Как измерить силу тока амперметром: Как измерить силу тока мультиметром: инструкции, фото, видео

Как измерить силу тока мультиметром: инструкции, фото, видео

Мультиметр — очень функциональное устройство, которое помогает дружить с электричеством. Им могут измеряться разные параметры. О том, как воплотить эти замеры в реальность своими руками, мы рассказываем в интересных статьях. Сейчас поговорим о том, как измерить силу тока мультиметром. И, конечно, будут полезные видео о том, как проверить ампераж мультиметром.

Contents

• 1 Что такое сила тока и зачем её измерять?
• 2 Принципы измерения силы тока мультиметром
• 3 Как измерить силу тока мультиметром: основные моменты
• 4 Как измерить мультиметром ток постоянный
  • 4.1 Как замерить ампераж мультиметром на батарейках
  • 4.2 Как проверить ток мультиметром у аккумулятора
• 5 Как померить мультиметром ток переменный
  • 5.1 Вопрос — ответ

Что такое сила тока и зачем её измерять?

Это количество электричества (заряда или числа электронов), которое движется через поперечное сечение проводника за одну секунду. В формулах обозначается большой латинской буквой I.  Единица силы тока — Амперы (А).

Силу тока часто называют просто током. Он бывает двух видов:

1. Постоянный. Ток не меняется по направлению и величине. То есть это равномерное направленное движение заряженных частиц. Формула для вычисления: I=Δq/Δt ( Δq(Кл) – заряд в Кулонах, который прошел через поперечное сечение; Δt(c) – время, за которое прошел заряд).
2. Переменный. Это ток, у которого изменяется даже одна характеристика. Он отличается в разные временные моменты. Чтобы вычислить такой ток, лучше использовать производную.

Принято считать, что ток в 1 А образуется в проводнике с сопротивлением 1 Ом, если имеется напряжение в 1 В.

Проверка тока мультиметром нужна для:

1. Уточнения действительно потребляемой мощности электрического агрегата.
2. Выявления дефектов электроустройств, если его мощность меньше заявленной производителем.
3. Определения электроёмкости автономных источников энергии, например, аккумуляторов.
4. Выявления утечки тока в электрических цепях.

Часто для определения силы тока или ампеража используются амперметры. Но, если у вас имеется мультиметр с такой функцией, смело используйте его.

На видео о том, как померить силу тока мультиметром:

Принципы измерения силы тока мультиметром

Измерять ток мультиметром не сложно, но есть определенные правила, которыми нельзя пренебрегать:

1. Электрическая сеть должна быть обесточена.
2. Кабели должны быть хорошо изолированы, иначе увеличивается риск поражения током.
3. Работайте с измерителем в перчатках, которые не проводят электроток, например, из резины.
4. Не пытайтесь определять ток при повышенной влажности воздуха, потому что она тоже увеличивает риск поражения током.
5. Замеряйте быстро, чтобы щупы не соединялись с проводами дольше 1-2 секунд. Это особенно важно, если вы собираетесь работать с маломощными элементами. К примеру, если вы будете осуществлять мультиметром замер тока батарейки и продержите щупы долго, то они полностью или частично разрядятся.

Мы советуем проводить все работы с током с напарником, который окажет первую помощь/вызовет скорую, если произойдет внештатная ситуация.

Как измерить силу тока мультиметром: основные моменты

Измерение всех типов тока проводится разными методами внутри измерительного устройства. Поэтому на тестере всегда имеется элемент, с помощью которого выставляется нужный режим и диапазон. В более продвинутых моделях диапазон определяется автоматически.

Для выбора режима обычно нужно только повернуть ручку, поставив её к одному из следующих значений:

1. Постоянный ток: A -, DCA, I -;
2. Переменный: A ~, ACA, I ~;

Настоятельно советуем прочитать инструкцию к мультиметру, в котором приводятся имеющиеся на тестере обозначения. Они могут быть разными в зависимости от модели. Полезной будет и статья о том, как пользоваться мультиметром.

Учтите, что для замера силы тока мультиметром придётся создать разрыв цепи! Это главная разница данной проверки от измерения, к примеру, напряжения, когда мультиметр следует подключать к цепи по параллельной схеме.

Разрыв тестируемой цепи мастера осуществляют по-разному. Для включения в цепь ограничительного сопротивления применяются также резисторы, но чаще всего обычные лампочки.

Учтите, что разрыв электроцепи нужно сделать до начала замеров при отключенном напряжении!

Как измерить мультиметром ток постоянный

Чаще всего проверяют батарейки и АКБ, они являются постоянными источниками.

В том, как замерить амперы мультиметром, важно выбрать подходящую функцию на приборе, а также присоединить тестер в нужной полярности: красный кабель к положительному питанию, черный — к отрицательному. Если щупы перепутать, на дисплее будут указаны отрицательные цифры.

Также в отношении того, как замерить ток мультиметром, нужно понять, какой уровень сигнала будет проверяться. Если в цепочке миллиамперы, красный кабель присоединяется к отверстию на мультиметре, где указано VΩмА или прописан определённый диапазон. Если вы исследуете силовую цепь, где Амперы, соединяйте с надписью А или NA (как правило, здесь 5-10 А). Опять же, советуем внимательно изучить инструкцию к мультиметру. Если на данном этапе что-то напутать, мультиметр может поломаться.

Инструкция по измерению постоянного тока мультиметром:

1. Расставляем щупы.
2. Выбираем функцию постоянного тока.
3. Если нужно, выставляем степень сигнала (ставьте выше того, что ожидаете).
4. Соединяем тестер в разрыв цепочки ветви схемы, не забывая соблюдать полярность.
5. Включаем источник энергии.

Если значений нет, скорее всего, диапазон выбран неправильно. Попробуйте снижать его, пока не увидите показания.

Посмотрите, как померить амперы мультиметром:

Как замерить ампераж мультиметром на батарейках

Это простой переносной источник энергии и не требуется применять нагрузку. Кроме этого, остальные действия прежние: выбрать нужную функцию на мультиметре, расставить щупы в соответствии с полярностью.

О чем могут говорить показания:

1. 4-6 А — всё в порядке.
2. Ниже четырёх — батарейка подходит только для использования в маломощных устройствах.
3. Ниже 2,5 А — эта батарейка просится в мусор.

Сравнивайте показания с теми, что прописаны на батарейках.

Посмотрите полезное видео о том, как измерить мультиметром амперы у батареек:

Как проверить ток мультиметром у аккумулятора

Здесь действует правило с нагрузочным элементом, в роли которого можно взять простую лампочку накаливания. Скорее всего, её сопротивление будет не больше нескольких сот Ом. Как проверить нагрузку мультиметром? Тестером, выбирая нужный режим. К примеру, подробнее о проверке сопротивления мультиметром читайте здесь.

Затем используйте такую формулу: I = U / R (I — ток А, U — аккумуляторное напряжение, R — сопротивление лампочки).

С полученным значением сравните цифры, которые получите при измерении тока мультиметром. Если видите разницу, тем более существенную, речь может идти о плохом заряде.

Полезное видео, как проверить амперы мультиметром:

Как померить мультиметром ток переменный

Бывает, что нужно проверить электросеть, например, для дома с несколькими квартирами. Если вы сумеете измерить переменный ток, это поспособствует правильному ремонту проводки.

И снова не обойтись без нагрузки, и снова в её роли может выступить лампочка.

Инструкция, как мерить мультиметром ток переменный:

1. Присоединяем провода к нужным отверстиям на мультиметре.
2. Выбираем на мультиметре нужную функцию замера, если необходимо — степень сигнала.
3. Последовательно с измерителем присоединяем к розетке выбранный нагрузочный элемент.
4. Смотрим на показания. Лампочка начинает гореть.

Вы узнали, как измерить силу тока мультиметром.

Желаем безопасных и точных измерений!

Вопрос — ответ

Вопрос: Как правильно измерить амперы мультиметром?

Имя: Михаил

Ответ: В амперах измеряется сила тока. Есть переменный и постоянный ток, измерения каждого немного отличаются. Для них на мультиметре есть свои режимы, которые нужно выбрать до начала измерения. Есть и другие правила, которые важно выполнить.

 

Вопрос: Как измерить переменный ток мультиметром?

Имя: Михаил

Ответ: Расставить щупы по подходящим гнездам, выбрать режим на мультиметре, последовательно с измерителем присоединить к розетке нагрузку.

 

Вопрос: Как быстро проверить ампераж обычным мультиметром?

Имя: Камиль

Ответ: Это действительно нужно делать быстро, чтобы щупы не соединялись с проводами дольше 1-2 секунд. Разрыв электроцепи нужно сделать до начала измерений при отключенном напряжении!

 

Вопрос: Как померить силу тока цифровым мультиметром?

Имя: Фёдор

Ответ: Для выбора режима обычно нужно только повернуть ручку, поставив её к подходящему значению: постоянный ток: A -, DCA, I -; переменный: A ~, ACA, I ~. Для замера силы тока нужно создать разрыв цепи!

 

Вопрос: Как лучше всего измерить постоянный ток мультиметром?

Имя: Дмитрий

Ответ: Нужно выбрать подходящую функцию на приборе, а также присоединить тестер в правильной полярности: красный щуп к положительному питанию, черный — к отрицательному. Если перепутать, на дисплее будут указаны отрицательные цифры. Не забываем о разрыве электроцепи!

 

Как измерить силу тока мультиметром

Сила тока наряду с напряжением и сопротивлением является очень важным понятием в электричестве. Она измеряется в амперах и определяется количеством электрической энергии, проходящей через проводник за определенную единицу времени. Определяют ее величину с помощью измерительных приборов, в домашних условиях это проще всего сделать при помощи мультиметра, или тестера, имеющегося в распоряжении многих хозяев современных квартир. Контроль силы тока очень важен для работы механизмов, зависящих от электропитания, поскольку превышение ею максимально допустимого значения приводит к поломке приборов и возникновению аварийных ситуаций. Тема этой статьи – как измерить силу тока мультиметром.

Содержание

• Виды мультиметров
• Цифровые мультиметры
• Особенности конструкции
• Порядок подготовки прибора к измерениям
• Порядок измерений
• Что необходимо учитывать при измерении
• Техника безопасности
• Заключение

Виды мультиметров

На современном рынке электроприборов представлено две разновидности тестеров:

• Аналоговые.
• Цифровые.

Основными элементами аналоговых приборов являются шкала с нанесенными на ней делениями, по которой определяются показатели электрических величин, и стрелка-указатель. Такие мультиметры пользуются высоким спросом у новичков благодаря своей низкой стоимости и простоте в использовании.

Но, наряду с этими положительными сторонами, аналоговые тестеры имеют и ряд недостатков, основным из которых является высокая погрешность измерений. Ее можно несколько уменьшить за счет настроечного резистора, конструктивно входящего в состав прибора. Тем не менее, при необходимости замерить электрические параметры с высокой точностью, лучше воспользоваться цифровым прибором.

Цифровые мультиметры

Единственным внешним отличием цифрового аппарата от аналогового является экран, на котором в виде цифр отражаются измеряемые параметры. Старые модели оборудованы светодиодным дисплеем, приборы нового типа – жидкокристаллическим.

Они отличаются высокой точностью измерений и простотой в эксплуатации, поскольку не нуждаются в подгонке градуировки.

Недостатком этих устройств можно назвать цену, которая в разы превосходит стоимость аналоговых тестеров.

Особенности конструкции

Независимо от количества гнезд в мультиметре, любой из этих приборов имеет два типа выходов, которые обозначаются разными цветами. Общий выход (масса) окрашен в черный цвет и имеет обозначение либо «com», либо «–». Выход, предназначенный для измерений (потенциальный), имеет красный цвет. Для любого из измеряемых параметров электроцепи может быть свое гнездо.

Не стоит опасаться перепутать его с другими, поскольку каждое из этих гнезд обозначено соответствующей единицей.

Еще одним внешним элементом прибора является рукоятка для установки предела измерений, которая может вращаться по кругу. На цифровых мультиметрах этих пределов больше, чем на аналоговых, кроме того, в них могут быть включены дополнительные опции, например, звуковой сигнал и другие. Поскольку мы говорим о том, как с помощью тестера произвести измерение силы тока, речь пойдет о шкале с амперами.

Каждый мультиметр имеет свой максимальный предел по току, и при выборе электросети для тестирования, проверяемую силу тока в ней следует сопоставить с пределом, на который рассчитан прибор. Так, если сила тока, проходящего внутри электроцепи составляет 180 А, не рекомендуется проводить измерения при помощи мультиметра, рассчитанного на 20 А, поскольку единственным полученным результатом будет сгорание прибора сразу же после начала тестирования. Максимальный предел всегда указывается в паспорте мультиметра или на корпусе устройства.

Порядок подготовки прибора к измерениям

Переключатель мультиметра нужно перевести в сектор A (DA для постоянного тока или CA для переменного), который соответствует измерению тока, выбрав при этом нужный предел. Некоторые современные тестеры для электроцепей постоянного тока имеют одну позицию, а для переменного – другую. Чтобы не ошибиться, нужно ориентироваться по литерам, имеющимся на лицевой панели.

Они одинаковы в любом приборе, надо просто понимать, какую величину каждый из них обозначает.

Все мультиметры комплектуются двумя кабелями, на конце каждого из которых имеется щуп и разъем. Вторые концы проводов вставляются в гнезда прибора, которые соответствуют текущему измерению, в нашем случае – силы тока.

Порядок измерений

Мультиметр для измерения величины силы тока включается в разрыв электроцепи. В этом состоит основное отличие от процедуры измерения напряжения, при которой тестер подключается к цепочке параллельно. Показатель величины тока, который проходит через прибор, отображается стрелкой на шкале (если речь идет об аналоговом аппарате) или высвечивается на жидкокристаллическом (светодиодном) дисплее.

Разорвать тестируемую цепь для включения в нее прибора можно по-разному. Например, отсоединив один из выводов радиоэлемента при помощи паяльника.

Иногда приходится перекусывать провод кусачками или пассатижами.

При определении величины тока батарейки или аккумулятора такой проблемы не существует, поскольку просто собирается цепь, одним из элементов которой является мультиметр.

