Temat ten, ma na celu zapoznanie początkujących z uniwersalnym przyrządem pomiarowym jakim jest multimetr cyfrowy, z metodami pomiarów różnych wartości elektrycznych i oceną niepewności(błędów) tychże pomiarów(bardzo ważna kwestia).
Za przykład posłuży tani i popularny multimetr cyfrowy " DT-830 ".
Taki multimetr można obecnie kupić w cenie od 10 do 20 zł.
Czy tani = zły ?
Niestety tak. Zostanie to wyjaśnione później, na stosownych przykładach.
Pierwszy rzut oka na miernik daje orientacyjne wyobrażenie o jego możliwościach.
1. Widać 5 zakresów do pomiaru napięcia stałego:
- 200mV (0,2 Volta)
- 2000mV (2 Volty)
- 20V
- 200V
- dodatkowy zakres: 1000V
Napięcie stałe mamy np. w baterii, akumulatorze, zasilaczu(napięcia stałego).
2. Do pomiaru napięć przemiennych, są 2 zakresy:
- 200V
- dodatkowy: 750V
Multimetr na tych dwóch zakresach mierzy wartość skuteczną(RMS) napięcia przemiennego(mierzy tylko składową zmienną przebiegów).
Wartość skuteczna napięcia - jest odpowiedzialna za wywoływanie efektów cieplnych(grzejniki, grzałki), dlatego operuje się nią w elektrotechnice. Wartość napięcia w gniazdku sieciowym, to właśnie wartość skuteczna(~230V), szczyt sinusoidy sięga ~325V.
Zakres częstotliwości napięcia przemiennego, poprawnie mierzonych: 45Hz - 450Hz.
Tylko przebiegi sinusoidalne. Przebiegi odkształcone będą mierzone z dużymi błędami.
W przypadku pomiaru napięć, ważnym parametrem miernika jest jego rezystancja wewnętrzna( rezystancja woltomierza ).
Omawiany multimetr ma rezystancję wynoszącą 1MΩ(Mega Ohm), na wszystkich zakresach napięciowych.
Dołączając woltomierz do jakiegoś obwodu, tak jakby przykładamy do tego obwodu rezystor, który powoduje zmiany w obwodzie mierzonym.
Im rezystancja woltomierza większa, tym mniejsze zmiany wprowadzamy(mniej fałszujemy wynik samym faktem dokonania pomiaru).
Prawo Ohma chyba każdy zna(R=U/I)?
Dobre multimetry(woltomierze), mają rezystancje przynajmniej 10MΩ, a więc o wiele lepiej niż tani DT-830.
3. Dalej są 4 zakresy służące do pomiaru natężenia prądu stałego:
- 200µA (0,0002 Ampera)
- 2000µA (2 mili Ampery)
- 20mA
- 200mA
Zakresy te, są zabezpieczone bezpiecznikiem(200mA) wewnątrz multimetru.
W przypadku mierzenia prądów, wymagamy od miernika jak najmniejszej rezystancji(żeby prąd swobodnie przepływał przez miernik).
Multimetr ten, na różnych zakresach, ma różne wartości rezystancji.
Przy pomiarach prądów w układach, gdzie występują małe napięcia(poniżej 1V), obecność multimetru(jego zbyt duża rezystancja) może uniemożliwić działanie układu(a co za tym idzie udaremnić pomiary). Tu też Prawo Ohma się kłania.
Jedyne, co można wtedy próbować robić, to przejść na wyższy zakres(o mniejszej rezystancji), tracimy wtedy na dokładności pomiaru.
Producent nie podaje w instrukcji jakie są rezystancje na poszczególnych zakresach prądowych.
4. Jest jeszcze osobny zakres do pomiaru prądów stałych, nazwany " 10A ". Ma on osobne gniazdo w multimetrze.
Jak się domyślacie, musi on mieć bardzo małą rezystancję na tym zakresie, aby mierzyć duże prądy. Tak jest w istocie. Rezystancja wynosi 0,01Ω.
Na tym zakresie bardzo ważny jest czas przeprowadzania pomiarów.
Profesjonalne mierniki mające wydzielony zakres np. "20A", dopuszczają pomiar takiego prądu maksymalnie przez 20 do 50 sekund...jest to zaznaczane w instrukcjach.
Ograniczenie wynika z wartości prądu przepywającego przez multimetr w czasie pomiaru, co wywołuje skutki cieplne wewnątrz. Zbyt długi pomiar skończy się zniszczeniem przyrządu.
Niestety w instrukcji miernika DT-830 nie ma ani słowa na temat czasu pomiaru na zakresie "10A".
Z powodu niskiej ceny tego przyrządu, nie należy się spodziewać dużej odporności na zniszczenie.
