ذلك) ثابت. بادئ ذي بدء ، حدد التيار الذي ستقيسه وحدد موضع التبديل المناسب على جهاز القياس المتعدد: DCV - التيار المباشر ، ACV - التيار المتناوب.

القيم الرقمية على جهاز القياس المتعدد هي القيم القصوى القابلة للقياس. إذا كنت لا تعرف حتى الجهد الذي ستقيسه تقريبًا ، فابدأ بتعيينه على أعلى قيمة.

يجدر النظر في أن العديد من أجهزة القياس الحديثة قادرة على تحديد التيار الذي يتم توفيره لهم بأنفسهم - مباشر أو متناوب. إذا كان جهاز القياس المتعدد الخاص بك واحدًا من هؤلاء ، فبدلاً من مواضع تبديل DCV و ACV ، سيكون لديك موضع واحد - V. في هذه الحالة ، قم فقط بتعيينه.

كيفية توصيل أسلاك المتر

بعد الشراء ، غالبًا ما يكون لدى العديد من المبتدئين سؤال - مكان إدخال الأسلاك (وعلى وجه الدقة ، يتم استدعاؤها المجسات) المتعدد وكيفية القيام بذلك بشكل صحيح.

تحتوي معظم أجهزة القياس المتعددة على ثلاثة موصلات سلكية وسلكان - أسود وأحمر. أسوديتم إدخال السلك في المقبس مع النقش COM, أحمرإلى العش ، حيث يوجد تعيين من بين الرموز الخامس.

يستخدم المقبس الثالث لقياس التيارات العالية ولن نحتاج إليه لقياس الجهد ، ولكن بشكل عام ، إذا لزم الأمر ، يتم توصيل سلك أحمر به ، ويبقى السلك الأسود دائمًا في مقبس واحد.

كيفية قياس الجهد في المنفذ

واحدة من أكثر المهام شيوعًا هي قياس الجهد في المقبسأو في الأسلاك السكنية. من السهل جدًا القيام بذلك باستخدام مقياس متعدد. كما كتبنا أعلاه ، يتدفق التيار المتردد في المقابس ، ولقياسه ، تحتاج إلى ضبط المفتاح على المتر المتعدد إلى المنطقة خل التفاح.

نحن نعلم أن الجهد يجب أن يكون حوالي 220 فولت ، لذلك إذا كان لديك مقياس متعدد كما في المثال من الصورة أعلاه ، فاضبط المفتاح على أكثر من القيمة المتوقعة، في هذه الحالة بتاريخ 750 في نطاق خل التفاح.

بعد إعداد الجهاز ، حان الوقت لوضع أصابع المجس في المقبس. لا يهم أي سلك يدخل في أي ثقب في المقبس. بشكل عام ، لا يوجد ما يخشاه ، الشيء الرئيسي هو التمسك بالجزء المعزول من المجسات وعدم لمس الجزء المعدني (على الرغم من أنه من الصعب جدًا القيام بذلك حتى مع وجود رغبة قوية) ، وكذلك عدم للسماح لهم بلمس بعضهم البعض أثناء توصيلهم بالمأخذ ، وإلا يمكنك ترتيب دائرة كهربائية قصيرة.

إذا فعلت كل شيء بشكل صحيح ، ستعرض شاشة جهاز القياس المتعدد الجهد الحالي في المنفذ والأسلاك الداخلية.

في حالتنا ، هذا هو 235.8 فولت - ضمن النطاق الطبيعي. لن ترى أبدًا 220 فولت بالضبط على الشاشة ، لذا فإن خطأ +20 أمر طبيعي.

كيفية قياس جهد البطارية أو البطارية

جميع أنواع البطاريات والمراكم المختلفة ، بشكل عام ، كل ما تراه "+" و "-" - كل هذه مصادر للتيار الكهربائي المباشر. يقيس ضغط متواصلليس أكثر تعقيدًا من متغير.

للقيام بذلك ، خذ ، على سبيل المثال ، الأكثر شيوعًا بطارية AA. يتصل أحمرسلك متعدد "+" - مع طرف البطارية ، و أسودمع "-" - أنت م. إذا قمت بتوصيلهم بالعكس ، فلن يحدث شيء سيء ، فقط على شاشة متعددة المقاييس ، سيتم عرض القراءات بعلامة ناقص ، شيء من هذا القبيل.

عادة ما يكون الجهد على البطاريات صغيرًا ، لذلك لا تخافوا وتضغطوا على المجسات بأصابعكم. حتى 20 فولت ، لن تشعر بأي شيء على الأرجح. في حالة بطارية AAA ، يكون جهدها الأقصى 1.5 فولت ، وهو ليس مخيفًا على الإطلاق بالنسبة لأي شخص.

كما نرى من قراءات جهاز القياس المتعدد ، فإن الجهد الكهربائي في بطاريتنا هو 1.351 فولت ، مما يعني أن البطارية لا تزال مشحونة تمامًا ويمكن استخدامها.

وبالمثل ، يمكنك فحص أي بطاريات أخرى وقياس جهدها ، وكما تعلم الآن ، لا يوجد شيء معقد في هذا الأمر.