Что необходимо учитывать при измерении

Важным условием при определении силы тока является включение в цепочку ограничительного сопротивления – резистора или обычной электролампочки. Этот элемент защитит прибор от поломки (сгорания) под воздействием потока электронов.

Если сила тока на индикаторе не отображается, это говорит о неверно выбранном пределе, который нужно снизить на одну позицию. Если результата нет снова – еще на одну, продолжая до тех пор, пока на экране или шкале не отобразится какое-то значение.

Производить замер нужно быстро – щуп не должен контактировать с кабелем более одной-двух секунд. Особенно это касается элементов питания малой мощности. Если, измеряя силу тока батареек, держать щуп на проводе длительное время, итогом станет их разряд – частичный или полный.

Техника безопасности

Как видим, процедура измерения силы тока при помощи мультиметра никакой сложности не представляет. Важно только следовать инструкции и не забывать о строгом соблюдении мер безопасности:

• Перед проведением замеров обесточьте электросеть.
• Проверьте изоляцию кабелей – при продолжительной эксплуатации ее целостность иногда нарушается, и вероятность поражения электротоком значительно возрастает.
• Работайте исключительно в резиновых перчатках.

• Не проводите измерения при высокой влажности воздуха. Дело в том, что влага обладает высокой электрической проводимостью и риск поражения также возрастает.
• Человек, пострадавший от удара током, нуждается в медицинской помощи. Если есть возможность, любые работы с электричеством, в том числе и измерения, лучше проводить вдвоем. В нештатной ситуации присутствие напарника может оказаться настоящим спасением.

Закончив измерения, разрезанные кабели нужно вновь соединить, предварительно снова обесточив цепь.

Подробно и наглядно про измерения проводимые с помощью мультиметра на видео:

Заключение

В этой статье мы разобрались, как проверить силу тока с помощью мультиметра. Прочитав изложенный материал, любой взрослый человек сможет справиться с этой задачей, благо мультиметр – прибор совсем несложный, но в то же время очень нужный для решения не только профессиональных, но и бытовых задач, связанных с электричеством.

Как измерить силу тока мультиметром

Измерение силы тока в цепи домашней электропроводки – важный этап определения ее характеристик. Одно из применений данного вида замера – выяснение допустимой мощности подключаемых приборов. Проще всего решить вопрос, зная, как измерить силу тока мультиметром – этот универсальный прибор есть в большинстве домов.

Содержание статьи

• 1 Тип проводки и ее параметры
• 2 Как правильно проверить ток в розетке мультиметром
• 3 Как измерить силу тока мультиметром на аккумуляторе
• 4 Заключение
  • 4.1 Похожие статьи

Тип проводки и ее параметры

В домашних условиях чаще всего приходится иметь дело с переменным током, гораздо реже – с постоянным. Обычно постоянный ток замеряется в аккумуляторах и батареях, домовая проводка всегда работает на переменном. Даже если электросеть запитана от аккумуляторов (резервный источник питания, основной при отсутствии централизованного энергоснабжения), в ней обязательно присутствует «переходник» — устройство, преобразующее постоянный ток в переменный.

Разбираясь, как измерить ток мультиметром, надо четко уяснить: для работы с постоянным током используют сегмент DCA (A-) мультиметра, для замеров переменного – сектор ACA (A~). Обозначения связаны с аббревиатурами английских терминов: direct current amperage (DCA) и alternating current amperage (ACA) – это обозначение переменного тока на мультиметре.

Обычно мультиметры позволяют замерять микротоки – до 200 мА – и более сильные (до 10А). Приборы, допускающие замеры в более мощных электросетях, имеют дополнительное гнездо для штекера (щупа) с обозначением 20А. Обычно в моделях с четырьмя разъемами два предназначены для измерения силы тока в разном диапазоне, одно – для остальных измерений (напряжение, сопротивление).

Общий (универсальный) для всех видом замеров разъем COM (COMMON) предназначен для минусового (черного) щупа мультиметра.

Таким образом, чтобы замерить ток мультиметром, необходимо включить черный щуп в разъем COM, а красный – в гнездо для проверки микротоков или обычных токов. Для розеток и выключателей регулятор прибора выставляется в сектор переменного напряжения, для аккумуляторов и батарей – постоянного. При неизвестном заранее уровне выбирается самое большое из допустимых устройством значений.

Важно: если в розетку (на выключатель) не подключено никакое энергопотребляющее устройство, электрическая цепь разомкнута и тока в ней нет!!! Замерять силу тока непосредственно в розетке или на контактах выключателя бесполезно и опасно! При этом происходит короткое замыкание.

 

Как правильно проверить ток в розетке мультиметром

Засовывать щупы в розетку к контактам фазы и ноля нельзя, для выполнения проверки необходимо подключить «нагрузку», то есть любой электроприбор.

Ниже показана схема для замера тока трансформатора, в качестве нагрузки к его контактам подключена обычная лампа накаливания. Как видно по показаниям дисплея, ток составляет 1,14 А. Важно понимать – в домовой электросети показатели выше, поэтому не стоит рисковать, напрямую «закорачивая» фазу и ноль щупами мультиметра.

Фактически для проверки выполняется такая последовательность действий:

1. отключается ток в выбранной для замеров розетке (автоматом на щитке). Проверить, подключена розетка или нет, можно с помощью замера напряжения мультиметром. Эта процедура безопасна даже под нагрузкой;
2. с розетки снимается лицевая (защитная часть) так, чтобы был прямой доступ к контактам. После этого к одному из них, например, фазному, подключается контакт через клеммник от вилки (провода) любого маломощного электроприбора – настольной лампы, например; 
3. далее, как показано на иллюстрации, также через клеммники, свободный штырек вилки (провод лампы) к одному из щупов, свободный контакт розетки – к другому. В большинстве современных мультиметров полярность подключения (куда подключать плюсовый щуп, куда минусовый) не важна, показания на дисплее будут одинаковыми. При перепутанной полярности рядом с цифрами появится знак «-»;
4. после выполненных подключений розетку снова включат в общедомовую цепь автоматом. После перевода выключателя лампы в положение «ON» можно проводить замер. Для разных приборов-потребителей ток будет различаться. Так, при подключении обычной лампы накаливания ток составить около половины ампера.

Как измерить силу тока мультиметром на аккумуляторе

Для маломощных аккумуляторов и батареек замер силы тока проще, чем для сети с переменным током.

Измерение силы тока мультиметром в этом случае проводится на диапазоне измерений «постоянный ток», величина выставляется с учетом маркировки аккумулятора или, при отсутствии данных, на максимально допустимое значение диапазона.

Замеры также, как и в случае с переменным током, производятся в присутствии «нагрузки», контакты подключаются параллельно.

Схема для замера тока в автомобильном аккумуляторе приводится ниже. Важно: здесь измеряется ток утечки.

Заключение

При работе с мощными энергопотребителями при замерах любого типа проводки – с постоянным или переменным током – необходима предельная осторожность и соблюдение правил безопасности. В противном случае лучшим исходом будет выход из строя мультиметра.

 

Как измерить силу тока мультиметром и что учесть при измерении

Перед тем, как измерить силу тока мультиметром, очень важно учесть, что количество электрического тока, который проходит сквозь проводник, при некоторых обстоятельствах может изменяться.

Поэтому сила тока определяется тестером по количеству электронов, которые проходят сквозь точку или схемный элемент за одну секунду.

Подготовка мультиметра к работе

Мультиметр – доступный по стоимости и легкий в эксплуатации измерительный бытовой прибор.

Такой тестер является универсальным и позволяет с достаточной точностью самостоятельно произвести измерения силы тока.

При ознакомлении с работой прибора определяются его настройки и функциональные возможности.

Обозначения на большинство моделей наносятся латиницей, а также могут быть представлены аббревиатурой или сокращением английских терминов.

Стандартный мультиметр или мультитестер позволяет выполнять замеры основных электрических показателей, представленных:

• постоянным уровнем напряжения;
• постоянными токовыми показателями;
• переменным уровнем напряжения;
• переменными токовыми показателями;
• сопротивлением.

В профессиональных приборах также присутствует возможность произвести замеры ёмкости. На рабочей панели бытового мультитестера располагаются сектор с дисплеем и настроечный блок с переключателем кругового типа. В соответствии с нанесенной на тестер разметкой посредством переключателя выставляются минимальные и максимальные значения границ замеров.

Все способы измерения силы электрического тока

Измерение силы тока осуществляется при помощи щупов мультитестера, устанавливаемых в специально выведенные на устройстве гнездовые разъёмы. Прежде чем приступить к тестированию, нужно внимательно проверить все элементы питания, а также убедиться в работоспособности измерительного устройства.

После поворота переключателя в любое положение, отличное от «Оff», индикаторная шкала должна отобразить «ноль». Процесс замеров предполагает изначальную установку верхних пределов уровня, которые в условиях постоянного напряжения варьируют в пределах 0,25-1000 В. При известном порядке значений требуется выставлять самую близкую к показателям верхнюю границу.

Специалисты рекомендуют при подготовке мультиметра к замерам устанавливать максимальные значения, которые уменьшаются в процессе измерений до появления на индикаторном дисплее показателей, отличных от цифры «ноль».

Основные показатели на мультиметре

Символы, которые нанесены на переключатель измерительного прибора, обозначают единицы замеров тока, напряжения и сопротивления:

• «A», или ампер;
• «V», или вольт;
• «ОВ©», или Ом.

Основные значения на мультиметре

Пределы замеров определяются специальными метрическими приставками:

• «Вµ» ( микро) – 10^-6 ед. при замере;
• «m» (мили) – 10^-3 ед. при замере;
• «к» (кило) – 10³ ед. при замере;
• «М» (мега) – 10⁶ ед. при замере.

Все современные мультитестеры выпускаются как в цифровом или электронном, так и в аналоговом исполнении, но цифровые, буквенные обозначения и символы на приборе, как правило, стандартные. Например, волнистая линия обозначает переменные показатели силы тока или напряжения, а горизонтальная черта с пунктиром служит для обозначения постоянных величин.

Некоторые модели мультиметров оснащаются очень удобной современной функцией «Аutоrаnging», позволяющей выставить предел замеров в автоматическом режиме.

Если есть подозрение на неисправность трансформатора, нужно его проверить. Как проверить трансформатор мультиметром – подробная инструкция на нашем сайте.

О том, как проверить варистор мультиметром, вы узнаете из этой статьи.

Правила проверки напряжения в розетке мультиметром описаны в этой теме.

Порядок измерения силы тока

Итак, рассмотрим, как измерить ток мультиметром. Двумя основными вариантами соединения элементов в электрической цепи электротехнических приборов являются последовательный и параллельный способы.

В первом случае все элементы связываются между собой таким образом, что участок электрической цепи не имеет узлов соединения.

Варианты измерений на тумблере

Второй вариант предполагает объединение всех входящих в электрическую цепь элементов посредством пары узлов, при отсутствии связи с другими участками соединений.

Важно помнить, что показатели напряжения электротехники измеряются мультиметром или мультитестером параллельно, а токовые величины – только в последовательном положении.

Замеры при параллельном соединении

При параллельном соединении несколько ветвей берут начало в определенной точке электрической цепи и все вместе заканчиваются на другом участке. В этом случае показатели общей силы тока равны сумме токовых величин на всех ветвях:

I = I1 + I2 + … + In

Технология замеров мультитестером – как измерить постоянный и переменный ток мультиметром:

• установка щупа с кабелем черного окрашивания в соответствующий по цветовой маркировке разъём на измерительном приборе;
• установка щупа с кабелем красного окрашивания в разъем тестера с маркировкой «А»;
• переключение тумблера при замере переменного тока в положение «АС», а для измерений постоянного тока – в положение «DC».

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

В электрической цепи с параллельным подключением прибор показывает одинаковую силу тока на каждой ветви, поэтому все полученные значения суммируются.

Пределы замеров устанавливаются так, чтобы они были заведомо выше предполагаемых показателей силы тока в тестируемой электрической цепи, что позволит предотвратить перегорание мультиметра.

Замеры при последовательном соединении

При последовательном соединении элементов электрической цепи все потребители энергии фиксируются поочередно, а сила тока не изменяется от количества компонентов и является постоянной: I = I1 = I2 = … = In

Технология замеров мультитестером:

• подключение щупов измерительного прибора к гнездам на мультиметре в соответствии с их цветовой маркировкой;
• перевод переключателя в положение «АС» или «DC» в соответствии с типом тока в электрической сети;
• подключение в цепь при необходимости ограничительного сопротивления, в качестве которого может использоваться обычная лампочка или резистор.

Положение щупов для измерения силы тока

При электрической цепи с последовательным подключением измерительный прибор показывает в любой точке одинаковые значения.

При отсутствии цифровых данных на дисплее мультиметра в процессе замеров необходимо изменить предел измерений, уменьшив его на одну позицию.

Что учесть при измерении?

При работе с прибором, тестирующим показатели силы тока, нужно в обязательном порядке учитывать следующие рекомендации и не игнорировать основные правила:

• при помощи мультитестера определяются величины, только доступные для замеров на данном типе измерительного прибора;
• тестирование устройств, имеющих слишком высокие для прибора значения, спровоцирует выход из строя предохранителей или полное перегорание мультиметра;
• для замеров правильно выбирается необходимый режим, который для измерения силы переменного тока представлен сектором шкалы «А» или «АС», а постоянного – «ДС»;
• гарантированно отсутствуют повреждения измерительного прибора на максимально возможном уровне, который должен постепенно понижаться в условиях неправильной работы тестера до нормальных значений.

Хотите приобрести мультиметр? Какой мультиметр для дома лучше выбрать – полезные советы читайте в статье.

Инструкция по тестированию диодов мультиметром представлена тут.

Выполнять работы по замерам мультиметром силы тока необходимо с соблюдением техники безопасности. Поражение электрическим током часто отмечается даже в условиях тестирования устройств с небольшими показателями мощности.

Если тестирование любой электротехники осуществляется при повышенных показателях влажности, то работы должны производиться в резиновых сапогах и технических перчатках.