Dlatego im większy prąd stały mierzymy na zakresie "10A", tym krócej powinien on trwać.
Bezpiecznie będzie przyjąć czas pomiaru wartości prądów między 5 a 10A, na kilkanaście sekund.
Wartości poniżej 1/3 zakresu(a więc poniżej 3,33A) można mierzyć bez ograniczeń czasowych.
Tanie multimetry(jak omawiany w temacie) nie mają możliwości pomiaru prądów przemiennych!
5. Zakres "hFE", służy do pomiaru współczynnika wzmocnienia prądowego ß, tranzystorów bipolarnych(typu NPN lub PNP). Kto się zna na tranzystorach, ten wie, do czego to służy. Szczegóły nie będą tu na razie omawiane.
6. Zakres z narysowanym symbolem diody, służy do pomiaru napięcia progowego diod półprzewodnikowych. Tu znowu pomijam szczegóły. Jak ktoś zechce, to opiszę to później.
7. W multimetrze jest jeszcze 5 zakresów do pomiaru Rezystancji (nie mylić z impedancją!):
- 200Ω
- 2000Ω (2kΩ)
- 20kΩ (20000Ω)
- 200KΩ
- 2000kΩ (2MΩ)
8. Zakres służący do "testowania" baterii(1,5V oraz 9V) pomijam w opisach, bo nie we wszystkich wersjach multimetru on występuje, a jeśli już, to jest nieprzydatny w praktyce. To tylko taki bajer, dodany byle miernik miał więcej funkcji.
Tak samo funckja "generatora" w niektórych modelach miernika, to jedynie "bajer".
Wielu zastanawia się pewnie, skąd się wzięło oznaczenie " 3 i 1/2 cyfry" przy opisie wyświetlaczy.
W tym "kodzie", kryje się opis zakresów jakie posiada multimetr.
Cyfra " 3 " oznacza, że mutlimetr ma 3 pełne pola odczytowe(3 cyfry) w wyświetlaczu(i mogą one przyjmować wartości od 0 do 9), a " 1/2 " oznacza pierwszą cyfrę wyświetlacza(może ona przyjmować 2 stany, od zera do 1 włącznie).
Wyśietlacz pokazuje więc wynik składający się maksymalnie z 4 cyfr(maksymalne wskazanie: [ 1999 ] ).
Tak więc, przykładowo, podczas pomiaru rezystancji na zakresie "2000Ω", maksymalna wartość jaką może pokazać wyświetlacz, to 1999 Ω.
Wartość rezystancji 2000 Ω, spowoduje przepełnienie zakresu nazwanego "2000Ω". Trzeba wtedy przejść na wyższy zakres("20k"), a zobaczymy wtedy nasz wynik 2,00 kΩ.
To samo, przykładowo na zakresie "20mA" przy pomiarze prądu stałego. Maksymalna wartość możliwa do pokazania na wyświeltaczu, to 19,99 mA.
Dlatego przy opisie zakresów używałem niekiedy słowa "dodatkowy zakres".
Zakres pomiaru napięcia stałego "1000V", napięcia przemiennego "750V" oraz prądu "10A", to sztucznie dodane zakresy. Nie znaczy, to, że są w jakiś sposób gorsze.
Instrukcja podaje także warunki w jakich właściwości przyrządu są zachowane.
Mianowicie, pomiary powinny się odbywać w temperaturze otoczenia 23°C ± 5%, przy wilgotności względnej powietrza, mniejszej od 75%.
Inaczej błędy przyrządu przyjmują nieokreślone wartości i pomiary są teoretycznie do niczego...
Jakby ktoś miał problem z multimetrem(awaria) i/lub chciał obejrzeć schemat jego budowy, to zapraszam do innego tematu:
[felektr.katalogi.pl/temat4504/]
______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
Samo przyłożenie kabelków miernika "gdzieś", i zmierzenie "czegoś", to nie wszystko...
Należy jeszcze zwrócić uwagę na dokładość pomiaru(po jego prawidłowym wykonaniu)...
Sposoby(i schematy) podłączania przyrządu(jednego albo więcej) w celu pomiaru poszczególnych parametrów(napięcie, natężenie, rezystancja), podam w dalszej części tematu.
Na razie chciałbym podać prosty przykład "możliwości" multimetru za kilkanaście złotych.
1. Ostatnio mierzyłem dwoma mutlimetrami(DT-830) jednocześnie, napięcie w sieci energetycznej(w gniazdku).
Jeden pokazał 238V , a drugi 225V .
I co teraz?
Patrzymy do tabelki(w instrukcji) z wartościami błędów naszego przyrządu.
Pomiar napięcia sieci był(bo musiał być) dokonany na zakresie "750V".