غريغورييف (الاتحاد السوفياتي)

إن أهم خاصية للجهد المتناوب (التيار) هي قيمة جذر متوسط ​​التربيع * (RMS). تعد معرفة RMS الحقيقي أمرًا ضروريًا عند تحديد نسب الطاقة أو الطاقة في دوائر التيار المتردد ، وقياس خصائص ضوضاء الأجهزة ومعاملات التشوه التوافقي أو التشوه البيني ، وإنشاء وحدات تحكم طاقة الثايرستور. لم يتم استخدام التركيبة "SKZ الحقيقية" هنا بالصدفة. الحقيقة هي أنه من الصعب قياس RMS ، لذلك عادةً ما تقيس الفولتميترات (المستقلة أو المضمنة في المتر المتعدد) إما متوسط ​​القيمة المصححة أو قيمة الذروة لجهد التيار المتردد. بالنسبة للجهد الجيبي ، وهو أكثر شيوعًا في ممارسة القياس ، هناك علاقة لا لبس فيها بين قيم RMS الثلاثة هذه: قيمة الذروة أكبر بـ 1.41 مرة من RMS ، ومتوسط ​​القيمة المصححة هو 1.11 مرة أقل منها. لذلك ، يتم دائمًا معايرة الفولتميتر للاستخدام العام في RMS ، بغض النظر عما يسجله الجهاز بالفعل. لذلك ، عند قياس RMS للجهود المتناوبة ، والتي يختلف شكلها بشكل ملحوظ عن الشكل الجيبي ، فإنه من المستحيل عمومًا استخدام هذه الفولتميترات ، ومع ذلك ، إشارات دوريةشكل بسيط (تعرج ، مثلث ، إلخ) ، يمكنك حساب عوامل التصحيح. لكن هذه الطريقة غير مقبولة لأهم القياسات في الممارسة (على وجه الخصوص ، تلك المذكورة أعلاه). هنا ، فقط تسجيل RMS الحقيقي للجهد المتناوب يمكن أن ينقذ.

لفترة طويلة ، تم استخدام الطرق القائمة على تحويل الجهد المتردد إلى تيار مباشر باستخدام الأجهزة الحرارية لقياس RMS. في شكل حديث ، لا تزال هذه الأساليب مستخدمة حتى اليوم. ومع ذلك ، فإن معدات القياس ، وهي أجهزة الحوسبة التناظرية المتخصصة ، أصبحت أكثر انتشارًا. لسبب او لآخر نموذج رياضييقومون بمعالجة الإشارة الأصلية بحيث يكون منتج المعالجة هو RMS الخاص به. هذا المسار ، حتى مع الأخذ في الاعتبار نجاحات الإلكترونيات الدقيقة ، يؤدي حتمًا إلى تعقيد المعدات ، وهو أمر غير مقبول لممارسة هواة الراديو ، لأن جهاز القياس يصبح أكثر تعقيدًا من الأجهزة التي من الضروري إنشاءها.

إذا لم يتم طرح شرط أن يكون RMS قراءة مباشرة (وهذا مهم ، أولاً وقبل كل شيء ، لقياسات الكتلة) ، فمن الممكن إنشاء جهاز يسهل تصنيعه وتعديله. تعتمد طريقة قياس RMS على تضخيم الجهد إلى مستوى يبدأ عنده المصباح المتوهج العادي في التوهج. يرتبط سطوع التوهج (المسجل بواسطة المقاوم الضوئي) للمصباح الكهربائي ارتباطًا فريدًا بـ RMS للجهد المتردد المطبق عليه. لتجنب عدم خطية محول الطاقة AC الجهد- المقاوم ، يُنصح باستخدامه فقط لتسجيل سطوع معين للمصباح الكهربائي ، والذي يتم تثبيته أثناء معايرة الجهاز. ثم يتم تقليل قياسات RMS لتعديل معامل الإرسال المضخمبحيث يضيء المصباح بالسطوع المطلوب. تتم قراءة متوسط ​​القيمة التربيعية للجهد المقاس على مقياس مقاومة متغيرة.

عند دمجها مع الثنائيات VD1 و VD2 ، فإنها توفر الحماية لجهاز قياس الميكرومتر في حالة حدوث خلل كبير في الجسر. يمكن توصيل نفس مقياس الميكرومتر الذي يستخدم المفتاح SA1 بإخراج مكبر الصوت من أجل موازنة التيار المستمر.

يتم توفير الجهد المقاس للمدخل غير العكسي لجهاز op-amp DA1. وتجدر الإشارة إلى أنه إذا تم استبعاد CI الفاصل ، فيمكن تطبيق جهد متناوب مع مكون ثابت على مدخلات الجهاز. وفي هذه الحالة ، ستتوافق قراءات الجهاز مع RMS الحقيقي للجهد الإجمالي (DC + AC).

الآن حول بعض ميزات الفولتميتر المعني واختيار العناصر الخاصة به. العنصر الرئيسي للجهاز هو optocoupler VL1. بالطبع ، من المريح جدًا استخدام جهاز قياسي جاهز ، ولكن يمكنك أيضًا عمل نظير لجهاز optocoupler بنفسك. هذا يتطلب لمبة متوهجة والتي يتم وضعها في السكن الذي يمنع الضوء الخارجي من الدخول. بالإضافة إلى ذلك ، من المستحسن ضمان الحد الأدنى من نقل الحرارة من المصباح الكهربائي إلى المقاوم الضوئي (ومن درجة الحرارة). تنطبق المتطلبات الأكثر صرامة على لمبة الإضاءة المتوهجة. يجب أن يكون سطوع توهجه عند جهد RMS حوالي 1.5 فولت كافيًا لإحضاره إلى نقطة التشغيل المقابلة لتوازن الجسر. يرجع هذا القيد إلى حقيقة أن الجهاز يجب أن يكون له عامل قمة جيد (نسبة قيمة السعة القصوى المسموح بها للجهد المقاس إلى جذر متوسط ​​التربيع). باستخدام عامل قمة صغير ، قد لا يسجل الجهاز ارتفاعات الجهد الفردية وبالتالي يقلل من قيمة RMS. مع قيم عناصر الجسر الواردة في الرسم التخطيطي في الشكل. 1 ، جهد RMS على optocoupler ، وإيصاله إلى نقطة التشغيل (حوالي 10 كيلو أوم) ، سيكون حوالي 1.4 فولت.السعة القصوى لجهد الخرج (قبل بدء الحد) في هذا الجهاز لا يتجاوز 11 فولت ، لذلك سيكون عامل القمة حوالي 18 ديسيبل. هذه القيمة مقبولة تمامًا لمعظم القياسات ، ولكن إذا لزم الأمر ، يمكن زيادتها قليلاً عن طريق زيادة جهد إمداد مكبر الصوت.