Видео на тему

Измерение силы тока мультиметром. Как измерить силу тока в розетке мультиметром

Автор Сергей Иванченко На чтение 14 мин Просмотров 184 Опубликовано 25 сентября, 2021

Содержание

1. Измерение силы тока мультиметром. Как измерить силу тока в розетке мультиметром
2. Как измерить силу тока зарядного устройства. Измерение тока утечки
3. Как измерить силу тока мультиметром dt830b. Описание и особенности
4. Как измерить силу тока в автомобиле. Несколько слов о силе тока, и для чего ее бывает нужно измерять
5. Как измерить силу тока трансформатора мультиметром. Как измерить силу тока мультиметром
6. Тип проводки и ее параметры
7. Как правильно проверить ток в розетке мультиметром
8. Как измерить силу тока мультиметром на аккумуляторе
9. Заключение
10. Как измерить силу тока мультиметром dt-838. Правила по работе с цифровым мультиметром
11. Видео КАК ИЗМЕРИТЬ МУЛЬТИМЕТРОМ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК [РадиолюбительTV 80]

Измерение силы тока мультиметром. Как измерить силу тока в розетке мультиметром

Перед началом измерений измерительные зонды сначала подключаются к прибору. Каждый из них имеет свой цвет – черный и красный. Черный щуп обычно общий, нулевой или отрицательный, поэтому он подключается к нижнему разъему, отмеченному символами COM. Другой красный измерительный провод подключается к центральному разъему во время измерений. В верхней части измерителя находится разъем, который подключается к красному щупу при измерении переменного тока до 10 ампер.

После подключения датчиков желаемый режим работы выбирается поворотом круглого переключателя и установкой его в нужное положение. Если значение измеряемого параметра известно заранее, установленный предел измерения должен немного превышать его. Эта мера помогает защитить мультиметр от выгорания. В случае отсутствия информации о возможных показаниях прибора устанавливается максимально возможный предел измерения.

При измерении напряжения прибор подключается к цепи параллельно, а при измерении тока – последовательно. Измерение параметров полупроводников или сопротивления выполняется при отключенном питании в этой цепи. Напряжение в розетке 220В тоже можно измерить мультиметром. Для этого переключатель необходимо установить в положение ACV при напряжении около 750 вольт, а затем произвести измерение. Аналогично производится измерение в сети напряжением 380В. Сила тока в розетке измеряется переводом прибора в режим измерения переменного тока.

Как измерить силу тока зарядного устройства. Измерение тока утечки

Мы рассмотрели способы проверить напряжение аккумулятора мультиметром, измерить значение ЭДС и убедиться, что зарядное устройство работает правильно. С помощью тестера вы можете провести еще одно полезное измерение автомобильного аккумулятора – ток утечки.

Наверное, каждый из автомобилистов сталкивался с ситуацией: вернулся из отпуска, машина простояла в гараже полтора месяца, аккумулятор разряжен. Все вроде выключено и на улице минусовой температуры не было. Почему разрядился аккумулятор?

В любом современном автомобиле есть электронные сервисные модули, которые остаются включенными даже без ключа зажигания. Иммобилайзер, блок комфорта, блок управления двигателем, магнитола, хранящая настройки станции и многое другое. Как узнать причину разряда аккумулятора?

С мультиметром. Снимите плюсовой провод с клеммы аккумулятора и включите тестер в режиме измерения тока.

Важно! Ток утечки может достигать нескольких ампер, поэтому правильно установите предел измерения на мультиметре.

Закрепите провода зажимами типа «крокодил» и начните по одному снимать предохранители, отвечающие за электронные модули автомобиля. Конечно, необходимы технические рекомендации.

Когда вы найдете модуль или цепь, обеспечивающую максимальный ток утечки, выполните локальную проверку. Отсоедините разъемы и с помощью мультиметра проверьте сопротивление проводки. Вы легко найдете причину увеличения убытков, не обращаясь в сервис.

Вывод: нет необходимости покупать дорогое оборудование, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Обойтись обычным мультиметром вполне реально.

Как измерить силу тока мультиметром dt830b. Описание и особенности

Мультиметр DT-830B – это электронный измерительный прибор для проверки диодов, транзисторов, измерения тока, напряжения и сопротивления. Он собран в пластиковом корпусе размерами 126x70x26 мм. Устройство весит 140 г, поэтому легко помещается в кармане.

Показания параметров отображаются на жидкокристаллическом дисплее с разрешением 3,5. Точность измерения обеспечивается наличием аналого-цифрового преобразователя двойной интеграции. Скорость измерения 3 раза в секунду.

Переключение режимов осуществляется с помощью многопозиционного переключателя, расположенного на передней панели тестера. Для измерений поворотный переключатель фиксируется в 1 из 20 секторов, отмеченных измеряемым параметром. Для проведения измерений в желаемой области используйте комплектные черные и красные щупы.

Первый (заземляющий) вставляется в разъем на лицевой панели, обозначенный COM, второй – в отверстие с надписью B, Ohm, mA. При измерении постоянного тока 1-10 А красный щуп подводится к розетке с соответствующим обозначением.

Питается устройство от аккумулятора Krona 9 В. Чаще всего в комплекте нет источника питания. Для его установки нужно снять заднюю крышку, которая фиксируется 2 винтами. Имеется клеммная колодка счетчика для подключения к прибору. Но в некоторых изделиях китайского производства пружины устанавливаются вместо клеммной колодки.

В цепи установлен предохранитель на 10 А. Устройство имеет высокую чувствительность -100 мкВ. Если во время измерения параметр проверенного значения будет превышен, на дисплее отобразится цифра 1, которая символизирует перегрузку. В отличие от стрелочных тестеров здесь автоматически определяется полярность постоянного тока или напряжения. Противоположный знак значения обозначается знаком «-» перед значением измеряемого параметра.

Все надписи на передней панели на английском языке, как и вся документация, прилагаемая к продукту. Тестер Resant DT-830B имеет инструкцию на русском языке, имеет более качественную сборку, качественный аккумулятор и щупы. Погрешность устройства не превышает 1%.

Как измерить силу тока в автомобиле. Несколько слов о силе тока, и для чего ее бывает нужно измерять

Для начала вспомним, что это такое: сила электрического тока.

Этот показатель (I) измеряется в амперах и является одной из основных физических величин, определяющих параметры конкретной электрической цепи. Два других включают напряжение (U, измеренное в вольтах) и сопротивление нагрузки (R, измеренное в омах).

Как представлено в школьном курсе физики, электрический ток – это прямое движение заряженных частиц по проводнику. Если смотреть с большим упрощением, это вызвано электродвижущей силой, возникающей из разности потенциалов (напряжения) на полюсах (клеммах, контактах) подключенного источника питания. В нем сила тока показывает количество этих сильно заряженных частиц, проходящих через определенную точку (элемент схемы) за единицу времени (секунду).

На ток в цепи влияют два других параметра. Напряжение связано прямо пропорционально, поэтому, например, его повышение вызывает увеличение силы тока. Сопротивление – наоборот, то есть при его росте при одинаковом напряжении сила тока уменьшается.

Забавный образ, наглядно демонстрирующий взаимосвязь основных значений электрической цепи: «Вольт пытается« протолкнуть »Ампера по проводнику, преодолевая препятствия, создаваемые Омом».

А слева на иллюстрации показано графическое и легко читаемое изображение закона Ома, показывающее эти отношения. Из этой «пирамиды» легко складываются формулы в обычном их написании:

U = I × R

I = U / R

R = U / I

Следовательно, сила тока измеряется в амперах. С некоторым упрощением это можно объяснить так, что 1 ампер – это ток, который будет возникать в проводнике с сопротивлением 1 Ом, если к нему приложить напряжение, равное одному вольту.

В дополнение к базовой единице используются также производные финансовые инструменты. Итак, довольно часто вы имеете дело с миллиамперами. Из самого термина видно, что 1 мА = 0,001 А.

Кстати, сразу отметим мощность. Ток в 1 ампер, вызванный напряжением 1 вольт, будет выполнять 1 джоуль работы. А если это уменьшить до единицы времени (секунды), мы получим значение мощности, равное 1 ватту.

Это определяется формулой закона Джоуля-Ленца:

P = U × I

где P – мощность, выраженная в ваттах.

Почему все это было сказано? Да просто потому, что большинство случаев измерения силы тока, так сказать, на семейном уровне так или иначе связаны с определением других параметров. Согласитесь, очень немногие додумаются до мысли: «Дайте мне проверить силу тока вот так», то есть без дальнейшего практического применения. Также, как было сказано выше, работать с амперметром наиболее сложно и часто опасно.

Например, в каких случаях чаще всего измеряется сила тока:

• Чтобы уточнить реальное потребление энергии конкретным прибором. После измерения значений тока и напряжения легко рассчитать мощность по формуле.
• То же измерение и последующий расчет позволяют оценить, рекомендует ли питающая линия такие нагрузки.
• Бывает, что такие «обзоры» позволяют выявить еще скрытые и незамеченные дефекты устройства – когда значение силы тока (и мощности соответственно) сильно отличается от заявленного в паспорте номинала в ту или иную сторону.
• Измерения силы тока позволяют оценить степень заряженности автономных источников питания: аккумуляторов и батарей. Их контроль над напряжением никогда не дает объективной картины. Вольтметр может показать, например, необходимые 1,5 вольта, но через несколько минут аккумулятор «разрядится» безвозвратно. То есть проверка должна производиться точно по силе тока.
• С помощью такого измерения можно определить ток утечки, где он не должен быть теоретически. Это часто практикуется автомобилистами, если они подозревают, что батарея разряжается слишком активно, когда автомобиль «отдыхает» в гараже или на стоянке. Проведенная проверка позволяет определить место утечки и, среди прочего, избежать серьезных проблем, к которым она может привести.

Как измерить силу тока трансформатора мультиметром. Как измерить силу тока мультиметром

Измерение силы тока в цепи домашней электропроводки – важный этап определения ее характеристик. Одно из применений этого типа измерения – определение допустимой мощности подключенных устройств. Самый простой способ решить проблему – уметь измерить силу тока мультиметром – этот универсальный прибор есть в большинстве домов.

Тип проводки и ее параметры

В домашних условиях чаще всего приходится иметь дело с переменным током, гораздо реже с постоянным током. Обычно постоянный ток измеряется в батареях и батареях, домашняя проводка всегда работает от переменного тока. Даже если электрическая сеть питается от аккумуляторов (резервный источник питания, основной при отсутствии централизованного питания), в ней обязательно есть «адаптер» – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный.

Понимая, как измерить ток мультиметром, нужно четко понимать: для работы с постоянным током используйте сегмент DCA (A-) мультиметра, для измерения переменного тока – сектор ACA (A ~). Обозначения связаны с сокращениями английских терминов: постоянная сила тока (DCA) и переменная сила тока (ACA) – обозначение переменного тока на мультиметре.

Обычно мультиметры могут измерять микротоки – до 200 мА и более сильные (до 10 А). Приборы, позволяющие проводить измерения в более мощных электрических сетях, имеют дополнительную розетку для вилки (щупа) с обозначением 20А. Обычно в моделях с четырьмя разъемами два предназначены для измерения силы тока в другом диапазоне, один – для других измерений (напряжения, сопротивления).

Общий (универсальный) для всех типов измерений, разъем COM (COMMON) предназначен для отрицательного (черного) щупа мультиметра.

Итак, чтобы измерить ток мультиметром, нужно подключить черный щуп к разъему COM, а красный – к розетке, чтобы проверить наличие микротоков или нормальных токов. Для розеток и выключателей регулятор устройства выставлен на сектор переменного напряжения, для аккумуляторов и батарей – на постоянное. Если уровень заранее неизвестен, выбирается наибольшее из значений, разрешенных устройством.

Важно: если к розетке (выключателю) не подключено энергоемкое устройство, электрическая цепь разомкнута и в ней нет тока !!! Измерять силу тока непосредственно в розетке или на контактах переключателя бесполезно и опасно! В этом случае происходит короткое замыкание.

   

Как правильно проверить ток в розетке мультиметром

подключать щупы в розетке к фазному и нулевому контактам нельзя, для проведения проверки необходимо подключить «нагрузку», то есть любое электрическое устройство.

Ниже представлена ​​схема измерения тока трансформатора, к его контактам в качестве нагрузки подключается обычная лампа накаливания. Как видно по показаниям на дисплее, ток составляет 1,14 А. Важно понимать, что в домашней электросети показатели выше, поэтому напрямую не стоит рисковать «закоротить» фазу и ноль щупами мультиметра.

Фактически для проверки выполняется следующая последовательность действий:

1. ток в розетке, выбранной для измерений, отключается (автоматически на приборной панели). Проверить подключена розетка или нет, можно, измерив напряжение мультиметром. Эта процедура безопасна даже при стрессе;
2. передняя часть (защитная часть) вынимается из розетки, чтобы был прямой доступ к контактам. Далее к одному из них подключается контакт, например фазный, через клеммную колодку от вилки (провода) любого маломощного электроприбора, например, настольной лампы; 

3. кроме того, как показано на рисунке, также через клеммные колодки, свободный контакт вилки (провод лампы) к одному из щупов, свободный контакт розетки с другим. В большинстве современных мультиметров полярность подключения (где подключить плюсовой щуп, где минусовой) не важна, показания на дисплее будут такими же. Если полярность поменять, рядом с числами появится знак «-»;
4. после подключения вилка автоматически вставляется в общую электрическую цепь дома. После поворота переключателя лампы в положение «ON» можно проводить измерения. У разных бытовых устройств ток будет разным. Так, при подключении обычной лампы накаливания сила тока составляет около половины ампер.

Как измерить силу тока мультиметром на аккумуляторе

Для маломощных батарей и батарей измерить ток проще, чем в сети переменного тока.

В этом случае измерение силы тока мультиметром проводится на диапазоне измерения «постоянный ток», значение выставляется с учетом маркировки аккумулятора или, при отсутствии данных, до предельно допустимого значения ассортимента.

Измерения, как и в случае переменного тока, производятся при наличии «нагрузки», контакты включаются параллельно.

Схема для измерения тока в автомобильном аккумуляторе показана ниже. Важно: здесь измеряется ток утечки.

Заключение

При работе с мощными потребителями энергии, при измерении любого типа проводки – постоянным или переменным током – требуется особая осторожность и соблюдение правил безопасности. В противном случае лучшим результатом будет выход из строя мультиметра.