W tabelce(w odpowiedniej dla danego zakresu rubryce) widzimy zapis: "±1,2% rdg ± 10 digits".
Zapis ten oznacza, że błąd(błąd graniczny) składa się z dwóch części:
-> 1,2% wartości zmierzonej,
-> 10 cyfr rozdzielczości danego zakresu.
Rozdzielczość zakresu możemy odczytać z tabelki albo z samego wyniku.
Ostania cyfra pomiaru 238V, to przecież 8 Volt, a więc pomiar jest dokonany z rozdzielczością, co do jednego Volta(rozdzielczość, to pojedynczy Volt = 1V).
Wynik błędu granicznego chcemy mieć w Voltach, więc liczymy:
±[ (1,2%*238V)/100% + 10*1V ] = ±12,856V
Wynik błędu granicznego musimy zaokrąglić tak, aby zgadzał się(pod względem rozdzielczości) z wynikiem pomiaru.
Dostajemy więc błąd graniczny pomiaru napięcia = ±13V.
Ostateczny wynik pomiaru napięcia w sieci wygląda tak: (238 ± 13)V.
Wartość napięcia sieci zmierzona przez nas, przyjmowała wartości z przedziału: [225 ; 251]V.
No to ile było w sieci?
Nie wiadomo!
Było "coś" pomiędzy 225, a 251 Volt...
Niezły rozrzut, co?
Drugim multimetrem zmierzono 225V. Widać, że ten wynik mieści się("na styk") w zakresie wyznaczonym przez błąd pierwszego multimetru - tak powinno być.
Zakres wynikający z pomiaru drugim miernikiem(tym, co zmierzył 225V), wynosi: [212 ; 238]V.
Błąd graniczny wyszedł taki sam(±12,7V zaokrąglone do ±13V).
Jaki wniosek?
Pomiar napięcia w sieci takim multimetrem nie ma sensu...straszne błędy.
2. Patrząc w tabelkę błędów multimetru, można zauważyć, że największa dokładność(najmniejszy błąd) występuje przy pomiarach napięcia stałego: ±(0,5% wyniku + 2 cyfry rozdzielczości).
Zmierzę teraz np. napięcie na linii "12V" z zasilacza w komputerze.
Nastawiam miernik na zakres "20V"(chyba wiadomo dlaczego).
Wynik pomiaru: 12,71V.
Teraz błąd graniczny: ±[ (0,5%*12,71V)/100% + 2*0,01V ] = ±0,08V
Widać więc, że wartość mierzona zawierała się w granicach: [12,63 ; 12,79]V.
Dlatego pomiar napięć stałych takim miernikiem jak najbardziej ma już sens.
Chociaż taka dokładność w wielu przypadkach może się okazać za mała(np. gdybyśmy chcieli "zdjąć charakterystykę" prądowo-napięciową jakichkolwiek diod półprzewodnikowych, dwoma takimi multimetrami).
Wynika to z samych wartości błędów tak tanich multimetrów, a także z wartości rezystancji multimetru na zakresie woltomierza i miliAmperomierza(była o tym mowa wcześniej).
Profesjonalne multimetry mają błędy na poziomie 0,05% lub mniej(na wszystkich zakresach, nie tylko przy pomiarze napięć)... Czyli przynajmniej o rząd wartości mniej.
3. Pomiary rezystancji takimi multimetrami mają sens jedynie powyżej 1 Ω.
Wynika to nie tylko z wartości błędów, ale również z samej budowy multimetru.
Do dokładnych pomiarów rezystancji służą osobne przyrządy - Mostki Prądu Stałego(mostek Wheatstone'a oraz mostek Thomsona). Kwestia mostków pomiarowych wykracza poza "program" tego tematu.
Ciąg Dalszy Nastąpi...
Proszę któregoś z Moderatorów, o "podwieszenie" postu...
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
Mierzenie napięć, to chyba najprostsza rzecz do zmierzenia(choć są wyjątki).
Co to jest napięcie?
Jest to różnica potencjałów elektrycznych między jakimiś dwoma, interesującymi nas punktami danego obwodu elektrycznego.
Napięcie wyraża się w Voltach(jednostka napięcia, jeden Volt).
Jak ktoś potrzebuje tłumaczenia "na chłopski rozum", to dobrą analogią(podobieństwem) może być tutaj fizyczna różnica wysokości dwóch punktów...
Żeby ją zmierzyć, musimy się "podpiąć" z narzędziem pomiarowym pod obydwa punkty i zmierzyć różnicę.
To właśnie robi woltomierz. Mierzy różnicę potencjałów dwóch wybranych przez nas punktów.
1. Na obrazku powyżej(trzeba kliknąć, aby zobaczyć powiększenie) jest przykład włączenia multimetru w celu pomiaru napięcia zasilacza komputerowego.