قيد آخر على المصباح المتوهج هو أن تياره عند نقطة التشغيل يجب ألا يتجاوز 10 مللي أمبير. خلاف ذلك ، هناك حاجة إلى تابع باعث أقوى ، حيث يجب أن يوفر تيار الذروة. حوالي 10 مرات أكبر من التيار الذي يستهلكه المصباح المتوهج عند نقطة التشغيل.

لا توجد متطلبات خاصة للمقاوم الضوئي لجهاز optocoupler محلي الصنع ، ولكن إذا كان لهواة الراديو الاختيار ، فمن المستحسن العثور على مثيل به ما هو مطلوب في نقطة التشغيل مع إضاءة أقل. سيسمح لك ذلك بإدراك عامل قمة أكبر للجهاز.

يحدد اختيار op-amp بشكل فريد مجموعة من معلمتين: الحساسية وعرض النطاق الترددي. تظهر خاصية تردد الاتساع (استجابة التردد) لمضخم التشغيل K140UD8 في الشكل. 2 (هو نموذجي للعديد من المكبرات مع التصحيح الداخلي). كما يتضح من استجابة التردد ، من أجل قياس جهد RMS في نطاق التردد حتى 20 كيلو هرتز ، يجب أن يكون الحد الأقصى (مع الموضع العلوي لمنزلق المقاوم المتغير R3 وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل 1) لا تتجاوز عدة عشرات في هذه الحالة. يتم تأكيد ذلك من خلال استجابة التردد الطبيعية للجهاز ، والتي تظهر في الشكل. 3.

تتوافق المنحنيات 1-3 مع ثلاثة مواضع لمنزلق المقاوم المتغير R3: العلوي والمتوسط ​​والسفلي.

باستخدام هذه القياسات ، كان مكبر الصوت (المقابل للمنحنى 1) حوالي 150 ، وهو ما يتوافق مع حدود قياس RMS من 10 إلى 100 مللي فولت. يمكن ملاحظة أن الانخفاض في استجابة التردد عند الترددات فوق 10 كيلو هرتز في هذه الحالة يصبح مهمًا جدًا. هناك طريقتان لتقليل الانخفاض في استجابة التردد. أولاً ، يمكنك تقليل (عن طريق اختيار المقاومات R4 و R5) مكبر الصوت إلى 15 ... 20. سيؤدي ذلك إلى تقليل حساسية الجهاز بترتيب من حيث الحجم (يمكن تعويضه بسهولة بواسطة المضخمات التمهيدية) ، ولكن بعد ذلك ، في أسوأ الحالات ، لن تنخفض استجابة التردد إلى أسفل المنحنى 3 في الشكل. 3. ثانيًا ، يمكن استبداله بأخرى ذات نطاق عريض أكبر (على سبيل المثال ، K574UD1 ،) ، مما يجعل من الممكن تحقيق حساسية عالية للجهاز مع عرض نطاق مكبر للصوت يبلغ 20 كيلو هرتز. لذلك ، بالنسبة لمكبر الصوت K574UD1 بمثل هذا النطاق الترددي ، قد يكون هناك بالفعل حوالي عدة مئات.

لا توجد متطلبات خاصة لعناصر الجهاز الأخرى. نلاحظ فقط أن الحد الأقصى لجهد التشغيل المسموح به للترانزستورات VT1 و VT2 ، وكذلك بالنسبة للمقاوم الضوئي ، يجب أن يكون 30 فولت على الأقل ، ومع ذلك ، بالنسبة للمقاومة الضوئية يمكن أن يكون أقل ، ولكن بعد ذلك يجب تطبيق جهد مخفض على الجسر يجب اختيار المقاومات والمقاومات (إذا لزم الأمر) R14 و R15.

قبل تشغيل الفولتميتر لأول مرة ، يتم ضبط شريط تمرير المقاوم R6 على الوضع الأوسط ، والمقاوم R3 على الموضع السفلي ، والمقاوم R5 إلى الموضع الأيمن المتطرف وفقًا للرسم التخطيطي. يتم نقل المفتاح SA1 إلى الموضع الأيسر وفقًا للمخطط ، وباستخدام المقاوم المتغير R6 ، يتم ضبط مؤشر مقياس ميكرومتر PA1 على الصفر. ثم يتم نقل محركات المقاومات R3 و R5 إلى الموضعين العلويين وأقصى اليسار ، على التوالي ، ويتم تحسين توازن مكبر الصوت. إعادة SA1 إلى موضعه الأصلي (التحكم في توازن الجسر) ، انتقل إلى معايرة الجهاز.