Как измерить силу тока мультиметром dt-838. Правила по работе с цифровым мультиметром

Инструкцию для чайников о том, как правильно пользоваться мультиметром dt-830b, dt-832, dt-838, следует прочитать перед началом работы, особенно если у вас мало опыта измерения. Если после этого вы не можете полностью использовать тестер, взгляните

Чтобы измерить напряжение мультиметром, ничего особенного не нужно. Не все виды коммутации требуются в схеме и так далее. Главное правило в этой ситуации – нужно постараться максимально точно определить приблизительное значение, а также тип напряжения, которое вы собираетесь измерять. Затем вставьте соответствующие измерительные провода в розетку и слегка прикоснитесь к клеммам розетки. Когда происходит прикосновение, требуется время, чтобы исправить показания, отображаемые устройством.

Правильно использовать мультиметры модели dt-830b, dt-832, dt-838 позволяют каждому измерить силу постоянного тока. В этой ситуации очень важно правильно установить датчики. В противном случае сработает предохранитель, который затем необходимо немедленно заменить, чтобы не произошло более серьезных поломок и прочего. Стоит отметить, что режим измерения силы тока желательно использовать не более 15 секунд. Предел измерения должен быть установлен как минимум с минимальным запасом. После установки щупов потребуется отключить цепь и подключить сам прибор, обязательно последовательно.

Для определения активного сопротивления элемента его необходимо сначала отключить от цепи, а затем подключить к мультиметру параллельно. Если вы установите максимальное значение неправильно, это не повредит цифровое устройство в этой ситуации. Если это произойдет, вы увидите на экране несколько единиц и не более.

Чтобы схема звучала ровно, установите переключатель мультиметра в кольцевой режим, затем осторожно замкните щупы. Устройство должно издать достаточно громкий звуковой сигнал, а затем отобразить значение, максимально близкое к нулю. Аналогичная процедура обычно выполняется, чтобы узнать, работает ли тестер и можно ли его использовать. В ситуации, когда тестируемая схема исправна, устройство издаст определенный звуковой сигнал, а затем покажет значение сопротивления на своем экране. Если в цепи наблюдается обрыв цепи или другая неисправность, цифры на экране будут увеличиваться. В некоторых случаях может появиться только несколько и больше ничего. Некоторые более современные модели могут иметь специальную аббревиатуру «OL» в случае обрыва цепи».

обязательно проверьте работу устройства. Для этого также нужно параллельно подключить вольтметр к розетке. Затем достаточно проверить показания вольтметра и мультиметра. Чтобы проверить, насколько правильны измерения тока, необходимо снять показания постоянной нагрузки прибора, а также с помощью амперметра.

Если вы видите единицу измерения на экране, это может означать только одно – предел установлен неправильно, поэтому вам нужно повторить всю процедуру, чтобы проверить работу цифрового счетчика. Иногда аккумулятор может загореться: это означает, что для нормальной работы устройства его придется немедленно заменить.

Как пользоваться мультиметром: инструкция по применению dt-830b, dt-832, dt-838 для чайников, перед началом использования прибора в работе обязательно стоит изучить. Если после прочтения инструкции по применению у вас остались вопросы, вы можете посмотреть видео на нашем сайте, где вы сможете быстро получить ответы.

Цифровой мультиметр на первый взгляд может показаться очень сложным устройством, но на самом деле все очень просто. Вам нужно иметь минимальные знания, чтобы использовать его, и быть максимально осторожным. Если вы будете соблюдать все пункты инструкции по эксплуатации, вы будете пользоваться таким устройством долгие годы и при этом не будет поломок или неисправностей в процессе его эксплуатации.

Видео КАК ИЗМЕРИТЬ МУЛЬТИМЕТРОМ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК [РадиолюбительTV 80]

• Об авторе
• Хотите связаться со мной?

Об авторе

Сергей Иванченко

Главный редактор tryhouse.ru

Уже десяток лет я занимаюсь мебелью и дизайном интерьеров. Решил я опубликовать свои работы, идеи и возможно помощь для любого человека в интернете. Я вам помогу создать свой незабываемый дизайн интерьера.

Как измерять силу тока в электрической цепи амперметром самостоятельно

С какой целью может потребоваться замер силы тока? Какова для нас полезность от того, что станет известным количество заряженных частиц, протекающих через единицу сечения в единицу времени? Польза есть, и ценной этой информации велика!

При использовании только лишь амперметра можно быстро узнать правильность монтажа и избегнуть издержек на смену или починку испорченного электрооборудования. Показания амперметра подскажут: имеется ли в схеме короткое замыкание или другие утечки и неполадки. Знание тока потребления не станет лишним, при выборе того или иного предохранителя.

Содержание

• 1 Характеристики тока
• 2 Приборы для измерения силы тока
• 3 Методика замеров
• 4 Правила безопасности

Характеристики тока

Постоянный ток характеризуют два основные параметра — сила тока и напряжение. Сила тока — это, просто число частиц, которые двигаются в проводнике в определенном направлении. Чем больше этих частиц, тем больше работа электрического тока.

Силу тока измеряют в амперах (необходимо знать, что микроампер — одна миллионная ампера, миллиампер — одна тысячная часть ампера).

Силу тока измеряют — амперметром. Амперметр необходимо включать в последовательно с токоприемником.

Кроме постоянного тока существует переменный ток. Переменный ток со временем меняет свои направление и амплитуду. Генераторы электроэнергии вырабатывают переменный ток. Переменный ток изменяется во времени по синусоидальному закону. Для его характеристики имеются дополнительные параметры —амплитуда и частота.

Приборы для измерения силы тока

Мультиметр это — специальный измерительное устройство , выполняющее ряд функций. В малом комплекте это: омметр, вольтметр, амперметр . Для простых задач более всего годятся миниатюрные модели мультиметров с цифровой шкалой.В современных экземплярах легкодоступны следующие функции:

• Измерение постоянного/переменного напряжения от 400 мВ до 1000 В;
• Измерение постоянного/переменного тока от 42 пА до 10 А;
• Прозвонка —замер электрического сопротивления с оповещением о низком сопротивлении цепи;
• Измерение сопротивления ? испытание диодов — испытание целостности полупроводниковых диодов и установление их «прямого напряжения»;
• Замер электрической емкости, замер электрической индуктивности, температур;
• Замер частоты сигнала гармонического.

Замер силы постоянного тока состоит в определении его значения и полярности. Для проведения прямых замеров постоянного электротока нередко употребляются магнитоэлектрические амперметры. По сопоставлению с другими амперметрами амперметры магнитоэлектрические – гарантируют наибольшую точность измерений и обладают максимальной чувствительностью .

Спектр значений измеряемых токов для амперметров магнитоэлектрической схемы располагается в пределах от 10-7 А до 50А (при измерении токов больше 0,05А используются внутренние шунты). Для замера значительных постоянных токов(от 50А до многих килоампер) применяются килоамперметры с наружными шунтами и магнитоэлектрические амперметры . Для замеров малых токов (в пределах от 10-12А) часто применяются магнитоэлектрические гальванометры.

Замер постоянного тока с увеличенной точностью делается косвенным способом. Для этого типовой резистор подключается в цепь измеряемого тока и на нем с помощью высокоточного цифрового вольтметра или компенсатора измеряется падение напряжения . Точно так же (применяя преобразование ток-напряжение) действуют цифровые и электронные аналоговые амперметры

Методика замеров

Что бы замерить силу постоянного тока, нужно один вывод амперметра, тестера или мультиметра подключить к плюсовой клемме аккумулятора или выводу питания трансформатора, а второй вывод- к проводу, подключенному к токоприемнику. После включения режима измерения постоянного тока с запасом по верхнему максимальному пределу- совершать замеры.

Необходимо работать аккуратно, т.к. при размыкании действующей цепи появляется дуга, значение которой увеличивается совместно с силой тока.

Для того что бы замерить ток для токоприемников, подключаемых прямо в розетку или к электрокабелю от домашней электросети, измерительное устройство переключается в режим замеров переменного тока с запасом по верхнему пределу. Далее прибор включаются в разрыв фазного провода.

Профессиональные электрики используют для замера силы тока токоизмерительные клещи.Они нечасто поставляются в одном корпусе с мультиметром.

Измерять ими элементарно — подключаем и переводим в режим замера переменного тока, далее разводим находящиеся сверху усы и пропускаем вовнутрь фазный провод, после этого следим что бы они плотно легли к друг другу и выполняем замеры.

Правила безопасности

Работу с электроизмерительными инструментами можно проводить только лицам имеющим группу по электробезопасности не ниже третьей, или под контролем этих лиц.

Необходимо иметь медицинскую аптечку и уметь ею пользоваться.

Небезопасное и вредоносное действие электротока, электромагнитных полей и электрической дуги приводит к тяжелым последствиям.

Ступень опасности и вредоносного действия на человека поражающих факторов электротока, лежит в зависимости от:

• Величины напряжения и рода тока ;
• Частоты колебаний электротока;
• Пути прохождения электротока чрез тело пострадавшего человека;
• Длительности воздействия электротока на организм пострадавшего человека;

При возникновении несчастных случаев с людьми, обесточивание участке электроцепи для избавления пострадавшего от поражающего действия электрического тока необходимо совершать немедленно , не дожидаясь предварительного разрешения.

Руководство по измерению тока

— Как измеряется ток?

Методы измерения тока
Существует два основных способа измерения тока: один основан на электромагнетизме и связан с измерителем с ранней подвижной катушкой (Д’Арсонваля), а другой основан на основной теории электричества, теории Ома. закон.

Измеритель Дарсонваля/Гальванометр
Измеритель Дарсонваля — это тип амперметра, который представляет собой прибор для обнаружения и измерения электрического тока. Это аналоговый электромеханический преобразователь, который создает вращательное отклонение через ограниченную дугу в ответ на электрический ток, протекающий через его катушку.

Форма Дарсонваля, используемая сегодня, состоит из небольшой вращающейся катушки проволоки в поле постоянного магнита. Катушка прикреплена к тонкой стрелке, пересекающей калиброванную шкалу. Крошечная торсионная пружина тянет катушку и указатель в нулевое положение.

Когда через катушку протекает постоянный ток, катушка создает магнитное поле. Это поле действует против постоянного магнита. Катушка закручивается, упираясь в пружину, и перемещает стрелку. Стрелка указывает на шкалу, показывающую силу тока. Тщательная конструкция полюсных наконечников обеспечивает однородность магнитного поля, так что угловое отклонение указателя пропорционально току.

Прочие амперметры
По сути, большинство современных амперметров основаны на фундаментальной теории электричества — законе Ома. Современные амперметры, по сути, представляют собой вольтметры с прецизионным резистором, и, используя закон Ома, можно выполнить точное, но экономически эффективное измерение.

Закон Ома. Закон Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален разности потенциалов (другими словами, падению напряжения или напряжению) в двух точках и обратно пропорционален сопротивление между ними.

Математическое уравнение, описывающее это соотношение:

I = V/R

где I — ток в амперах, V — разность потенциалов между двумя интересующими точками в вольтах, а R — параметр цепи, измеряемый в ом (что эквивалентно вольтам на ампер), называется сопротивлением.

Работа амперметра. Современные амперметры имеют внутреннее сопротивление для измерения тока в определенном сигнале. Однако, когда внутреннего сопротивления недостаточно для измерения больших токов, необходима внешняя конфигурация.

Для измерения больших токов можно подключить прецизионный резистор, называемый шунтом, параллельно измерителю. Большая часть тока протекает через шунт, и лишь небольшая его часть проходит через счетчик. Это позволяет измерителю измерять большие токи.

Допустим любой резистор, если максимальный ожидаемый ток, умноженный на сопротивление, не превышает входной диапазон амперметра или устройства сбора данных.

При измерении тока таким способом следует использовать резистор наименьшего возможного значения, поскольку это создает наименьшие помехи для существующей цепи. Однако меньшие сопротивления создают меньшие падения напряжения, поэтому вы должны найти компромисс между разрешением и помехами в цепи.

На рис. 2 показана общая схема измерения тока через шунтирующий резистор.

Рис. 2. Подключение шунтирующего резистора к измерительному устройству

При таком подходе ток фактически направляется не на амперметр/плату сбора данных, а через внешний шунтирующий резистор. Максимальный ток, который вы можете измерить, теоретически неограничен, при условии, что падение напряжения на шунтирующем резисторе не превышает рабочего диапазона напряжения амперметра/платы сбора данных.

Условные обозначения тока

Условные значения тока
Условные значения тока — это измерения тока, распространенные в современной электронике, электрических схемах, линиях передачи и т. д. Они не соответствуют стандарту передачи и могут варьироваться от нуля до больших значений силы тока.

Токовые петли/условное обозначение 4-20 мА
Аналоговые токовые петли используются для любых целей, где необходимо либо контролировать устройство, либо управлять им дистанционно по паре проводников. В каждый момент времени может присутствовать только один текущий уровень.

«Токовая петля от 4 до 20 мА» или 4–20 мА — это стандарт аналоговой электрической передачи для промышленных приборов и средств связи. Сигнал представляет собой токовую петлю, где 4 мА представляет сигнал нулевого процента, а 20 мА представляет сигнал 100 процентов. [1] «мА» означает миллиампер или 1/1000 ампера.

«Живой ноль» при 4 мА позволяет приемной аппаратуре отличить нулевой сигнал от оборванного провода или обесточенного прибора.[1] Разработан в 1950-х годов, этот стандарт до сих пор широко используется в промышленности. Преимущества стандарта 4-20 мА включают широкое использование производителями, относительно низкие затраты на внедрение и его способность подавлять многие формы электрических помех. Кроме того, с помощью живого нуля вы можете напрямую питать маломощные инструменты от контура, экономя на дополнительных проводах.

Вопросы точности
Важное значение имеет размещение шунтирующего резистора в цепи. Если внешняя цепь имеет общую землю с компьютером, на котором установлена ​​плата амперметра/сбора данных, то следует разместить шунтирующий резистор как можно ближе к заземляющему полюсу цепи. В противном случае синфазное напряжение, создаваемое шунтирующим резистором, может не соответствовать спецификации амперметра/платы сбора данных, что может привести к неточным показаниям или даже к повреждению платы. На рис. 3 показано правильное и неправильное расположение шунтирующего резистора.