Włączamy się pod kabelek żółty i jeden czarny(mamy dwa czarne do wyboru) we wtyczce w komputerze - mierzymy w ten sposób napięcie na linii "+12V" zasilacza.
Aby zmierzyć napięcie linii "+5V", należy podłączyć się pod kabelek czerwony w kostce i któryś z czarnych(0V/Masa/GND) w kostce zasilania.
Oczywiście przed dokonaniem pomiaru, należy ustawić odpowiedni zakres pomiarowy, zależny od tego, jakich napięć się spodziewamy...
W komputerze można zamiast włączać się pod czarny kabelek w kostce, dołączyć jeden z przewodów multimetru do obudowy komputera(do blachy).
Obudowa komputera ma potencjał zerowy(0V, Masa, GND).
W multimetrze cyfrowym, sposób podłączenia jego kabelków pomiarowych(gdzie czerwony, a gdzie czarny), nie ma zbytnio znaczenia.
Jeśli podłączymy coś "odwrotnie", to na wyświetlaczu pojawi się znak minus "-" przy wyniku.
2. Jak widać pomiar napięcia źródeł zasilania: zasilacza(napięcie stałe), czy sieci energetycznej(napięcie przemienne), to banalnie proste czynności(nastawiamy zakres, przykładamy dwa przewody pomiarowe miernika i gotowe).
Natomiast, przy pomiarach w elektronice(pomiarach napięć w skomplikowanych i delikatnych urządzeniach/elementach), trzeba już zwracać uwagę na rezystancję wewnętrzną przyrządu(była o tym mowa wcześniej), czy nie wprowadza to zakłóceń w działaniu badanego obiektu.
Jak się liczy błąd graniczny przy pojedynczym pomiarze, było pokazane w poprzedniej części.
Na pomiary wielokrotne jednej wartości, analizę błędów według Teorii Niepewności oraz Statystyki, jeszcze będzie czas...
___________________________________________________________________________
Zmieniony przez - Arnold_S. w dniu 2005-07-13 03:34:19
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
Pomiar Prądu( Natężenia Prądu ) stałego - metoda bezpośrednia.
Natężenie Prądu określa ilość(gęstość) ładunków elektrycznych(elektronów) przepływającą w danym czasie przez jakiś przewód/obwód/element.
Doskonałym przykładem "z życia codziennego", obrazującym sytuację, jest zwykła rura wodociągowa.
Ma ona określoną średnicę i może nią przepłynąć określona ilość wody w czasie.
Ilość przepływającej wody można zmienić poprzez:
- zwiększenie przekroju rury(mniejszy opór dla wody), lub
- poprzez zwiększenie ciśnienia wody(ciśnienie wody, to pod względem mechanizmu działania, praktycznie to samo, co napięcie elektryczne).
Znowu Prawo Ohma się pojawia(R=U/I <-> U=R*I <-> I=U/R).
Aby zmierzyć przepływ w rurze, trzeba ją przeciąć i wstawić jakiś licznik(przecież tak są włączone liczniki wody - obecnie chyba w każdym domu taki jest).
Aby zmierzyć przepływ prądu...także trzeba przeciąć obwód, w którym on płynie.
Dlatego amperomierz włącza się szeregowo z obwodem/elementem badanym.
1. Na obrazku powyżej(trzeba w niego kliknąć, aby powiększyć) jest przykład włączenia multimetru(na zakresie amperomierza) w celu pomiaru prądu stałego pobieranego z baterii przez żarówkę.
Widać jak na dłoni, że multimetr zamyka obwód badany (prąd żarówki, płynie przez multimetr).
2. Jeśli wartość prądu stałego przekracza 200mA, to trzeba skorzystać w dodatkowego zakresu(i przełączyć jedną końcówkę pomiarową pod wydzielone gniazdo "10A", a drugą oczywiście pod gniazdo "COM" multimetru).
Należy pamiętać o czasie dokonywania pomiaru na zakresie "10A"(była o tym mowa we wstępie tematu).
3. Pisałem też wcześniej, że pomiar(bezpośredni) natężenia prądu przemiennego nie jest możliwy tanimi multimetrami...
Można skorzystać z metod pośrednich, np. pomiar napięcia(spadku napięcia) przemiennego na rezystancji(o znanej lub zmierzonej wartości)...
Będzie o tym mowa w dalszej części tematu.
Jak niektórzy pamiętają(z poprzednich odcinków), błędy pomiaru napięć przemiennych w tanich multimetrach są bardzo duże. Metoda pośrednia pomiaru prądu przemiennego(poprzez spadek napięcia przemiennego), będzie miała jeszcze większe błędy, co często postawi pod znakiem zapytania sens takiej zabawy...