يتم تطبيق جهد جيبي على مدخل الفولتميتر. مولد الصوت. يتم التحكم في قيمة جذر متوسط ​​التربيع الخاص بها بواسطة أي مقياس جهد متناوب له حدود القياس اللازمة ونطاق التردد. تكون نسبة الحد الأقصى للجهد المقاس إلى الحد الأدنى لمقياس الفولتميتر هذا أكثر بقليل من 10 ، لذلك يُنصح باختيار حدود القياس من 0.1 إلى 1 فولت (لإصدار النطاق العريض مع KIOUD8 op amp) أو من 10 إلى 100 مللي فولت (للخيار مع التصنيفات وفقًا للشكل 1). من خلال ضبط جهد الدخل أقل قليلاً من الحد الأدنى للقياس ، على سبيل المثال 9 ... 9.5 مللي فولت ، باستخدام المقاوم المتقلب R5 ، يكون الجسر متوازنًا (المحرك R3 في الموضع العلوي وفقًا للرسم التخطيطي). ثم يتم نقل شريط تمرير المقاوم R3 إلى الموضع السفلي ، ويزداد جهد الدخل حتى ذلك الحين. حتى يتم استعادة توازن الجسر. إذا كان هذا الجهد أكبر من 100 مللي فولت (بالنسبة للخيار الذي ندرسه) ، فيمكننا المضي قدمًا في معايرة الجهاز ومعايرة مقياسه. في الحالة التي يكون فيها الجهد الذي يتم فيه موازنة الجسر أقل من 100 ملي فولت أو أكبر بشكل ملحوظ من هذه القيمة ، يجب توضيح المقاوم R2 (تقليله أو زيادته وفقًا لذلك). في هذه الحالة ، بالطبع ، يتم تكرار إجراء تحديد حدود القياس مرة أخرى. عملية معايرة الجهاز واضحة: من خلال تطبيق جهد في حدود 10 ... 100 مللي فولت على دخله ، عن طريق تدوير شريط تمرير المقاوم R3 ، يتم تحقيق قراءات صفرية لمقياس ميكرومتر وتطبيق القيم المقابلة إلى المقياس.

عادة ما يتم إجراء قياسات نسبة الإشارة إلى الضوضاء لمسجلات الأشرطة ومكبرات الصوت وغيرها من معدات إعادة إنتاج الصوت باستخدام مرشحات ترجيح تأخذ في الاعتبار الحساسية الحقيقية للأذن البشرية لإشارات الترددات المختلفة. هذا هو السبب في أنه من المستحسن استكمال مرشح الجذر التربيعي بمثل هذا المرشح ، والذي يظهر أساسه في الشكل. 4. يتم تشكيل استجابة التردد المطلوبة من خلال ثلاث دوائر RC - R2C2 و R4C3C4 و R6C5. يتم إعطاء سعة هذا المرشح في

أرز. 5 (منحنى 2). هنا ، للمقارنة ، يتم عرض استجابة التردد القياسية المقابلة (المنحنى 1) (SEV القياسي 1359-78). في نطاق التردد أقل من 250 هرتز وما فوق 16 كيلو هرتز ، تختلف استجابة التردد للمرشح إلى حد ما عن الاستجابة القياسية (بحوالي 1 ديسيبل) ، ولكن يمكن إهمال الخطأ الناتج ، نظرًا لأن مكونات الضوضاء عند هذه الترددات فيما يتعلق بـ إشارة إلى ضوضاء معدات إعادة إنتاج الصوت صغيرة. كسب هذه الانحرافات الصغيرة عن استجابة التردد القياسية هو بساطة المرشح والقدرة على إيقاف تشغيل الفلتر بمفتاح واحد ثنائي الاتجاه (SA1) والحصول على مفتاح خطي بكسب 10. كسب 10 عند تردد 1 كيلو هرتز.

لاحظ أن R5 لا تشارك في تكوين استجابة التردد للمرشح. إنه يلغي إمكانية الإثارة الذاتية عند الترددات العالية بسبب تحولات الطور في الدائرة تعليقبسبب المكثفات C3 و C4. هذا المقاوم ليس حرجا. عند إعداد الجهاز ، يتم زيادته حتى يتوقف الإثارة الذاتية للمرشح (يتم التحكم فيه بواسطة راسم الذبذبات عريض النطاق أو مقياس الميليفولتميتر عالي التردد).

بعد اختيار المقاوم R5 ، يشرعون في ضبط استجابة التردد للمرشح في منطقة التردد العالي. بإزالة استجابة التردد للمرشح بالتتابع في مواضع مختلفة لدوار مكثف التشذيب C4 ، وجدوا مثل هذا الموضع ، عند ترددات أعلى من 1 كيلو هرتز ، ستكون انحرافات استجابة التردد عن المعيار ضئيلة. في المنطقة ترددات منخفضة(300 هرتز وأقل) ، إذا لزم الأمر ، صقل مسار استجابة التردد عن طريق اختيار مكثف C5. يؤثر C2 (المكون من مكثفين بسعة 0.01 μF و 2400 pF متصلان بالتوازي) بشكل أساسي على مسار استجابة التردد عند ترددات تبلغ 500 ... 800 هرتز. الخطوة الأخيرة في إعداد الفلتر هي اختيار المقاوم R2. يجب أن يكون معامل نقل المرشح عند تردد 1 كيلو هرتز مساويًا لـ 10. ثم يتم فحص استجابة التردد خلال المرشح ، وإذا لزم الأمر ، يتم تحديد سعة المكثف C2. عند إيقاف تشغيل المرشح ، عن طريق تحديد المقاوم R3 ، يتم ضبط كسب المضخم على 10.

إذا كان هذا المرشح مدمجًا في RMS ، فيمكن استبعاد C1 و R1 (انظر الشكل 1). سيتم تنفيذ وظائفهم بواسطة C5 و C6 ، بالإضافة إلى R6 (انظر الشكل 4). في هذه الحالة ، يتم تغذية الإشارة الواردة من المقاوم R6 مباشرة إلى المدخلات غير المقلوبة لمضخم التشغيل لمقياس الفولتميتر.

نظرًا لأن عامل الذروة لجهد التيار المتردد المقاس غير معروف بشكل عام مسبقًا ، إذن ، كما لوحظ بالفعل ، من الممكن حدوث خطأ في القياسات

RMS بسبب محدودية اتساع الإشارة عند خرج مكبر الصوت. للتأكد من عدم وجود مثل هذا التقييد ، يُنصح بإدخال مؤشرات الذروة لأقصى سعة إشارة مسموح بها في الجهاز: إحداها لإشارات القطبية الإيجابية ، والأخرى لإشارات القطبية السلبية. كأساس ، يمكنك أن تأخذ الجهاز الموصوف في.