Рис. 3. Размещение шунтирующего резистора

Измерения устройства сбора данных
Существует три различных метода измерения аналоговых входов. Пожалуйста, обратитесь к статье «Как сделать измерение напряжения» для получения дополнительной информации о каждой конфигурации.

В качестве примера рассмотрим USB-систему сбора данных NI CompactDAQ. На рис. 4 показаны шасси NI cDAQ-9178 и модуль ввода аналогового тока NI 9203. NI 9203 не требует внешнего шунтирующего резистора благодаря наличию внутреннего прецизионного резистора.

Рис. 4. Шасси NI cDAQ-9178 и модуль ввода аналогового тока NI 9203

а также распиновка модуля. На рисунке контакт 0 соответствует каналу «Аналоговый вход 0», а контакт 9 соответствует общему заземлению.

Рис. 5. Измерение тока в конфигурации RSE

В дополнение к NI 9203 модули аналогового ввода общего назначения, такие как NI 9205, могут обеспечивать функциональность ввода тока с помощью внешнего шунтирующего резистора.

Просмотр результатов измерений: NI LabVIEW
После подключения датчика к измерительному прибору вы можете использовать программное обеспечение графического программирования LabVIEW для визуализации и анализа данных по мере необходимости.

Рис. 6. Измерение тока LabVIEW

Ссылки
Болтон, Уильям (2004). Системы контроля и управления. Эльзевир. ISBN 0750664320.

Как измерять ток и напряжение

07.07.2022 | General, Knowledge

Ток и напряжение являются наиболее фундаментальными характеристиками электрической цепи. Без знания этих величин было бы невозможно производить смартфоны, телевизоры и даже холодильники. Именно по этой причине мы хотим вернуться к основам электротехники и объяснить вам, как производить измерения тока и напряжения.

Основы – параллельное и последовательное соединение

В электротехнике различают два типа цепей: Параллельное и последовательное соединение. Вы можете увидеть эти два типа цепей здесь:

Параллельное (слева) и последовательное (справа) соединение

Конечно, вы сейчас спросите: В чем разница между параллельными и последовательными цепями и почему это важно для измерения тока и напряжения?

В последовательной схеме два компонента (в нашем случае две лампы) последовательно подключаются к источнику питания. Характеристика последовательного соединения заключается в том, что везде присутствует один и тот же ток, независимо от того, в какой точке вы измеряете. Это можно представить себе как водопроводную трубу: если вода втекает в трубу с одного конца, такое же количество воды должно выйти с другого конца. Такой же поток воды преобладает и везде в трубе.

Однако электрическое напряжение не везде одинаково в последовательной цепи. Часть напряжения теряется на первой лампе (это называется падением напряжения), а еще часть напряжения теряется на второй лампе. Чем больше компонентов вы соедините последовательно, тем меньше напряжения останется для последнего компонента.

Напротив, в параллельной цепи падение напряжения одинаково для всех компонентов. Причиной этого является расположение компонентов: они расположены рядом друг с другом, а не непосредственно друг за другом. Но это также означает, что ток во всей цепи неодинаков. Здесь снова уместна аналогия с водопроводной трубой. Если водопроводная труба делится на две меньшие трубы, через каждую трубу протекает только часть первоначального общего тока.

Но теперь мы достаточно утомили вас основами. Так как же работает измерение тока и напряжения?

Измерение тока

Для измерения тока и напряжения используются так называемые амперметры и вольтметры. Устройства, которые могут измерять ток, а также напряжение (и, как правило, другие величины), называются мультиметрами или анализаторами мощности.

Если вы хотите измерить ток, вы подключаете амперметр последовательно к компонентам. Почему в сериале? Потому что только тогда, как объяснялось выше, через амперметр и компонент протекает один и тот же ток. Если бы амперметр был подключен параллельно компоненту, измерялся бы другой ток.

При этом амперметр должен иметь очень низкое внутреннее сопротивление. Благодаря этому низкому внутреннему сопротивлению измерительное устройство почти не влияет на цепь. Если бы внутреннее сопротивление было большим, то (согласно закону Ома) в цепи протекал бы и меньший ток. В этом случае измерение повлияет на систему. Из-за этого низкого внутреннего сопротивления использовать параллельно амперметр снова очень плохая идея. В этом случае через амперметр может протекать большой ток. Этот сверхток вызовет срабатывание внутренней защиты от перегрузки по току и, как минимум, перегорит предохранитель. Затем амперметр перестанет работать, пока не будет заменен предохранитель.

Амперметр в электрической цепи

Однако не всегда возможно разомкнуть цепь для установки амперметра. В этих случаях предпочтительнее косвенное измерение тока. Это означает, что вы измеряете не сам ток, а сопутствующие эффекты течения тока. Отсюда можно рассчитать электрический ток. Примером устройства косвенного измерения тока являются токоизмерительные клещи. Он измеряет магнитное поле, создаваемое током, и, таким образом, делает вывод о протекании тока в проводнике. Вы можете найти сообщение в блоге о текущих зажимах здесь.

Измерение напряжения

Измерение напряжения работает в точности наоборот измерению тока. Измеритель напряжения (вольтметр) подключается параллельно компоненту, падение напряжения которого необходимо измерить. Параллельно потому, что в параллельной цепи в обеих ветвях преобладает одинаковое напряжение. Вы также можете подумать о том, что произойдет, если вы установите счетчик неправильно, т.е. в последовательном соединении. В этом случае на самом счетчике упадет напряжение, и результат измерения будет неправильным.

Для точного измерения напряжения вольтметр должен иметь очень высокое внутреннее сопротивление. Желательно, чтобы это сопротивление было намного выше, чем сопротивление компонента, на котором вы хотите измерить падение напряжения. Это необходимо, потому что в противном случае изменился бы ток в цепи и, следовательно, падение напряжения на компоненте. Таким образом, в этом случае вольтметр будет иметь прямое влияние на ток в цепи.

Вольтметр в электрической цепи

Косвенное измерение тока возможно и также очень распространено, но косвенное измерение напряжения невозможно. Однако возможно бесконтактное измерение напряжения с помощью электрометров и подобных измерительных приборов. Однако в области электротехники эти методы используются редко.

Измерение тока и напряжения с высочайшей точностью – DEWETRON

Нет идеальных амперметров, вольтметров или мультиметров. Каждое из этих измерительных устройств имеет погрешность измерения, которая может варьироваться в зависимости от области применения и типа устройства. Погрешность измерения зависит, например, от частоты переменного напряжения или от разрешающей способности (указывается в битах) прибора. Величина напряжения и тока также может вызвать проблемы. Многие измерительные устройства имеют ограниченный диапазон измерений и теряют точность уже на краю этого диапазона измерений.

Компания DEWETRON является производителем высокоточных измерительных приборов со штаб-квартирой в Австрии и занимается именно такими проблемами. Мы производим ряд измерительных приборов, которые выделяются своей превосходной точностью. Например, наш анализатор мощности смешанных сигналов имеет погрешность измерения менее 0,03%. В сочетании с разрешением до 18 бит и частотой дискретизации 10 000 кГц/с этот анализатор мощности идеально подходит для точного анализа тока и напряжения.

Кроме того, наше запатентованное программное обеспечение для измерения OXYGEN, предварительно установленное на каждой системе DEWETRON, упрощает измерение. Просто подключите свой счетчик к цепи, а все остальное — на одном дыхании. Например, вы можете настроить свой собственный экран измерений — именно так, как он лучше всего соответствует вашим потребностям.

Вы можете найти все наши системы сбора данных, включая наши выдающиеся анализаторы мощности, на веб-сайте DEWETRON. Там вы также найдете ряд других материалов, таких как технические документы, вебинары или видеоуроки. Кроме того, вы можете подписаться на нас в Twitter, LinkedIn или YouTube.

Как и что измеряет амперметр — Wira Electrical

Три основных измерительных прибора для электрических устройств: вольтметры, амперметры и омметры. Вы должны были использовать эти инструменты, не один или два из них, а все. Не может быть, чтобы у инженера-электрика не было опыта в этих вещах. Они в основном просты в эксплуатации и изготовлении, но пока давайте сосредоточимся на амперметрах. По этой причине мы сейчас узнаем, что измеряет амперметр.

Амперметр — это прибор для измерения силы тока в электрической цепи или, точнее, потока электричества. Подобно тому, что мы прочитали в основном объяснении электрической цепи, единица измерения электрического тока в Амперах с символом «А».

Следовательно, амперметр или амперметр — это инструмент для измерения силы тока в цепи. Вам не нужно удивляться, если вы найдете «амперметр», потому что люди часто ошибаются.

Звучит очень похоже, но правильно — «амперметр». Странный? Но что есть, то есть. Это не то чтобы серьезно неправильно, но звучит так странно.

Что такое амперметр

Электрический ток имеет единицу СИ Ампер, поэтому его измерительный инструмент называется Амперметр или просто Амперметр. Несмотря на то, что существует два типа тока: переменный ток и постоянный ток, амперметр без проблем измеряет оба.

Из этого краткого объяснения мы делаем вывод из вопроса:

Что измеряет амперметр?
Амперметр используется для измерения электрического тока в электрической цепи, измеряемого в Амперах (А).

Амперметр выполнен с использованием подвижной катушки со стрелкой, перемещаемой гальванометром. Не перепутайте его с вольтметром при подключении к электрической цепи. Вы должны подключить амперметр последовательно с элементом цепи. Амперметр спроектирован таким образом, чтобы внутри него было очень низкое сопротивление.

Почему?

Используя закон Ома, где I = V/R, очевидно, что нам нужно, чтобы сопротивление было как можно меньше, потому что мы не хотим изменять текущее значение. Представьте схему ниже, схема имеет источник напряжения 10 В и резистор 2 Ом. Мы добавим резистор 0,5 Ом в качестве сопротивления амперметра.

Даже если амперметр имеет 0,5 Ом, он все равно будет влиять на ток в цепи. Ток внутри цепи предполагается равным 10/2 = 5 А. Амперметр с сопротивлением 0,5 Ом уменьшит ток до 10/2,5 = 4 А.

Конечно, пустая трата времени.

Теперь вы понимаете, почему амперметр рассчитан на очень маленькое сопротивление, близкое к нулю.

Чтобы не влиять на значение тока, в амперметре используется небольшой резистор, подключенный параллельно гальванометру. Цель этой конструкции состоит в том, чтобы весь ток протекал через резистор.

Почему?

Как вы уже знаете из курса электроники, больший ток будет течь через ветвь с меньшим сопротивлением.

Следующая проблема: является ли амперметр цифровым измерительным инструментом? Ответ — нет. Амперметр — аналоговый прибор. Вы можете найти или использовать «цифровой» амперметр, но это не означает, что амперметр работает цифровым способом. Амперметр даже не механический. Используемый вами цифровой амперметр должен иметь цифровой дисплей (7-сегментный дисплей), но это из-за преобразователя.

Цифровой мультиметр использует АЦП (аналогово-цифровой преобразователь), обеспечиваемый микроконтроллером, который выполняет все вычисления и отображение через резистор.

В идеале амперметр имеет нулевое сопротивление, поэтому амперметр не изменит никакого значения в цепи. Но, как мы уже понимаем, идеальное состояние возникает только в математическом, а не в практическом анализе. Даже проводник имеет очень маленькое сопротивление.

Будьте осторожны при использовании амперметра. Как указано выше, амперметр необходимо подключить последовательно с ответвлением. Если вы подключите амперметр параллельно, то ток будет очень большим (можно предположить «короткое замыкание»), что приведет к перегоранию предохранителя, выходу из строя амперметра или даже к поломке компонентов цепи.

Функция амперметра

Гальванометр и амперметр

Гальванометр способен определять значение и направление тока в цепи. Как указано выше, он имеет стрелку, прикрепленную к якорю, состоящему из катушек. Дисплей откалиброван для считывания результатов движения.

Так в чем же разница между гальванометром и амперметром?

Если вы видели самую простую цепь постоянного тока, то понимаете, что якорь можно перемещать с помощью набора магнитов, в то время как якорь питается электрическим током. Та же концепция может быть использована для различения гальванометра и амперметра:

Для гальванометра нужен набор магнитов, а для амперметра один не нужен.

Другое отличие состоит в том, что гальванометр способен измерять только постоянный ток.

Вы можете себе это представить? Почему он не может измерить значение переменного тока? Поскольку переменный ток имеет отрицательную полярность, он будет перемещать указатель в противоположном направлении. На мой взгляд довольно запутанно.

Итак, как амперметр измеряет переменный ток? В то время как амперметр постоянного тока по-прежнему использует принцип подвижной катушки и магнита, амперметр переменного тока считает куски железа, которые перемещаются в присутствии электромагнитной силы фиксированного провода катушки.

Символ амперметра для переменного и постоянного тока остается прежним. Точно так же, как вольтметр, но вместо этого мы используем букву «А». Вы можете найти его в следующем разделе, как мы используем амперметр.

Шунтовое сопротивление

У гальванометра есть две характеристики:

• Очень чувствительный прибор даже к небольшому изменению электрического тока.
• Невозможно измерить высокий электрический потенциал.

Поскольку мы не должны менять силу тока, нам разрешено использовать только очень маленькое сопротивление. Но как это сделать с помощью гальванометра?

Подключаем резистор параллельно гальванометру. Поскольку это «параллельное» соединение, мы можем назвать его шунтирующим сопротивлением. (Шунт = Параллельный)

Помните, о чем мы говорили выше, почему мы включили амперметр в цепь последовательно? Мы будем использовать шунтирующее сопротивление, чтобы пропустить через него весь ток, так что гальванометр получит только очень небольшой ток.

Таким образом, гальванометр может измерять гораздо больший ток. Конечно, сопротивление шунта одновременно защитит и гальванометр.

Как определить значение сопротивления шунта? Соблюдайте приведенное ниже уравнение:

   

Где:

S = сопротивление шунта
G = сопротивление гальванометра
I = измеряемый ток

Поскольку I — это измеряемый ток, то I _g — единственный ток, разрешенный для прохождения через гальванометр для полного отклонения. А оставшийся ток ( I – I _g ) должен протекать через шунтирующее сопротивление.