Trzeba wtedy kupić droższy i poważniejszy multimetr, kosztujący > 100zł, jeśli chcemy mierzyć(dokładnie) prądy przemienne.
________________________________________________________________________
Zmieniony przez - Arnold_S. w dniu 2005-07-13 04:28:54
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
Przy budowie tanich przyrządów, chińczycy oczędzają na wszystkim.
Na przewodach dołączonych do multimetru także.
Oryginalne przewody są bardzo kiepskie. Żyły są bardzo cienkie i łamliwe.
Przeszkadza to w pomiarze małych rezystancji oraz przy pomiarze dużych prądów. Ogólnie, nie zapewniają one stabilnych pomiarów.
Izolacja też jest słabiutka i zbyt giętka, mimo, że optycznie kable wyglądają na solidne(grube), ale tylko tak wyglądają.
Dlatego dobrym pomysłem jest dorobienie własnych kabelków pomiarowych, z normalnych przewodów(żyły solidnej grubości), a nie chińskich zabawkowych drucików.
Oryginalne końcówki pomiarowe(te od strony gniazda multimetru) też warto zastąpić tradycyjnymi wtykami tzw. "bananowymi" - mają lepsze parametry.
Końcówki pomiarowe(te "szpikulce") można zostawić i użyć(są wygodne w eksploatacji) z nowym przewodem.
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
Co to jest rezystancja?
Potocznie mówi się też opór(rezystor = opornik). Rezystancja - jest to parametr mówiący o zdolności danego pierwiastka chemicznego/związku chemicznego/mieszaniny wielu pierwiastków lub związków, do przewodzenia prądu elektrycznego(przepuszczania elektronów).
Można też przytoczyć słynne Prawo Ohma: R = U/I .
Oczywiście Rezystancja zależy tylko od budowy fizycznej danego materiału (a nie od prądu, czy napięcia).
Prawo Ohma umożliwia natomiast określenie rezystancji, właśnie na podstawie pomiaru prądu i napięcia na tejże rezystancji - jest to tzw. Metoda Techniczna pomiaru rezystancji(będzie o niej mowa w dalszej części tematu).
Rezystancję bada się przy napięciu(a co za tym idzie także prądzie) stałym.
Multimetr podczas mierzenia rezystancji podaje więc na kabelki pomiarowe napięcie, o wartości zależnej od nastawienia zakresu.
Orientacyjne wartości napięć na otwartych zaciskach pomiarowych multimetru DT-830:
zakres 200Ω: 2,65V(instrukcja podaje max. 2,8V)
zakres 2000Ω: 0,30V
zakres 20kΩ: 0,30V
zakres 200kΩ: 0,30V
zakres 2000kΩ: 0,28V
→ Od przewodników(np. żył kabli) wymagamy...oczywiście małej rezystancji(rzędu mΩ, czyli dużo poniżej 1Ω - nie do zmierzenia tanimi przyrządami).
→ Od izolatorów wymagamy natomiast jak największej rezystancji.
Idealnych izolatorów niestety nie ma!
Zawsze "jakaś" rezystancja jest(rzędu wielu Mega, Giga, Tera Ω - oczywiście tanim multimetrem takie wartości są nie do zmierzenia).
Podczas mierzenia rezystancji(na wszystkich zakresach) ważna jest czystość styków/końcówek zarówno kabli pomiarowych, jak i elementu badanego.
Przykładając końcówki pomiarowe multimetru, np. do nóżek rezystora, trzeba je dość energicznie docisnąć i przy tym warto jeszcze potrzeć końcówkami kabli pomiarowych o nóżki rezystora, porysować je trochę(po to, aby zedrzeć ewentualne zanieczyszczenia/tlenki metali z nóżek, bo mogą one fałszować pomiar).
Inaczej mówiąc, kontakt multimetru i obiektu badanego musi być pewny!
Poza tym, na stykach różnych metali występują różne zjawiska fizyczne, które dodatkowo psują wynik pomiaru(im gorszy styk, tym bardziej błędny wynik dostajemy).
Oczywiście nie wolno zwierać palcami koncówek pomiarowych(czy koncówek badanego rezystora) w trakcie pomiaru, bo to też skutecznie fałszuje pomiar.
Skóra przecież także posiada jakąś rezystancję - wilgotna/spocona, ma dość małą rezystancję. Rezystancję suchej skóry można już zaobserwować łapiąc rękami kabelki pomiarowe multimetru na zakresie "2000kΩ".
Nie dość, że skóra ma rezystancję, to jeszcze na jej powierzchnię przedostają się różne napięcia(można je zobaczyć na zakresie "200mV" woltomierza, np. łapiąc kabelki rękami)... Napięcia te pochodzą nie tylko z wnętrza człowieka, ale też z otoczenia(indukują się z fal RTV/GSM).