فهرس

1. Sukhov N. RMS // Radio.- 1981.- No. 1.- P. 53-55 and No. 12.-S. 43-45.

2. فلاديميروف ف.مؤشر المستوى الأقصى // راديو .- 1983.- رقم 5.-

لن يكون من المبالغة القول إن كل هواة راديو لديهم مُختبِر من عائلة M-83x. بسيطة وبأسعار معقولة ورخيصة. يكفي تمامًا لفني الكهرباء.

لكن بالنسبة لهواة الراديو ، لديهم عيب في قياس جهد التيار المتردد. أولاً ، حساسية منخفضة ، وثانيًا ، تم تصميمه لقياس الفولتية بتردد 50 هرتز. في كثير من الأحيان ، لا يمتلك الهواة المبتدئ أجهزة أخرى ، لكنني أرغب في قياس ، على سبيل المثال ، الجهد عند خرج مضخم الطاقة وتقييم استجابة التردد الخاصة به. ويمكن أن يتم ذلك؟

على الإنترنت ، يكرر الجميع نفس الشيء - "ليس أعلى من 400 هرتز". هو كذلك؟ دعنا نلقي نظرة.

للتحقق ، تم تجميع التثبيت من جهاز اختبار M-832 ومولد الصوت GZ-102 و
أنبوب الفولتميتر V3-38.

بناءً على البيانات المتاحة ، يتم تجميع العديد من الأجهزة من عائلة M-83x أو D-83x تقريبًا وفقًا لنفس المخطط ، لذلك هناك احتمال كبير أن تكون نتائج القياس قريبة. بالإضافة إلى ذلك ، في هذه الحالة ، لم أكن مهتمًا كثيرًا بالخطأ المطلق لهذا المختبر ، كنت مهتمًا فقط بقراءاته اعتمادًا على تردد الإشارة.

تم اختيار المستوى حوالي 8 فولت. هذا قريب من الحد الأقصى لجهد الخرج لمولد GZ-102 وقريب من الجهد عند خرج الطاقة المتوسطة UMZCH.

سيكون من الأفضل إجراء سلسلة أخرى من القياسات باستخدام ULF قوي محمل على محول تصاعدي ، لكنني لا أعتقد أن النتائج ستتغير بشكل كبير.
لتسهيل تقييم استجابة التردد بالديسيبل ، تم اختيار مستوى 0 ديسيبل بحد 10 فولت من V3-38 الفولتميتر. عندما يتغير تردد الإشارة ، يتم ضبط المستوى قليلاً ، لكن التغييرات لا تتجاوز كسور ديسيبل ، يمكن إهمالها.

نتائج

في الجدول أعلاه ل- المعامل الذي من الضروري مضاعفة نتيجة قياسات المختبر بتردد معين ، مع مراعاة انخفاض استجابة التردد.

للحصول على نتائج جدولية بالديسيبل ، تم ضبط مستوى الجهد الذي تم الحصول عليه لكل تردد عند خرج المولد ، وتمت قراءة الفرق في ديسيبل وإدخاله في الجدول. بعض الأخطاء بسبب تقريب 0.5 ديسيبل لقراءات أنبوب الفولتميتر وتقريب الرقم الأخير من قراءات الفاحص. أعتقد أنه في هذه الحالة يكون الخطأ المنهجي 1 ديسيبل مقبولًا تمامًا ، لأنه غير محسوس عن طريق الأذن.

خاتمة

اذا ماذا حصل؟

استجابة الترددجهاز الاختبار صحيح ليس حتى 400 هرتز ، ولكن حتى 4 ... 6 كيلو هرتز ، يبدأ الانخفاض أعلاه ، والذي يمكن أخذه في الاعتبار باستخدام الجدول ، وبالتالي الحصول على نتائج موثوقة نسبيًا في نطاق 20 ... 20000 هرتز وأعلى.

من أجل التأكيد على أن التعديلات مناسبة لجميع المختبرين ، تحتاج إلى جمع الإحصائيات. لسوء الحظ ، ليس لدي حقيبة من المختبرين.

لا تنس أن جهاز الاختبار يقيس الجهد المتناوب وفقًا لمخطط المعدل نصف الموجي مع عيوبه ، مثل القدرة على قياس الجهد الجيبي فقط بدون مكون ثابت ، بجهد قياس صغير ، سيزداد الخطأ.

كيف يمكن تحسين جهاز اختبار M-832 لقياس الفولتية المتناوبة؟

يمكن إضافة مفتاح حد اختياري 200-20 فولت ومقاوم تحويلة آخر. لكن هذا يتطلب تفكيك جهاز الاختبار وصقله ، فأنت بحاجة إلى فهم الدائرة ولديك جهاز للمعايرة. أعتقد أن هذا غير مناسب.

أحسنقم بعمل بادئة منفصلة لتضخيم الجهد وتصحيحه. قم بتطبيق الجهد المعدل على جهاز الاختبار ، والذي يتم تشغيله لقياس الجهد المباشر.
لكن هذا موضوع لمقال آخر.

لقياس الجهد المتناوب ، يتم استخدام الأجهزة الكهروميكانيكية التناظرية (الكهرومغناطيسية ، الكهروديناميكية ، نادرًا ما تكون حثيًا) ، الأجهزة الإلكترونية التناظرية (بما في ذلك أنظمة المعدل) والعدادات الرقمية. يمكن أيضًا استخدام المعوضات وأجهزة الذبذبات والمسجلات والأدوات الافتراضية للقياسات.

عند قياس الجهد المتناوب ، يجب التمييز بين القيم اللحظية والسعة والمتوسط ​​والفعال للجهد المطلوب.