Рассматриваем G и S параллельно.

Эффективное сопротивление амперметра выражается как:

   

Как работает амперметр

Амперметр предназначен для измерения электрического тока в цепи.

Как это работает?

Амперметр измеряет ток, протекающий через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением. Импеданс должен быть очень небольшим, чтобы амперметр не менял текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

Изображение выше представляет собой амперметр с подвижной катушкой, и мы часто называем его аналоговым амперметром. Внутри него установлены фиксированные магниты, предназначенные для противодействия протекающему через него электрическому току. Его указательный указатель перемещается якорем, расположенным в центре магнита (аналогично простым двигателям постоянного тока). Указатель расположен в точном месте со шкалой и числом на экране дисплея.

Самое важное в любом измерительном инструменте — это то, что он не должен изменять значения переменных в цепи. Вольтметру, амперметру и омметру запрещается изменять напряжение, ток и сопротивление внутри цепи.

Читайте также: анализ сетки

Как и что измеряет амперметр

Узнав, что такое амперметр и гальванометр, применим их на практике: как и что измеряет амперметр.

Здесь мы должны понимать:

• Понимание того, что измеряет амперметр
• Знание того, как использовать амперметр для измерения тока

Понимание того, что измеряет амперметр

Если вы читаете этот пост, держу пари, вы поняли, что такое ток. Трудно научиться амперметру, если вы даже не знаете, что такое амперметр. Все, что вам нужно прочитать в первую очередь, можно найти в моем посте о том, что такое электрические токи. Резюме,

Электрический ток – это изменение заряда за период времени, измеряемое в амперах (А), а заряд – это атомная частица в электрической системе, измеряемый в кулонах

Не забудьте подключить амперметр последовательно с цепью. Если вы по ошибке подключите его параллельно, это сработает как короткое замыкание.

Умение пользоваться амперметром для измерения силы тока

Например, давайте воспользуемся приведенной ниже простой электрической цепью. Мы будем использовать источник напряжения 3 В и набор из 3 резисторов с сопротивлением 10 Ом. Из закона Ома мы легко узнаем, что сила тока будет равна 1 Ампер. Поскольку легко рассчитать очень простую схему, нам не нужен амперметр.

Но что мы будем делать, если схема сложная, с большим количеством компонентов и смесью последовательно-параллельного соединения, а у нас нет роскоши времени? Здесь располагаются измерительные инструменты.

В любом случае, давайте проанализируем схему ниже:

Рассчитаем i ₁ , i ₂ и i

3

, и i

3 903 903.

Для начала мы сначала найдем токи с основным законом Ома, чтобы позже проверить показания измерительных инструментов.

Для i ₁ , поскольку это ток последовательно с источником напряжения, мы можем принять его как общий ток в цепи. Чтобы рассчитать общий ток в цепи, нам нужно сначала рассчитать полное сопротивление в цепи.

, а затем общее сопротивление

Общий ток составляет

для I ₂ и I ₃ Мы можем использовать Current Division. С R ₂ and R ₃ have the same resistance, we will split the total current by 2. Hence,

i ₂ = 0.1A and i ₃  = 0.1 A

Здесь находятся текущие значения. Время использовать другой подход с амперметром.

Какое сопротивление имеет амперметр? Предположим, что сопротивление 0,01 Ом.

Для i ₁ мы поместим амперметр между источником напряжения и R1. схема становится:

Как вы заметили, i ₁ составляет 0,19998 А. Это очень близко к 2 А, если использовать закон Ома. Почему они разные? Потому что, если мы используем математические методы, мы предполагаем, что каждый компонент находится в идеальном состоянии. Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление, что практически невозможно. Сопротивление амперметра 0,01 Ом немного уменьшает общий ток, и мы можем игнорировать разницу.

Переходим к i ₂ и I ₃ ,

Мы получаем 0,09999 a для I ₂ и I ₃ 333333 и I ₃ 333333 и I ₃ 333333 и I ₃ 33333333333 гг.

Часто задаваемые вопросы

Как амперметр измеряет ток?

Амперметр измеряет ток, протекающий через набор катушек с очень низким сопротивлением и индуктивным сопротивлением. Импеданс должен быть очень небольшим, чтобы амперметр не менял текущее значение из-за своего дополнительного импеданса.

Что измеряют амперметры и вольтметры?

Амперметр используется для измерения электрического тока, а вольтметр используется для измерения электрического напряжения.

Каков принцип работы амперметра?

Полное сопротивление должно быть очень небольшим, чтобы амперметр не менял текущее значение из-за своего дополнительного сопротивления.

Имеют ли амперметры высокое сопротивление?

Сопротивление должно быть очень небольшим, чтобы амперметр не менял текущее значение из-за своего дополнительного сопротивления.

Как измерить ток | Блог магазина Joulescope Блог

Электрический ток представляет собой поток электрического заряда от положительного напряжения к отрицательному напряжению. Теперь мы знаем, что электроны движутся по проводникам от отрицательного напряжения к положительному. У нас был 50 ⁄ 50 шанс угадать «правильно», так что да.

Электрический ток — это поток заряда за время, который измеряется в амперах (А), часто называемых «амперами». Один ампер — это один колумб заряда, протекающего в секунду. Один колумб примерно равен 6,242 x 10 18  электронов!

Устройство, измеряющее силу тока, называется амперметром.

Первичные методы

Прямое измерение тока затруднено. Подсчет отдельных электронов обычно не подходит для электрических цепей. Следовательно, два основных метода используют «побочные эффекты» тока. Во-первых, движущиеся заряженные частицы создают магнитное поле (закон Ампера), а заряженные частицы, движущиеся через сопротивление, создают напряжение (закон Ома). Оба эти метода теперь могут быть получены из уравнений Максвелла.

Магнитное поле

Ток создает магнитное поле, которое впервые было обнаружено Эрстедом в 1820 году с помощью компаса. Позднее этот метод был преобразован в современный гальванометр.

Гальванометр Д’Арсонваля

источник: Wellcome Images

Большинство современных гальванометров имеют постоянный магнит и катушку с проволокой. Когда ток течет через катушку, он отталкивается от постоянного магнита. Катушка крепится к игле и пружине кручения. Если вы когда-либо видели аналоговые мультиметры или старинное стереооборудование, вы, вероятно, видели гальванометр.

Магнитное поле также можно измерить с помощью датчиков Холла. Для изменения магнитных полей (переменного тока) можно использовать сенсорную катушку через индуктивность.

По мере уменьшения силы тока (менее 1 мА) измерение магнитного поля с достаточной точностью становится затруднительным.

Шунтирующие резисторы

Когда резистор находится на пути тока, он создает напряжение в соответствии с законом Ома:

 В = I * R
 

Решение для тока:

 I = V / R
 

Если известно сопротивление и мы измеряем напряжение, мы можем вычислить ток. В большинстве современных амперметров используются шунтирующие резисторы. Лучшая часть этого подхода заключается в том, что мы можем выбрать значение шунтирующего резистора, которое дает нам подходящий диапазон напряжения!

Шунтирующий резистор также называют «токоизмерительным резистором» или просто «чувствительным резистором».

По своей конструкции шунтирующие резисторы вызывают падение напряжения, также называемое напряжением нагрузки или вносимыми потерями. Если это напряжение слишком велико, оно влияет на нагрузку. Дополнительное сопротивление также изменяет импеданс источника с точки зрения нагрузки, что может привести к тому, что некоторые цепи нагрузки будут вести себя по-разному. В идеале сопротивление шунта должно быть настолько малым, чтобы оно не влияло на целевую цепь. Практически сопротивление шунта должно создавать измеримое напряжение.

Одному шунтирующему резистору трудно измерить большой диапазон токов. Вольтметр имеет фиксированный диапазон. Для расширения диапазона в большинстве амперметров используется несколько шунтирующих резисторов, каждый из которых имеет разное сопротивление. Однако, если ток со временем изменяется, слишком большой шунтирующий резистор может вызвать чрезмерное падение напряжения, что повлияет на поведение целевой цепи. Если шунтирующий резистор слишком мал, он не может точно измерить ток.

Оборудование

Мультиметры

Большинство мультиметров могут измерять ток. Эти мультиметры имеют внутренние шунтирующие резисторы, и они действительно измеряют напряжение! Когда вы меняете диапазоны мультиметра, вы выбираете разные шунтирующие резисторы, обычно с двумя разными настройками коэффициента усиления по напряжению.

Мультиметры хорошо подходят для измерения постоянных токов, как постоянного, так и «постоянного» среднеквадратичного переменного тока. Мультиметры не могут легко измерять токи, которые быстро изменяются или сильно изменяются с течением времени.

Некоторые мультиметры также поддерживают токовые клещи. Эти зажимы надеваются на провода для измерения тока через излучаемое магнитное поле. Клещи постоянного тока часто имеют датчик Холла. В токоизмерительных клещах переменного тока часто используются магнитные катушки. Некоторые токоизмерительные клещи поддерживают измерения как постоянного, так и переменного тока. Токовые клещи практически ограничены разрешением около 1 мА, что недостаточно для многих приложений.

Осциллографы

Осциллографы измеряют напряжение через равные промежутки времени, часто более миллиона раз в секунду, для построения кривой напряжения. Затем осциллографы отображают график, показывающий изменения напряжения во времени. Измеряя напряжение на внешнем шунтирующем резисторе, осциллографы могут эффективно отображать изменения тока во времени.

Однако у этого подхода есть две основные проблемы. Во-первых, метод измерения шунтирующих резисторов имеет проблемы с динамическим диапазоном, связанные с шунтирующими резисторами. Осциллографы обычно жертвуют скоростью ради ограниченного динамического диапазона и обычно имеют только 10 или 12 бит динамического диапазона.

Во-вторых, в осциллографах обычно используется заземление. Осциллограф измеряет разницу напряжений между землей и сигналом. Однако нам нужны дифференциальные измерения на шунтирующем резисторе. Введение шунтирующего сопротивления в заземляющий тракт часто вызывает проблемы с целостностью сигнала. Нам часто нужны шунтирующие резисторы «высокой стороны» на положительном источнике питания. Однако, если тестовая цепь также заземлена, мы не можем использовать стандартный щуп осциллографа для измерения разности напряжений на шунтирующих резисторах. Мы можем либо использовать два щупа осциллографа и использовать функцию математического вычитания, которая вносит дополнительную погрешность измерения, либо мы можем использовать дифференциальный щуп осциллографа, который часто довольно дорог. В любом случае, у нас все еще остается проблема с динамическим диапазоном.

Производители осциллографов также выпускают токовые пробники, которые обычно представляют собой комбинацию шунтирующего резистора и дифференциального пробника. Эти пробники также позволяют осциллографу правильно устанавливать единицы измерения, поэтому вам не нужно выполнять расчеты по закону Ома каждый раз при измерении тока. Однако у вас все еще ограниченный динамический диапазон.

Осциллографы также оснащены токоизмерительными клещами, разрешение которых ограничено примерно 1 мА.

Специализированное оборудование

Существует множество другого оборудования, которое может измерять ток, иногда в то время как источник или прием тока. Оборудование этого типа включает в себя электрометры, пикоамперметры и блоки измерения источника (SMU). Эти продукты специально разработаны для преодоления некоторых недостатков стандартных мультиметров, и многие из них имеют более низкие напряжения нагрузки и меньшие входные токи смещения. Однако главный недостаток – стоимость. В этих устройствах часто используется несколько более сложных методов измерения амперметра с активной обратной связью.

Как нам преодолеть эти ограничения, не разорившись? Что, если бы у нас было устройство, которое автоматически и мгновенно выбирает шунтирующий резистор, чтобы поддерживать напряжение в допустимом диапазоне? Этот подход поддерживает максимальное напряжение нагрузки, а также точно измеряет ток. Звучит здорово!

До появления джоулескопа этот тип оборудования с динамическим переключением был либо слишком медленным (вводил слишком большое динамическое напряжение нагрузки), либо очень дорогим.

Этот подход имеет два недостатка, но, в отличие от других подходов, мы можем смягчить эти недостатки. Первым недостатком является время переключения шунтирующего резистора, особенно когда ток выходит за пределы диапазона текущего значения шунтирующего резистора. Если значение резистора не переключается достаточно быстро, то напряжение нагрузки становится чрезмерным и влияет на целевое устройство. Необходимое время переключения можно рассчитать. Упрощенное уравнение, подходящее для многих практических приложений:

 т = С * ΔV / ΔI
 

Возьмем типичный пример. Целевая система потребляет 3,3 В и может выдержать временный скачок напряжения на 3% при изменении на 1 ампер. Если система имеет емкость 10 мкФ, необходимое время переключения шунтирующего резистора составляет:

 10 мкФ * 3,3 В * 0,03 / 1 А = 1 мкс
 

Второй недостаток заключается в том, что этот подход представляет переменный импеданс целевой цепи. Некоторые схемы могут демонстрировать необычное поведение при изменении импеданса питания. Однако мы можем смягчить эту восприимчивость, добавив развязывающие конденсаторы, которые эффективно снижают входной импеданс на интересующих высоких частотах. Большинству современной электроники уже требуются шунтирующие конденсаторы, поэтому этот недостаток часто не вызывает беспокойства при измерении тока, подаваемого на целевые устройства.

Разработчики специализированного оборудования также должны учитывать шум Джонсона-Найквиста, шум, создаваемый любым резистором. Этот шум, точность измерения напряжения и полоса пропускания являются критическими факторами проектирования.

Joulescope

Joulescope включает самый доступный и быстрый шунтирующий амперметр с автоматическим выбором диапазона.

Joulescope переключает шунтирующие резисторы примерно за 1 мкс при превышении диапазона, чтобы обеспечить правильную работу целевого устройства. Он поддерживает максимальное напряжение нагрузки 20 мВ на шунтирующем резисторе для любого тока до 2 А. Joulescope электрически изолирован, чтобы избежать проблем с заземлением и контуром заземления.

Помимо того, что он является амперметром, Joulescope одновременно измеряет напряжение и может вычислять мощность:

 P = I * V
 

и энергия:

 E = ∫ P dt 

Как измерить ток с помощью цифрового и аналогового мультиметра?