Przy tym dochodzą jeszcze ładunki statyczne "łapane" przez nas, gdy np. szuramy kapciami po dywanie... Człowiek potrafi zgromadzić na sobie w ten sposób nawet do 10kV.
Dodatkowo, dotykanie elementu badanego w czasie pomiaru, nagrzewa go(a rezystancja zależy także od temperatury).
To wszystko wyjaśnia, dlaczego nie wolno trzymać badanego rezystora podczas mierzenia(dotykać końcówek, ani jego samego).
1. Pomiar małych rezystancji.
Przez rezystancje "małe", rozumiemy takie, które można zmierzyć na zakresach "2000Ω" oraz "200Ω" naszego multimetru.
Przed pomiarem czegokolwiek na tych zakresach, warto zrobić prosty "test": zewrzeć kabelki pomiarowe multimetru i zobaczyć, co pokazuje wyświetlacz...
→ Przy używaniu oryginalnych kabelków dołączonych do opakowania razem z multimetrem, multimetr potrafi pokazać wartości powyżej 1Ω(a często wskazanie wyświetlacza nie chce się ustabilizować).
→ Przy używaniu własnoręcznie(i poprawnie) zrobionych kabli pomiarowych(co sugerowałem wcześniej), multimetr pokazuje "0,0", "0,1" lub najwyżej 0,2Ω. Czyli o wiele lepiej niż oryginalne kabelki.
Wpływ kabelków uwidacznia się tylko na zakresach "2000Ω" oraz "200Ω".
Przed każdym pomiarem na danym zakresie warto zewrzeć kabelki, odczytać rezystancję samych kabelków, a później przystąpić do pomiarów właściwych, i po prostu odjąć tę wartość(rezystancję kabelków) od naszego wyniku pomiaru.
Prosta i oczywista sprawa.
Przykład.
Na zakresie "200Ω" zmierzymy rezystor o wartości 22Ω, tolerancja ±5%(ten z obrazka).
Tolerancja 5% rezystora "22Ω" oznacza, że jego prawdziwa wartość będzie się zawierać w przedziale: [20,9 ; 23,1]Ω.
Miernik ustawiony na zakres "200Ω".
Zwieram kabelki pomiarowe. Dostaję wynik 0,1Ω. Taki jest wpływ kabelków.
Następnie mierzę rezystor(końcówki czyste, docisk pewny), dostaję wynik 22,3Ω.
Właściwy wynik brzmi więc(po odjęciu wpływu kabelków): 22,2Ω.
Patrzymy do tabeli błędów i znajdujemy zapis: "±0,8% rdg ± 2 digits".
Czyli tak jak w poprzednich przykładach: 0,8% wyniku oraz 2 cyfry rozdzielczości.
Wynik był wyświetlony z dokładnością do jednego miejsca po przecinku, więc rozdzielczość, to 0,1Ω.
Obliczamy błąd graniczny: ±[ (0,8%*22,2Ω)/100% + 2*0,1Ω ] = ±0,3776Ω
Po zaokrągleniu: ±0,4Ω.
Wynik pomiaru wygląda więc tak: (22,2 ± 0,4)Ω.
Wartość rezystancji zawiera się więc, gdzieś w przedziale: [21,8 ; 22,6]Ω.
Widać, że ten przedział zachodzi na przedział wynikający z tolerancji rezystora(i bardzo dobrze, bo to wskazuje, że multimetr można uznać za sprawny).
2. Pomiar większych rezystancji.
Pomiary "większych" rezystancji, czyli na zakresach "20k", "200k" oraz "2000k", dokonujemy analogicznie jak na mniejszych zakresach, z tym, że możemy tu już pominąć wpływ przewodów pomiarowych. Jednak nadal obowiązuje zasada dobrego kontaktu elementu mierzonego z multimetrem.
Zmieniony przez - Arnold_S. w dniu 2005-07-14 08:35:18
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
A ja podam sposób na odczytywanie takiego kodu. Kolor czarny to "zero" światła odbitego i dlatego pasek czarny (lub kropka) to "zero"
Brązowy to troszkę jaśniejszy = 1
Czerwony to jaśniejszy od brązu = 2
Pomarańczowy - trochę jaśniejszy od czerwonego = 3
itd.
Od początku
0 = czarny
1 = brązowy
2 = czerwony
3 = pomartańczowy
4 = żółty
5 = zielony
6 = niebieski
7 = fioletowy
8 = szary
9 = biały
Można łatwo się nauczyć na pamięć i zapamiętać na całe życie.