يمكن تمثيل الجهد المتناوب الجيبي بالعلاقات التالية:

أين ش (ر)- القيمة الآنية للجهد ، V ؛ أم-قيمة سعة الجهد ، V ؛ (U - متوسط ​​قيمة الجهد ، V تي -فترة

(T = 1 //) للجهد الجيبي المطلوب ، s ؛ ش-القيمة الفعالة للجهد ، V.

يمكن عرض القيمة اللحظية للتيار المتردد على مرسمة الذبذبات الإلكترونية أو باستخدام مسجل تناظري (مسجل).

يتم قياس القيم المتوسطة والذروة والفعالة للجهود المتناوبة بواسطة مؤشر أو أجهزة رقمية للتقييم المباشر أو معوضات الجهد المتناوب. نادرًا ما تُستخدم أدوات قياس القيم المتوسطة والسعة نسبيًا. تتم معايرة معظم الأجهزة بقيم جهد فعالة. لهذه الأسباب ، فإن القيم الكمية للضغوط الواردة في دليل الدراسة، كقاعدة ، في القيم الفعالة (انظر التعبير (23.25)).

عند قياس المتغيرات أهمية عظيمةلها شكل الفولتية المرغوبة ، والتي يمكن أن تكون جيبية ، مستطيلة ، مثلثة ، إلخ. تشير جوازات سفر الجهاز دائمًا إلى الفولتية التي صمم الجهاز لقياسها (على سبيل المثال ، لقياس الفولتية الجيبية أو المستطيلة). في هذه الحالة ، يُشار دائمًا إلى معلمة الجهد المتناوب التي يتم قياسها (قيمة الذروة أو متوسط ​​القيمة أو القيمة الفعالة للجهد المقاس). كما لوحظ بالفعل ، بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم استخدام معايرة الأدوات في القيم الفعالة للجهود المتناوبة المطلوبة. وبسبب هذا ، يتم إعطاء جميع الفولتية المتناوبة التي تم النظر فيها بقيم فعالة.

لتوسيع حدود قياس الفولتميتر للجهود المتناوبة ، يتم استخدام مقاومات إضافية ، محولات الصكوخزانات إضافية (مع أجهزة النظام الكهروستاتيكي).

تمت مناقشة استخدام مقاومات إضافية لتوسيع حدود القياس بالفعل في القسم الفرعي 23.2 فيما يتعلق بمقاييس التيار المستمر وبالتالي لم يتم النظر فيه في هذا القسم الفرعي. محولات قياس الجهد والتيار لا تؤخذ بعين الاعتبار. يتم إعطاء معلومات عن المحولات في الأدبيات.

مع دراسة أكثر تفصيلاً لاستخدام السعات الإضافية لتوسيع حدود القياس للإحصاءات الكهربية للفولتميتر ، يمكن استخدام سعة إضافية واحدة (الشكل 23.3 ، أ)أو حاويتين إضافيتين يمكن استخدامها (الشكل 23.3 ، ب).

لدائرة ذات سعة إضافية واحدة (الشكل 23.3 ، أ) قياس الجهد يوموزعة بين سعة الفولتميتر ج ذوالقدرة الإضافية C تتناسب عكسياً مع القيم ج ص وج

بشرط يو ج \ u003d U-Uy ،يمكن أن تكون مكتوبة

أرز. 23.3. مخطط توسيع حدود قياس الكهرباء الساكنة

الفولتميتر:

أ- دائرة بسعة إضافية واحدة ؛ ب- مخطط بقدرتين إضافيتين ؛ يو- الجهد المتردد المقاس (القيمة الفعالة) ؛ C ، C ، C 2 - حاويات إضافية ؛ السيرة الذاتية -سعة الفولتميتر الكهربائي المستخدم الخامس؛ جامعة كاليفورنيا- انخفاض الجهد على السعة الإضافية C ؛ الأشعة فوق البنفسجية-قراءة الفولتميتر الالكتروستاتيكي

حل المعادلة (23.27) بالنسبة ل أنتنحن نحصل:

من التعبير (23.28) يترتب على ذلك أنه كلما زاد الجهد المقاس يومقارنة بالجهد الأقصى المسموح به لآلية إلكتروستاتيكية معينة ، يجب أن تكون السعة أصغر معمقارنة بالسعة منك.

وتجدر الإشارة إلى أن الصيغة (23.28) صالحة فقط مع العزل المثالي للمكثفات التي تشكل السعات معو السيرة الذاتية .إذا كان العازل الكهربائي الذي يعزل لوحات المكثف عن بعضها البعض يعاني من خسائر ، فستظهر أخطاء إضافية. بالإضافة إلى سعة الفولتميتر ج ذيعتمد على الجهد المقاس أنتمنذ ذلك الحين يوتعتمد قراءات الفولتميتر ، وبالتالي الموضع النسبي للوحات المنقولة والثابتة التي تشكل آلية القياس الكهروستاتيكي. يؤدي الظرف الأخير إلى ظهور خطأ إضافي آخر.

يتم الحصول على أفضل النتائج إذا ، بدلاً من سعة إضافية واحدة ، تم استخدام سعتين إضافيتين C (و C 2 ، لتشكيل مقسم جهد (انظر الشكل 23.3 ، ب).

بالنسبة لدائرة ذات سعتين إضافيتين ، فإن العلاقة التالية صالحة:

أين U a -انخفاض الجهد عبر السعة ج ذ

بشرط يمكن أن تكون مكتوبة

حل المعادلة (23.30) بالنسبة ل أنتنحن نحصل:

من التعبير (23.31) ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا كانت سعة المكثف C 2 ، التي يتصل بها الفولتميتر ، تتجاوز بشكل كبير سعة الفولتميتر نفسه ، فإن توزيع الجهد يكون عمليًا مستقلاً عن قراءة الفولتميتر. بالإضافة إلى ذلك ، في C 2 » ج ذالتغيير في مقاومة العزل للمكثفات C و C 2 والتردد

الجدول 23.3

حدود وأخطاء قياس الفولتية المتناوبة

الجهد المقاس أيضًا له تأثير ضئيل على قراءات الجهاز. أي عند استخدام خزانين إضافيين ، يتم تقليل الأخطاء الإضافية في نتائج القياس بشكل كبير.