Точно так же, как и измерение напряжения, измерение силы тока также необходимо для устранения неполадок в любой цепи. Он используется для проверки того, правильно ли работает определенная цепь или нагрузка или потребляет ли она слишком большой ток.

Мультиметр (также известный как измеритель AVO «Ампер-Вольт-Ом») является основным инструментом для измерения различных электрических величин, таких как ток, напряжение, сопротивление, емкость, транзисторы, диоды, температура и непрерывность проводов, предохранители, резисторы , автоматические выключатели и другие неисправные компоненты и устройства.0006

Что такое электрический ток?

Ток – это скорость протекания заряда. Измеряется в Амперах (сокращенно Amps). Переменный ток постоянно меняет направление, в то время как постоянный ток течет только в одном направлении. Измеритель, используемый для измерения тока, называется амперметром.

Поскольку ток представляет собой поток заряда, при измерении тока нам нужно, чтобы ток протекал внутри счетчика. Следовательно, цепь должна быть разомкнута в точке измерения, и счетчик должен быть вставлен в соответствии с цепью. Однако токоизмерительные клещи позволяют измерять ток, не размыкая цепь.

Связанный пост:

• Как измерить напряжение с помощью цифрового и аналогового мультиметра?
• Как проверить конденсатор с помощью цифрового (мультиметра) и аналогового (AVO-метра)

Измерение переменного тока с помощью цифрового мультиметра:

• Отключите питание цепи.
• Включите мультиметр.

• Поверните ручку на переменный ток «А» (обозначается буквой А с волнистым знаком «~» сверху).

• Установите текущий диапазон измерителя, поворачивая циферблат. Диапазон должен быть выбран до наибольшего ожидаемого значения. Используйте максимальный диапазон для неизвестного тока.

• Вставьте черный щуп в разъем COM (общий) счетчика.
• Вставьте красный щуп в розетку с буквой «А» или «мА».

• Большинство цифровых мультиметров имеют отдельные разъемы для слабого тока (с предохранителями) и сильного тока (без предохранителей). Розетка с низким током обычно идентифицируется по написанному на ней мА. Используйте розетку в соответствии с ожидаемым диапазоном тока. В противном случае вы можете повредить счетчик.

• Разомкнуть цепь в точке измерения.
• Подсоедините черный щуп к одной из двух точек в точке измерения
• Подсоедините красный щуп к другой точке в точке измерения.

• Включите питание цепи.
• Обратите внимание на показания счетчика. Цифровой мультиметр выводит на экран простые и легко читаемые числа.
• Если диапазон установлен на максимальное значение, уменьшите его с помощью ручки выбора, чтобы повысить точность.
• После завершения измерения отключите питание схемы.
• Сначала снимите красный щуп, а затем черный щуп.
• Поверните ручку обратно в положение напряжения или сопротивления и выключите мультиметр. Если вы хотите, чтобы щупы оставались вставленными в измеритель, попробуйте поместить щупы в розетку напряжения.

Примечание. Не прикасайтесь к концам кабеля, даже если один из них подключен. Не прикасайтесь к проводам голыми руками. Не допускайте соприкосновения кончиков электрода друг с другом. Будьте очень осторожны при работе с переменным током сети, так как это может привести к поражению человека электрическим током, если не будут приняты необходимые меры предосторожности.

• Связанный пост: Как проверить диод с помощью цифрового и аналогового мультиметра

Измерение переменного тока с помощью аналогового мультиметра:

• Отключите питание цепи.
• Включите аналоговый мультиметр.
• Поверните ручку на переменный ток «A _AC » или «Ã» (A с волнистым знаком «~» сверху).

• Установите текущий диапазон измерителя, поворачивая циферблат.

Примечание: Эти диапазоны представляют FSD (полное отклонение шкалы).

• Вставьте черный щуп в разъем COM (общий) измерителя.
• Вставьте красный щуп в розетку с буквой «А» или «мА».
• Есть две розетки; слаботочная и сильноточная розетка. Обычно на гнезде низкого усилителя написано «мА», а на гнезде высокого усилителя написано «А». если ток неизвестен, используйте розетку с большим усилием. 10А в этом примере.

• Разомкнуть цепь в точке измерения.
• Подсоедините измеритель последовательно к цепи, подключив сначала черный щуп, а затем красный щуп.

• Включите питание цепи.
• Обратите внимание на показания по шкале переменного тока (не по шкале постоянного тока).

• Обеспечьте максимальное отклонение, уменьшив диапазон тока с помощью ручки для повышения точности.
• После завершения измерения отключите питание схемы.
• Сначала снимите красный щуп, а затем черный щуп.
• Поверните ручку обратно в положение напряжения или сопротивления и выключите мультиметр.

Примечание. В большинстве недорогих аналоговых мультиметров нет функции измерения переменного тока из-за сложности повышения напряжения.

Переменный ток не имеет полярности. Таким образом, не имеет значения, если вы поменяете датчики местами, показания останутся прежними. Не перегружайте аналоговый измеритель во избежание возможного повреждения. Перегрузка возникает, когда ток превышает выбранный диапазон измерителя.

• Связанный пост: Как проверить транзистор мультиметром (DMM+AVO)

Измерение постоянного тока с помощью цифрового мультиметра:

• Отключите питание цепи.
• Включите прибор, нажав кнопку ВКЛ/ВЫКЛ или повернув ручку.
• Поверните циферблат на значение постоянного тока (постоянный ток с прямым светом и 3 точками сверху).

• Выберите подходящий диапазон выше ожидаемого значения с помощью ручки выбора.

• Вставьте задний щуп в разъем COM (общий).
• Вставьте красный щуп в одно из двух гнезд тока; слаботочные (с предохранителями) и сильноточные (без предохранителей). Розетка с низким током идентифицируется по «мА» с диапазоном в мА с высокой точностью. В то время как сильноточная розетка (обозначенная буквой «А») имеет диапазон в амперах.

• Используйте силовую розетку для неизвестного тока, так как она перебьет предохранитель внутри счетчика, если через нее пройдет сильный ток.

• Разомкнуть цепь в точке измерения. Поскольку это цепь постоянного тока, необходимо учитывать полярность в точке измерения.
• Подсоедините черный провод к точке нижнего или отрицательного напряжения.
• Подсоедините красный провод к положительной или более высокой точке напряжения.
• Включить цепь.

• Обратите внимание на показания мультиметра.
• Уменьшите диапазон, чтобы получить максимальную точность.
• После завершения измерения выключите цепь, снимите сначала красный щуп, а затем черный щуп с контрольных точек.
• Либо снимите оба щупа с мультиметра, либо поместите их в гнездо сопротивления напряжения, чтобы избежать повреждения при подключении его к высокому напряжению.
• Выключить мультиметр.

Примечание. Безопасно работать и прикасаться к цепи постоянного тока при низком напряжении. Однако лучше не прикасаться к кончикам электродов во время считывания, так как это может привести к ошибкам в измерении. Не касайтесь кончиков проводов вместе. Обратите внимание на полярность цепи постоянного тока, она не повреждает цифровой мультиметр, но показывает отрицательный знак, указывающий на противоположное направление тока.

• Сообщение по теме: Как выполнить проверку непрерывности с помощью мультиметра?

Измерение постоянного тока с помощью аналогового мультиметра:

• Отключите питание цепи.
• Включите аналоговый мультиметр.
• Поверните ручку, чтобы выбрать постоянный ток «A _DC » или (постоянный ток с прямой линией с тремя точками).

• Установите диапазон тока выше ожидаемого значения, поворачивая циферблат.

• Вставьте черный щуп в разъем COM (общий).
• Вставьте красный щуп в розетку с буквой «А» или «мА».
• Слаботочная розетка имеет максимальный диапазон в миллиамперах «мА», а сильноточная розетка имеет максимальный диапазон в амперах «А». Используйте подходящую розетку в соответствии с ожидаемыми показаниями.
• Если вы не уверены в силе тока, используйте силовую розетку.

• Разомкнуть цепь в точке измерения. Обратите внимание на полярность, потому что это постоянный ток.

• Подключите счетчик последовательно к цепи, соединив черный щуп с отрицательной, а красный щуп с положительной точкой напряжения.

Примечание: Подключение датчиков в обратном порядке может привести к повреждению аналогового измерителя. Потому что его игла не может отклониться в обратную сторону.

• Включить питание цепи.
• Обратите внимание на показания шкалы постоянного тока «A DC» (не путать со шкалой переменного тока).

• Уменьшите диапазон тока, чтобы получить максимальное отклонение и точные показания.
• После завершения измерения отключите питание схемы.
• Сначала снимите красный щуп, а затем черный щуп.
• Поверните ручку обратно к напряжению и выключите мультиметр.
• Если вы не хотите снимать щупы, поместите их в розетку напряжения, чтобы избежать повреждения при случайном подключении к ней высокого напряжения.

Примечание. Соблюдайте полярность при использовании аналогового мультиметра для измерения постоянного тока. Он не покажет никакого отклонения при подключении с противоположной полярностью. Это может привести к повреждению счетчика.

• Связанный пост: Как проверить реле? Проверка твердотельных реле и реле катушки

Как измерить электрический ток с помощью клещей?

Токоизмерительные клещи имеют встроенный накладной щуп, который используется только для измерения тока. он также доступен в виде отдельного зонда. Преимущество токоизмерительных клещей в том, что они не требуют разрыва цепи или обесточивания. На самом деле, его очень безопасно использовать даже при измерении больших токов. Он работает на магнитном поле, создаваемом текущими зарядами.

• Включите токоизмерительные клещи.
• Поверните ручку на ток (переменный или постоянный)
• Установите диапазон выше ожидаемого значения.
• Закрепите счетчик на проводе.
• Обратите внимание на показания счетчика.
• Уменьшите диапазон счетчика, чтобы получить точные показания.

В случае токоизмерительных клещей для цифрового мультиметра

Токоизмерительные клещи преобразуют переменный или постоянный ток в соответствующие напряжения, прямо пропорциональные току. Чтобы получить текущие показания, напряжение должно быть преобразовано в ток.

Каждый датчик токовых клещей имеет свой коэффициент преобразования тока в напряжение для определенного диапазона тока. Например, токоизмерительные клещи, имеющие 10 мВ/А для диапазона 10 А, показывают показание 50 мВ. Таким образом, ток равен 50/10 = 5 Ампер.

• Поверните ручку цифрового мультиметра или аналогового измерителя в положение напряжения переменного или постоянного тока для переменного или постоянного тока соответственно.
• Установите диапазон выше ожидаемого значения. Используйте низкий диапазон для высокой точности.
• Вставьте черный щуп зажимного щупа в гнездо COM.
• Вставьте красный щуп в напряжение переменного или постоянного тока для переменного или постоянного тока соответственно.
• Закрепите токоизмерительные клещи на линии.
• Обратите внимание на показания счетчика, которые должны соответствовать напряжению.
• Разделите это напряжение на коэффициент преобразования пробника. Результат измерения тока .

Примечание: если счетчик подключен более чем к одной линии, их магнитные поля будут компенсировать друг друга, и показания будут неправильными.

• Связанный пост: Как проверить аккумулятор с помощью тест-метра?

Диапазоны миллиампер

и ампер

Большинство мультиметров имеют отдельный разъем для диапазонов слабого тока «мА» и диапазона сильного тока «А». Розетка с низким током всегда имеет предохранитель, в то время как в некоторых дорогих цифровых мультиметрах розетка с большим током также имеет предохранитель.

Розетка мА имеет очень низкие диапазоны, обычно ниже 200 мА. В то время как розетка с более высоким током используется для диапазонов около 20 или 30 ампер в зависимости от счетчика. Слаботочный разъем обеспечивает высокую точность и разрешение при малом токе. Однако он не может справиться с большим током. Поэтому он имеет внутренний предохранитель номиналом около 315 мА.

Слаботочная розетка не должна использоваться для проверки более сильного тока, так как это может привести к перегоранию предохранителя, что сделает амперметр бесполезным.

Амперметр, включенный параллельно

Амперметр имеет очень маленькое сопротивление шунта, обычно менее 1 Ом. Если его случайно подключить к цепи параллельно, на этом небольшом сопротивлении появится высокое напряжение. Из-за этого высокого напряжения через счетчик будет протекать огромный ток, который повредит его.

По этой причине амперметр имеет предохранитель, который используется для защиты счетчика в такой ситуации. Предохранитель перегорает, если ток превышает определенный предел.

Связанный пост: Как проверить и устранить дефекты печатной платы (PCB)?

Проверка предохранителя

Когда предохранитель перегорает, амперметр перестает работать. Он не показывает никаких показаний, так как предохранитель прервал путь для протекания тока. Перед любым измерением необходимо проверить предохранитель.

Для проверки предохранителя подключите мультиметр в режиме сопротивления, повернув ручку селектора. Поместите щупы в гнезда «COM» и «mAVΩ», если ваш измеритель имеет такое же гнездо для измерения напряжения, сопротивления и слабого тока. Если в вашем измерителе есть специальное гнездо для измерения малых токов, поместите черный щуп в гнездо VΩ, а красный щуп — в гнездо мА.

Теперь соедините датчики вместе. Если показания показывают низкое сопротивление в пределах пары Ом, значит предохранитель цел и исправен. Если счетчик показывает «OL» или очень высокое сопротивление, предохранитель перегорел и его необходимо заменить.

Полярность постоянного тока

Постоянный ток Постоянный ток является однонаправленным, в отличие от переменного тока. Поэтому его направление и полярность имеют значение. Если щупы подключены с противоположной полярностью, это не повредит цифровой мультиметр, а только покажет отрицательный знак «-». Но если используется аналоговый мультиметр, обратный ток может повредить счетчик, поскольку стрелка не может отклониться в противоположном направлении, а высокое напряжение может повредить его.