_______________________________
Preskaler
Każdy pamięta, że rezystancję mierzymy przy prądzie stałym.
Jak pisałem wcześniej, zamiast mierzyć rezystancję(np. nieznanego rezystora) bezpośrednio samodzielnym omomierzem(lub multimetrem z funkcją omomierza), można tego dokonać pośrednio: mierząc jednocześnie Prąd(jego natężenie) płynący przez rezystor i Napięcie na tym rezystorze.
Gdy nie mamy omomierza(a posiadamy sam woltomierz i sam amperomierz), trzeba sobie przecież radzić.
Sprawa nie jest jednak taka prosta. Wartość R=U/I z Prawa Ohma, da fałszywy wynik.
Pomiaru pośredniego można dokonać na dwa sposoby. Który wybrać?
Na rysunku są schematy przyłączenia przyrządów pomiarowych w 2 układach...
1. Jak widać(z lewej), w układzie poprawnie mierzonego prądu, wskazanie amperomierza jest poprawne(bo prąd przepływający przez amperomierz, płynie także przez obiekt badany, i nigdzie więcej). Natomiast woltomierz w tym układzie mierzy za duże napięcie(bo wskazuje spadek napięcia na badanej rezystancji Rx, oraz spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej amperomierza).
Tuż pod schematem(na rysunku) jest wzór wyjaśniający sytuację.
Oczywiście nikt nie mierzy spadku napięcia na amperomierzu...
Aby poprawnie wyznaczyć rezystancję badaną Rx, musimy znać rezystancję wewnętrzną użytego amperomierza.
Końcowa postać wzoru na to jednoznacznie wskazuje.
Poważne przyrządy pomiarowe, samodzielne amperomierze, mają określaną rezystancję wewnętrzną(w przypadku multimetrów: rezystancję wewnętrzną na zakresie amperomierza) w instrukcji obsługi.
Tanie przyrządy tego nie mają - producenci tego nie podają.
Przyjmijmy, że "Rf" to Rezystancja fałszywa(czyli wyznaczona wprost ze wskazań przyrządów, Rf=U/I).
Błąd Względny Metody, wynosi wtedy: δ = +(Ra/Rf)*100%
"Ra", to rezystancja wewnętrzna amperomierza.
Naturalnie, jest ona różna, na różnych podzakresach przyrządu.
Aby błąd był mały, doskonale widać, że rezystancja amperomierza, powinna być jak najmniejsza. Co do np. przewagi przyrządów cyfrowych nad analogowymi w tej jednej kwestii, nie ma reguł(oba rodzaje mają tu podobne rezystancje i w obu jest ona zmienna, zależnie od wybranego podzakresu).
2. Jak widać(z prawej) na drugim schemacie, w układzie poprawnie mierzonego napięcia, jak sama nazwa sugeruje, napięcie mierzone przez woltomierz jest napięciem na końcówkach badanego obiektu, czyli OK. Natomiast prąd wskazywany przez amperomierz jest zafałszowany(za duży), bo prąd wpływający do amperomierza(i wskazany przez niego), rozgałęzia się dalej za nim, i tylko część prądu zmierzonego płynie przez obiekt badany, a pozostała część płynie przez woltomierz.
Do poprawnego wyznaczenia rezystancji trzeba więc znać rezystancję wewnętrzną woltomierza.
Z tym jest już lepiej. Nawet w tanich przyrządach, ten parametr jest określany(na ile zgodny z rzeczywistością, trudno powiedzieć, ale podany w instrukcji jest). Rezystancja wewnętrzna przyrządów analogowych zależy od wybranego podzakresu, a w przyrządach cyfrowych jest zazwyczaj stała.
Błąd Względny Metody, wynosi w tym przypadku: δ = -(Rf/Rv)*100%
Gdzie "Rf", to jak poprzednio, Rezystancja fałszywa, a "Rv", to oczywiście rezystancja wewnętrzna woltomierza(lub multimetru na zakresie woltomierza).
Aby błąd był mały, widać, że rezystancja woltomierza musi być jak największa. Woltomierze analogowe(wskazówkowe) mają dość małe rezystancje wewnętrzne(nadają się bardziej do pomiarów typowo energetycznych, a nie w delikatnej elektronice), a przyrządy cyfrowe mają bardzo duże rezystancje wewnętrzne. Chociaż istnieją przyrządy analogowe z elektroniką na pokładzie(wzmacniacze na wejściu), i mogą mieć rezystancję wejściową większą niż tani przyrząd cyfrowy.
3. Wybór układu pomiarowego(bez wyprowadzania wzorów, itp).
Znając rezystancje wewnętrzne naszych przyrządów, można wyznaczyć tzw. Rezystancję Graniczną, decydującą o wyborze układu.