حدود قياس الجهد المتناوب مع الأجهزة أنواع مختلفةويتم عرض أصغر أخطاء هذه الأجهزة في الجدول. 23.3.

كأمثلة في الملحق 5 (الجدول A.5.1) معطاة تحديدالفولتميتر العالمي الذي يسمح لك بقياس الفولتية المتناوبة ، من بين أمور أخرى.

في الختام ، يجب ملاحظة ما يلي.

دائمًا ما تكون الأخطاء في قياس التيارات (التيار المستمر والتيار المتردد) بأدوات من نفس النوع وتحت ظروف متساوية أكبر من الأخطاء في قياس الفولتية (كل من التيار المستمر والتيار المتردد). دائمًا ما تكون الأخطاء في قياس التيارات والجهود المتناوبة بأدوات من نفس النوع وتحت ظروف متساوية أكبر من الأخطاء في قياس التيارات والفولتية المباشرة.

أكثر معلومات مفصلةحول القضايا المثارة يمكن الحصول عليها في.

الفولتميترهو جهاز قياس مصمم للقياس الجهد االكهربىالتيار المباشر أو المتردد في الدوائر الكهربائية.

يتم توصيل الفولتميتر بالتوازي مع مخرجات مصدر الجهد باستخدام مجسات بعيدة. وفقًا لطريقة عرض نتائج القياسات ، يكون الفولتميتر مؤشرًا ورقميًا.

يتم قياس قيمة الجهد بـ فولت، على الأدوات بالحرف في(بالروسية) أو حرف لاتيني الخامس(التسمية الدولية).

على المخططات الكهربائيةيشار إلى الفولتميتر بالحرف اللاتيني V ، وتحيط به دائرة ، كما هو موضح في الصورة.

الجهد إما ثابت أو متغير. إذا كان جهد المصدر الحالي متناوبًا ، فسيتم وضع العلامة "أمام القيمة ~ "إذا كان ثابتًا ، فقم بالتوقيع" – ".

على سبيل المثال ، يُشار باختصار إلى الجهد المتناوب لشبكة منزلية تبلغ 220 فولت على النحو التالي: ~ 220 فولتأو ~ 220 فولت. على البطاريات والمراكم ، عند وضع علامة " – "غالبًا ما يتم حذفه ، يتم تطبيق رقم فقط. يشار إلى الجهد الكهربائي لشبكة أو بطارية السيارة الرئيسية على النحو التالي: 12 فولتأو 12 فولت، وبطاريات لمصباح يدوي أو كاميرا: 1.5 فولتأو 1.5 فولت. من الضروري وضع علامة على الجسم بالقرب من الطرف الموجب على شكل علامة " + ".

تتغير قطبية الجهد المتناوب بمرور الوقت. على سبيل المثال ، يتغير الجهد في الأسلاك الكهربائية المنزلية القطبية 50 مرة في الثانية (يتم قياس تردد التغيير بالهرتز ، واحد هرتز يساوي تغييرًا واحدًا في قطبية الجهد في ثانية واحدة).

لا تتغير قطبية جهد التيار المستمر بمرور الوقت. لذلك ، هناك حاجة إلى أدوات قياس مختلفة لقياس جهد التيار المتردد والتيار المستمر.

هناك مقاييس جهد عالمية يمكنك من خلالها قياس جهد التيار المتردد والتيار المستمر دون تبديل أوضاع التشغيل ، على سبيل المثال ، الفولتميتر من النوع E533.

كيفية قياس الجهد في الأسلاك الكهربائية لشبكة منزلية

انتباه! عند قياس الفولتية فوق 36 فولت ، من غير المقبول أن يلمس الشخص الأسلاك العارية ، حيث يمكن أن تصاب بصدمة كهربائية.

وفقًا لمتطلبات GOST 13109-97 ، يجب أن تكون القيمة الفعالة للجهد في الشبكة الكهربائية 220 فولت ± 10٪، أي يمكن أن تختلف من 198 فولت إلى 242 فولت. إذا بدأت المصابيح الكهربائية تحترق بشكل خافت في الشقة أو غالبًا ما تحترق ، فقد بدأت في العمل بشكل غير مستقر الأجهزة، ثم لاتخاذ إجراء ، يجب عليك أولاً قياس قيمة الجهد في الأسلاك.

عند بدء القياسات ، من الضروري تحضير الجهاز: - التحقق من موثوقية عزل الموصلات ذات العروات والمجسات ؛ - ضبط تبديل حدود القياس على موضع قياس الجهد المتناوب لا يقل عن 250 فولت ؛

- أدخل موصلات الموصلات في منافذ الجهاز ، مسترشدًا بالنقوش القريبة منها ؛

- قم بتشغيل جهاز القياس (إذا لزم الأمر).

كما ترى في الصورة ، فإن الحد الأقصى لتغيير الجهد المتناوب هو 300 فولت في جهاز الاختبار ، و 700 فولت في جهاز القياس المتعدد. نوع التيار (~ أو -) ، نوع القياس (V ، A أو أوم) وأيضًا أدخل نهايات المجسات في المقابس المرغوبة.

في جهاز القياس المتعدد ، يتم إدخال نهاية المسبار الأسود في مقبس COM (شائع لجميع القياسات) ، والأحمر في V ، وهو شائع لتغيير جهد التيار المستمر والتيار المتردد والتيار والمقاومة والتردد. يتم استخدام المقبس الذي يحمل علامة ma لقياس التيارات المنخفضة ، 10 أ أثناء قياس التيارات التي تصل إلى 10 أ.