Учебные пособия по мультиметрам:

• Проверка электрических и электронных компонентов и устройств с помощью мультиметра
• Базовые инструменты для электротехники и электроники
• Как найти подходящий размер кабеля и провода для установки электропроводки?
• Как подобрать розетки, розетку и выключатель подходящего размера?
• Как подобрать автоматические выключатели нужного размера?
• Как рассчитать номинал резистора для светодиода?
• Как рассчитать время зарядки аккумулятора и ток зарядки? Пример
• Как найти правильный размер заземляющего проводника, заземляющего провода и заземляющих электродов?
• Как найти значение сгоревшего резистора? (4 метода)

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Как точно измерить ток и энергопотребление

У контрольно-измерительного оборудования общего назначения могут возникнуть проблемы с измерением малых токов, особенно если они возникают кратковременно. Новые специализированные инструменты имеют большое значение для решения этой проблемы.

Мэтт Либерти | Jetperch LLC
Прямое измерение тока затруднено. Обычно нецелесообразно подсчитывать отдельные электроны, поэтому два основных метода измерения тока на самом деле измеряют «побочные эффекты» тока. Первый метод использует тот факт, что движущиеся заряженные частицы создают магнитное поле (закон Ампера). Второй метод использует тот факт, что заряженные частицы, движущиеся через сопротивление, создают напряжение (закон Ома). Оба эти метода могут быть получены из уравнений Максвелла.

Тот факт, что ток создает магнитное поле, впервые обнаружил Эрстед в 1820 году с помощью компаса. Позднее этот метод был преобразован в современный гальванометр. Большинство современных гальванометров имеют постоянный магнит и вращающуюся проволочную катушку. В типичном гальванометре типа Д’Арсонваля/Уэстона ток, протекающий через катушку, толкает к постоянному магниту или от него. Магнитному полю катушки противодействует постоянный магнит, который заставляет катушку вращаться, перемещая стрелку. Если вы когда-либо видели аналоговые мультиметры или старинное стереооборудование, вы, вероятно, видели гальванометр.

Магнитное поле, вызванное протеканием тока, также можно измерить с помощью датчиков Холла. Изменяющиеся магнитные поля, вызванные переменным током, могут использовать индуктивность измерительной катушки, которая будет измерять скорость изменения тока катушки, которую затем можно обработать, чтобы получить значение для протекания переменного тока.

Следует отметить, что при использовании всех этих методов становится все труднее измерить магнитное поле с достаточной точностью, поскольку ток становится меньше (менее 1 мА).

Это подводит нас к шунтирующим резисторам. Резистор, помещенный на пути тока, создает напряжение в соответствии с законом Ома: В = I × R или I = В / R при вычислении тока. Если известно сопротивление и мы измеряем напряжение на резисторе, мы можем вычислить ток. Резисторы, используемые для измерения тока, называются шунтирующими резисторами. В большинстве современных амперметров и ЦВМ, измеряющих ток, используются шунтирующие резисторы. Лучшая часть этого подхода заключается в том, что мы можем выбрать значение шунтирующего резистора, которое дает нам подходящий диапазон напряжения!

Шунтирующий резистор также называют «токоизмерительным резистором» или просто «чувствительным резистором». По своей конструкции шунтирующие резисторы вызывают падение напряжения, также называемое напряжением нагрузки или вносимыми потерями. Если это напряжение слишком велико, оно влияет на нагрузку. Дополнительное сопротивление также изменяет импеданс источника с точки зрения нагрузки, что может привести к тому, что некоторые цепи нагрузки будут вести себя по-разному. В идеале сопротивление шунта должно быть настолько малым, чтобы оно не влияло на целевую цепь. Практически сопротивление шунта должно создавать измеримое напряжение.

Трудно измерить большой диапазон тока с помощью одного шунтирующего резистора. Вольтметр имеет фиксированный диапазон. Для расширения диапазона в большинстве амперметров используется несколько шунтирующих резисторов, каждый из которых имеет разное сопротивление. Однако, если ток со временем изменяется, слишком большой шунтирующий резистор может вызвать чрезмерное падение напряжения, что повлияет на поведение целевой цепи. Если шунтирующий резистор слишком мал, он не может точно измерить ток.

Мультиметры обычно измеряют ток с помощью амперметра, включенного в их функции. Наиболее распространенная реализация амперметра включает токовый шунтирующий резистор последовательно с нагрузкой. Мультиметры хорошо подходят для измерения постоянных токов, будь то постоянный ток или «постоянный» среднеквадратичный переменный ток. Мультиметры не могут легко измерять токи, которые быстро изменяются или сильно изменяются с течением времени.

Большинство амперметров, в том числе в мультиметрах, имеют существенные ограничения, в том числе:

Нагрузочное напряжение : Падение напряжения (также называемое вносимыми потерями) на амперметре, что приводит к более низкому напряжению, подаваемому на тестируемое устройство.
Ток утечки : Величина тока, отведенного через амперметр и не доведенного до тестируемого устройства.
Полоса пропускания : Реакция измерения на наличие изменяющегося во времени сигнала. Для целевых устройств, использующих положительный источник постоянного тока, полоса пропускания связана с изменением нагрузки, представленной целевым устройством.
Динамический диапазон : Разница между минимальным и максимальным током, используемым тестируемым устройством.
Рассмотрим технические характеристики хорошо известного качественного ручного мультиметра Fluke 87. В технических характеристиках ничего не говорится о токе утечки. Полоса пропускания по постоянному току составляет порядка 1 Гц. Полоса пропускания переменного тока имеет гораздо худшие характеристики (±1%), а полоса пропускания составляет от 45 Гц до 2 кГц.

Теперь предположим, что мы подключаем мультиметр для оценки энергии, потребляемой целевым устройством. Кроме того, предположим, что целевое устройство периодически выполняет измерения датчиков и сообщает о них по радиоканалу. Целевое устройство должно принять измерение от датчика, отправить измерение по радиочастоте, а затем вернуться в спящий режим, что является типичной последовательностью для устройств IoT. В нашем простом примере целевое устройство имеет три состояния: радио, активное и спящий режим.

Чтобы оценить общее потребление энергии, вспомним, что энергия представляет собой интеграл мощности по времени ( P = I × V , E = ∫ P dt). Для постоянной мощности интеграл можно упростить до выражения мощности, умноженной на продолжительность времени: E = P × t . Классический способ оценки энергии состоит в том, чтобы сначала измерить продолжительность каждого состояния, часто либо с помощью осциллографа, проверяющего напряжение на фиксированном шунтирующем резисторе, либо с помощью логического анализатора, проверяющего биты, установленные микроконтроллером. Затем вы можете принудительно перевести систему в каждое состояние и напрямую измерить ток с помощью мультиметра.

Предположим, что устройство использует источник питания 3,3 В, и мы обнаружили, что устройство потребляет 200 мА в течение 50 мс в режиме радиосвязи, 50 мА в течение 100 мс активного состояния и 1 мкА в спящем режиме, где оно проводит оставшееся время. . Мы можем оценить энергию, потребляемую целевым устройством на одно измерение датчика, как: интервал – 0,15) сек)

Если устройство выполняет одно измерение датчика в час, то общая энергия на одно измерение датчика составляет E = 0,033 Дж + 0,165 Дж + 0,0119J

Итак, насколько точна эта оценка? Начните с первой оценки энергии радиосостояния. Fluke 87 утверждает, что напряжение нагрузки составляет 1,8 мВ/мА в диапазоне 400 мА. Для нашего измерения у нас есть

1,8 мВ/мА × 200 мА = падение напряжения 360 мВ

Из-за падения напряжения на мультиметре цель получает только 2,94 В, а не 3,3 В. Это пониженное напряжение могло вызвать неожиданное поведение, такое как провалы, на цели во время измерения. Если мишень содержит преобразователь постоянного тока, измеренный ток будет выше, чем в конечном продукте. Мы бы уменьшили напряжение нагрузки, установив мультиметр в более широкий диапазон за счет разрешения.

К счастью, в активном состоянии используется диапазон тока с теми же характеристиками напряжения нагрузки, что и в состоянии радио. Если бы в активном состоянии было только 6 мА, а мультиметр был в диапазоне 6 мА, напряжение нагрузки было бы 0,6 В! Поскольку мультиметр переключает токовые шунтирующие резисторы с настройкой диапазона тока, снижение тока НЕ ​​обязательно снижает напряжение нагрузки.

Этот мультиметр также не способен точно измерить ток спящего режима, который составляет 19,4% от полной энергии! При настройке 0,6 мА точность составляет:

±(0,2% × 1 мкА + 4 × 0,1 мкА) = 0,402 мкА

Это составляет 40% ошибки при 19,4% общего бюджета или 7,7% общей ошибки!

Настольные мультиметры обычно обеспечивают дополнительное разрешение и точность. Однако характеристики напряжения нагрузки аналогичны и часто находятся в диапазоне 0,7 В для полномасштабных измерений. Вы можете пожертвовать дополнительным разрешением, чтобы обеспечить разумное напряжение нагрузки.

Мультиметр является жизненно важным инструментом, но оператор должен постоянно следить за напряжением нагрузки и разрешением. Разработчики должны усердно выполнять эту утомительную задачу регулярно. На практике разработчики, использующие мультиметры для измерения мощности, редко проводят тестирование часто. Нечастое тестирование позволяет продукту накапливать «сюрпризы», которые обнаруживаются только в конце цикла проектирования.

Осциллографы

Осциллографы измеряют напряжение через равные промежутки времени, часто более миллиона раз в секунду, для построения формы волны напряжения. Затем осциллографы отображают график, показывающий изменения напряжения во времени. Измеряя напряжение на внешнем шунтирующем резисторе, осциллографы могут эффективно отображать изменения тока во времени.

Однако текущие измерения с помощью осциллографа имеют две основные проблемы. Во-первых, метод измерения шунтирующих резисторов имеет проблемы с динамическим диапазоном, связанные с шунтирующими резисторами. Осциллографы обычно жертвуют скоростью ради ограниченного динамического диапазона и обычно имеют только 10 или 12 бит динамического диапазона.

Во-вторых, осциллографы обычно имеют привязку к земле. Осциллограф измеряет разницу напряжений между землей и сигналом. Однако нам нужны дифференциальные измерения на шунтирующем резисторе. Введение шунтирующего сопротивления в заземляющий тракт часто вызывает проблемы с целостностью сигнала. Нам часто нужны шунтирующие резисторы «высокой стороны» на положительном источнике питания. Однако, если тестовая цепь также заземлена, мы не можем использовать стандартный щуп осциллографа для измерения разности напряжений на шунтирующих резисторах. Мы можем либо использовать два щупа осциллографа и использовать функцию математического вычитания, которая вносит дополнительную погрешность измерения, либо мы можем использовать дифференциальные щупы осциллографа, которые часто довольно дороги. В любом случае, у нас все еще остается проблема с динамическим диапазоном.

Производители осциллографов также выпускают токовые пробники, которые обычно представляют собой комбинацию шунтирующего резистора и дифференциального пробника. Эти пробники также позволяют осциллографу правильно определять единицы измерения, поэтому вам не нужно выполнять расчеты по закону Ома каждый раз при измерении тока. Однако динамический диапазон по-прежнему ограничен. В осциллографах также есть пробники с токовой фиксацией, разрешение которых ограничено примерно 1 мА.

Специализированное оборудование

Разнообразное другое оборудование может измерять ток, иногда одновременно с источником или приемом тока. Оборудование этого типа включает в себя электрометры, пикоамперметры и блоки измерения источника (SMU). Эти продукты специально разработаны для преодоления некоторых недостатков стандартных мультиметров, и многие из них имеют более низкие напряжения нагрузки и меньшие входные токи смещения. Однако главный недостаток – стоимость. В этих устройствах часто используется несколько более сложных методов измерения амперметра с активной обратной связью.

Недавно выпущенный прибор Joulescope предназначен для автоматической обработки широких диапазонов тока и быстрых изменений в энергопотреблении, обеспечивая при этом нормальную работу целевого устройства. Этот прибор отображает данные через подключение к ПК и точно измеряет электрический ток более девяти порядков величины от ампер до наноампер. Этот широкий диапазон позволяет точно и точно измерять ток для современных устройств, где режимы сна часто составляют всего лишь наноампер (нА) или микроампер (мкА). Joulescope также имеет общее падение напряжения 25 мВ при 1 А, что позволяет целевому устройству работать правильно. Некоторое оборудование для измерения тока автоматически и мгновенно выбирает шунтирующий резистор, чтобы поддерживать напряжение в диапазоне. Этот подход поддерживает максимальное напряжение нагрузки, а также точно измеряет ток. До недавнего времени этот тип динамического коммутационного оборудования был либо слишком медленным (вводилось слишком большое динамическое напряжение нагрузки), либо дорогим.

Расширенное отображение формы волны тока Arduino при включении, вверху, раскрывающее детали последовательности включения. Нижний дисплей показывает потребление тока Arduino, которое включает максимальный и минимальный измеренный ток (красные линии) и средний ток (желтая линия). Оба дисплея были сгенерированы джоулескопом, в котором для точного измерения тока используются переключаемые токоизмерительные резисторы. У этого подхода есть два недостатка, но их можно смягчить. Первым недостатком является время переключения шунтирующего резистора, особенно когда ток превышает диапазон значений токового шунтирующего резистора. Если значение резистора не переключается достаточно быстро, напряжение нагрузки становится чрезмерным и влияет на целевое устройство.

Можно рассчитать требуемое время переключения. Упрощенное уравнение, пригодное для многих практических приложений, имеет вид:

t = C × Δ В / Δ I

, где t = время переключения резистора, с; C = емкость системы, Ф; Δ В = величина допустимого изменения напряжения, В; и Δ I = изменение тока через резистор. Например, предположим, что целевая система потребляет 3,3 В и может допустить временный скачок напряжения на 3% при изменении 1-A. Если система имеет емкость 10 мкФ, требуемое время переключения шунтирующего резистора составляет:

10 мкФ × 3,3 В × 0,03 / 1 А = 1 мкс

Второй недостаток заключается в том, что этот подход создает переменный импеданс целевой цепи. Некоторые схемы могут демонстрировать необычное поведение при изменении импеданса питания. Однако мы можем смягчить эту восприимчивость, добавив развязывающие конденсаторы, которые эффективно снижают входной импеданс на интересующих высоких частотах. Большинству современной электроники уже требуются шунтирующие конденсаторы, поэтому этот недостаток часто не вызывает беспокойства при измерении тока, подаваемого на целевые устройства.