Wzór na rezystancję graniczną(pierwiastek z iloczynu rezystancji): Rgr ≈ √(Ra*Rv)
Teraz decyzja:
→Gdy Rgraniczne > Rfałszywe, to wybieramy układ poprawnie mierzonego Napięcia.
→Gdy Rgraniczne < Rfałszywe, to wybieramy układ poprawnie mierzonego Prądu.
Oczywiście "Rf"(R fałszywe), to wartość obliczona wprost ze wskazań przyrządów(Rf=U/I).
4. W praktyce, nie zawsze wiemy jakie są rezystancje wewnętrzne przyrządów.
Wtedy należy przeprowadzić pomiary próbne w obu układach, i porównać wyniki.
→ Gdy wskazania obu przyrządów są praktycznie takie same w obu układach, to stosujemy dowolny układ(i liczymy Rx=U/I).
→ Gdy wskazania amperomierza są praktycznie jednakowe w obu układach, a wskazanie woltomierza jest bezdyskusyjnie większe w układzie poprawnie mierzonego prądu, to stosujemy układ poprawnie mierzonego napięcia.
→ Gdy wskazania woltomierza w obu układach są takie same, a wskazanie amperomierza jest jednoznacznie większe w układzie poprawnie mierzonego napięcia, to stosujemy układ poprawnie mierzonego prądu.
→ Gdy wskazanie obu przyrządów są różne w obu układach, to przynajmniej jeden z nich trzeba zastąpić przyrządem lepszej jakości(woltomierz o wyższej rezystancji i/lub amperomierz o mniejszej rezystancji wewnętrznej).
5. Błąd graniczny wyznaczonej rezystancji.
W poprzednich "odcinkach" było pokazane, jak liczyć błędy graniczne przy pomiarze bezpośrednim np. prądu, napięcia.
Gdy za pomocą 2 przyrządów wyznaczamy rezystancję, otrzymany wynik będzie miał dokładność zależną od ich dokładności(błędów granicznych ±ΔU oraz ±ΔI).
Gotowy wzór na Błąd Graniczny Rezystancji, dla przypadku, w którym pomijamy błąd metody δ(czyli rezystancję wyznaczamy wprost ze wskazań, Rx=U/I), wynika z rachunku różniczkowego(pochodne cząstkowe).
Ten wzór, to: ±ΔR = (ΔU/I) + (U*ΔI)/I²
Z takim właśnie błędem granicznym będzie wyznaczona rezystancja Rx.
6. Istotę tej metody najłatwiej pokazuje się na przykładzie pomiaru rezystancji(przy prądzie stałym).
Rezystory, łatwiej, i często dokładniej mierzy się jednak omomierzem.
Można przyjąć, że rezystor zmierzony omomierzem, będzie w każdym zastosowaniu miał tę swoją rezystancję, bo jest to element liniowy(proporcja napięcia do prądu R=U/I jest stała).
Metoda Techniczna, jest za to niezastąpiona(bo jest prosta i tania) przy pomiarze charakterystyk elementów nieliniowych(których rezystancji nie można - a raczej nie ma sensu - mierzyć omomierzem).
Elementem nieliniowym jest chociażby żarówka, i wszystkie elementy półprzewodnikowe(począwszy od diod). Nieliniowość - oznacza to, że rezystancja wyznaczona przy jednej wartości napięcia zasilającego(to robią omomierze - badają rezystancję na podstawie tylko jednej wartości napięcia), da inny wynik, niż zmierzona przy innym napięciu zasilania!
Omomierz nie ma tu zastosowania(bo pokaże rezystancję statyczną w jednym wybranym punkcie charakterystyki prądowo-napięciowej elementu).
Charakterystykę wygodnie bada się właśnie dwoma przyrządami, dokonując pomiarów w kilku różnych punktach charakterystyki(regulując napięcie zasilające w dopuszczalnym dla elementu zakresie).
Metoda Techniczna może też, i jest używana do pomiarów przy prądzie przemiennym(gdy nie stać nas na drogie przyrządy - Mostki RLC). Można w ten sposób wyznaczać Impedancję(lub jej składowe: indukcyjną i pojemnościową), a także samą pojemność(kondensatorów) i indukcyjność(cewek).
Zmieniony przez - Arnold_S. w dniu 2005-08-17 14:22:50
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
Zmieniony przez - Arnold_S. w dniu 2006-06-10 01:38:46
_______________________________
Usuńcie ten profil z forum(i wszystkie wypowiedzi).
Złamał wielokrotnie regulamin(wszystkie możliwe punkty).
Użytkownicy forum proszeni są o NIE stosowanie porad Arnold_S.
Profesjonalne forum to: [http://www.elektroda.pl]