انتباه! قياس الجهد أثناء توصيل القابس بمقبس 10 أمبير سيضر بالجهاز.في أفضل الأحوال ، سوف ينفجر المصهر الذي يتم إدخاله داخل الجهاز ، وفي أسوأ الأحوال ، سيتعين عليك شراء مقياس متعدد جديد. غالبًا ما يرتكبون أخطاء عند استخدام أدوات قياس المقاومة ، ونسيان تبديل الوضع ، وقياس الجهد. قابلت أكثر من عشرة من هذه الأجهزة المعيبة ، مع وجود مقاومات محترقة في الداخل.

بعد الانتهاء من جميع الأعمال التحضيرية ، يمكنك البدء في القياس. إذا قمت بتشغيل جهاز القياس المتعدد ، ولم تظهر أي أرقام على المؤشر ، فهذا يعني أن البطارية غير مثبتة في الجهاز أو أنها استنفدت مواردها بالفعل. عادةً ما تستخدم أجهزة القياس المتعددة بطارية من نوع Krona بجهد 9 فولت ، وعمرها الافتراضي هو عام واحد. لذلك ، حتى إذا لم يتم استخدام الجهاز لفترة طويلة ، فقد لا تعمل البطارية. عند استخدام جهاز القياس المتعدد في ظروف ثابتة ، يُنصح باستخدام محول ~ 220 فولت / -9 فولت بدلاً من التاج.

أدخل أطراف المجسات في المنفذ أو المسها بأسلاك الأسلاك الكهربائية.

سيُظهر المتر المتعدد الجهد في الشبكة على الفور ، ولكن في اختبار التبديل ، ما زلت بحاجة إلى أن تكون قادرًا على قراءة القراءات. للوهلة الأولى ، يبدو الأمر صعبًا ، نظرًا لوجود العديد من المقاييس. ولكن إذا نظرت عن كثب ، يصبح من الواضح على أي مقياس لقراءة قراءات الجهاز. على الجهاز المدروس من نوع TL-4 (الذي خدمني بشكل لا تشوبه شائبة لأكثر من 40 عامًا!) هناك 5 موازين.

يستخدم المقياس العلوي لأخذ القراءات عندما يكون المفتاح في مضاعفات 1 (0.1 ، 1 ، 10 ، 100 ، 1000). المقياس الموجود أدناه هو مضاعف 3 (0.3 ، 3 ، 30 ، 300). عند قياس جهد التيار المتردد بمقدار 1 فولت و 3 فولت ، يتم تطبيق مقياسين إضافيين. يوجد مقياس منفصل لقياس المقاومة. جميع المختبرين لديهم نفس التخرج ، ولكن يمكن أن يكون التعدد موجودًا.

نظرًا لأنه تم ضبط حد القياس على 300 فولت تقريبًا ، فهذا يعني أنه يجب إجراء القراءة على المقياس الثاني بحد 3 ، وضرب القراءات في 100. سعر القسمة الصغيرة هو 0.1 ، وبالتالي ، اتضح 2.3 + السهم في المنتصف بين السكتات الدماغية ، مما يعني أننا نأخذ قيمة القراءات 2.35 × 100 \ u003d 235 فولت.

اتضح أن قيمة الجهد المقاس هي 235 فولت ، وهي ضمن النطاق المسموح به. إذا كان هناك تغيير ثابت أثناء عملية القياس في قيمة الأرقام ذات الرقم الأقل أهمية ، ويتقلب سهم جهاز الاختبار باستمرار ، فهناك اتصالات سيئة في توصيلات الأسلاك ومن الضروري مراجعتها.

كيفية قياس جهد البطارية
بطارية أو مصدر طاقة

نظرًا لأن الجهد الكهربائي لمصادر التيار المباشر لا يتجاوز عادة 24 فولت ، فإن لمس المحطات والأسلاك العارية لا يمثل خطورة على البشر ولا يلزم اتخاذ تدابير أمان خاصة.

من أجل تقييم مدى ملاءمة البطارية أو المركم أو صحة مصدر الطاقة ، من الضروري قياس الجهد في أطرافها. توجد أطراف البطاريات المستديرة في نهايات الجسم الأسطواني ، ويشار إلى الطرف الموجب بعلامة "+".

لا يختلف قياس جهد التيار المستمر عمليًا كثيرًا عن قياس جهد التيار المتردد. تحتاج فقط إلى تبديل الجهاز إلى وضع القياس المناسب ومراقبة قطبية الاتصال.

عادة ما يتم تحديد مقدار الجهد الذي تخلقه البطارية على علبتها. ولكن حتى إذا أظهرت نتيجة القياس جهدًا كافيًا ، فإن هذا لا يعني أن البطارية جيدة ، حيث تم قياس EMF (القوة الدافعة الكهربائية) ، وليس سعة البطارية ، التي تحدد مدة المنتج الذي سيكون فيه المثبتة.

للحصول على تقييم أكثر دقة لسعة البطارية ، تحتاج إلى قياس الجهد عن طريق توصيل حمولة بأقطابها. المصباح المتوهج للمصباح الكهربائي ، المصمم لجهد 1.5 فولت ، مناسب تمامًا كحمل لبطارية 1.5 فولت. للراحة ، تحتاج إلى لحام الموصلات في قاعدتها.

إذا انخفض الجهد الكهربي تحت الحمل بنسبة أقل من 15٪ ، فإن البطارية أو المجمع مناسب تمامًا للتشغيل. إذا لم يكن هناك جهاز قياس ، فيمكنك الحكم على مدى ملاءمة الاستخدام الإضافي للبطارية من خلال سطوع المصباح الكهربائي. لكن هذا الفحص لا يمكن أن يضمن مدة البطارية في الجهاز. إنه يشير فقط إلى أن البطارية لا تزال قابلة للاستخدام حاليًا.