Kaip matuoti srovę osciloskopu

Srovės matavimas yra paprasta užduotis - viskas, ką jums reikia padaryti, tai prijungti multimetrą prie grandinės, kurią norite matuoti, o skaitiklis suteikia jums švarią vertę naudoti. Kartais jūs negalite „atverti“ grandinės, kad multimetras būtų nuosekliai su tuo, ką norite išmatuoti. Tai išsprendžiama taip pat paprastai - jums tereikia išmatuoti įtampą per žinomą grandinės varžą - tada srovė yra tiesiog įtampa, padalyta iš varžos (pagal Ohmo dėsnį).

Viskas šiek tiek apsunkina, kai norite išmatuoti besikeičiančius signalus. Tai yra multimetro atnaujinimo dažnio (mėginių skaičius per sekundę) malonė, o vidutinis žmogus gali suvokti tik tiek ekrano per sekundę pokyčių. Kintamosios srovės matavimas tampa šiek tiek paprastesnis, jei jūsų multimetras turi RMS įtampos matavimą (RMS įtampa yra kintamosios srovės signalo įtampa, kuri perduotų tą patį energijos kiekį, kurį sukurtų tos įtampos nuolatinės srovės maitinimas). Tai griežtai apsiriboja periodiniais signalais (kvadratinės bangos ir panašūs dalykai griežtai nekyla, nebent RMS matas yra „teisingas“, net ir tuo atveju nėra garantijų dėl matavimo tikslumo). Daugelis multimetrų taip pat yra filtruojami žemo dažnio spinduliais, o tai neleidžia kintamajai srovei matuoti virš kelių šimtų hercų.

Kaip naudoti osciloskopą srovei matuoti

Osciloskopas užpildo spragą tarp žmogaus suvokimo ir pastovių multimetro reikšmių - jis rodo tam tikrą įtampos ir laiko signalo „grafiką“, kuris leidžia geriau vizualizuoti besikeičiančius signalus, palyginti su kintančių skaičių rinkiniu multimetre..

Taip pat galima išmatuoti signalus, kurių dažnis neviršija kelių gigahercų, turint tinkamą įrangą. Tačiau osciloskopas yra didelės varžos įtampos matavimo prietaisas - jis negali matuoti srovių. Norint naudoti srovę matuojant osciloskopą, reikia konvertuoti srovę į įtampą, ir tai galima padaryti keliais būdais.

1. Šunto rezistoriaus naudojimas

Tai bene paprasčiausias būdas matuoti srovę ir bus išsamiai aptartas čia.

Srovė iki įtampos keitiklis čia yra nuolankus rezistorius.

Pagrindinės žinios mums sako, kad rezistoriaus įtampa yra proporcinga juo tekančiai srovei. Tai galima apibendrinti pagal Ohmo įstatymą:

V = IR

Kur V yra rezistoriaus įtampa, I yra srovė per rezistorių, o R yra rezistoriaus varža, visi pagal jų atitinkamus vienetus.

Apgaulė yra ta, kad reikia naudoti rezistoriaus vertę, kuri neturi įtakos bendrai matuojamai grandinei, nes dėl įtampos kritimo per šunto rezistorių mažesnė įtampa nukrinta grandinėje, kurioje jis yra. rezistorius, kuris yra daug mažesnis už matuojamos grandinės varžą / impedansą (geru pradiniu tašku dešimt kartų mažesnis), kad šuntas negalėtų paveikti matuojamos grandinės srovės.

Pvz., DC-DC keitiklio transformatoriaus ir MOSFET bendras atsparumas (nuolatinė) gali būti dešimtys miliomų, o įdėjus didelį (tarkime) 1Ω rezistorių, didžioji įtampa nukris per šuntą (atminkite, kad rezistorių nuosekliai, rezistoriuose sumažėjusios įtampos santykis yra jų varžų santykis) ir todėl didesnis galios nuostolis. Rezistorius tiesiog paverčia srovę matavimo įtampa, todėl galia nenaudinga. Tuo pačiu metu mažas rezistorius (1mΩ) numes tik nedidelę (bet išmatuojamą) įtampą, likusią įtampą palikdamas naudingam darbui.

Dabar, pasirinkę rezistoriaus vertę, galite prijungti zondo įžeminimą prie grandinės įžeminimo, o zondo antgalį - prie šunto varžos, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

Čia galite naudoti keletą tvarkingų triukų.

Tarkime, kad jūsų šunto pasipriešinimas yra 100mΩ, tada 1A srovė lemia 100mV įtampos kritimą, o tai suteikia 100mV „jautrumą“ per stiprintuvą. Jei esate atsargūs, tai neturėtų sukelti problemų, tačiau dažnai 100mV suprantama pažodžiui - kitaip tariant, painiojama su 100mA.

Šią problemą galima įveikti nustatant įvesties nustatymą į 100X - zondas jau 10x silpnina, todėl pridėjus dar 10X prie signalo jis vėl grįžta į 1V / amp, ty įvestis „padauginama“ iš 10. Dauguma osciloskopų yra su šią funkciją, kad galima pasirinkti įvesties slopinimą. Tačiau gali būti taikymo srities, palaikančios tik 1X ir 10X.

Kita naudinga maža funkcija yra galimybė nustatyti ekrane rodomus vertikalius vienetus - V, be kitų, galima pakeisti į A, W ir U.

Viskas tampa komplikuota, kai negalima pastatyti šunto žemai. Taikymo srities įžeminimas yra tiesiogiai prijungtas prie įžeminimo, todėl darant prielaidą, kad jūsų maitinimo šaltinis taip pat yra įžemintas, prijungus zondo įžeminimo spaustuką prie bet kurio atsitiktinio grandinės taško, šis taškas bus trumpas.

To galima išvengti atlikus tai, kas vadinama diferencialiniu matavimu.

Dauguma osciloskopų turi matematinę funkciją, kuri gali būti naudojama matematinėms operacijoms atlikti rodomą (-as) bangos formą (-as). Atminkite, kad tai jokiu būdu nekeičia tikrojo signalo!

Funkcija, kurią naudosime čia, yra atimties funkcija, rodanti dviejų pasirinktų bangų formų skirtumą.

Kadangi įtampa yra tiesiog potencialo skirtumas dviejuose taškuose, mes galime prijungti po vieną zondą prie kiekvieno taško ir prijungti įžeminimo spaustukus prie grandinės žemės, kaip parodyta paveikslėlyje.

Rodydami skirtumą tarp dviejų signalų galime nustatyti srovę.

Tas pats aukščiau naudojamas „silpninimo“ triukas galioja ir čia, tik nepamirškite pakeisti abiejų kanalų.

Šunto rezistoriaus naudojimo trūkumai:

Yra keletas šunto rezistoriaus trūkumų. Pirmasis yra tolerancija, kuri gali būti net 5%. Tai turi būti apsunkinta.

Antrasis - temperatūros koeficientas. Rezistorių varža didėja priklausomai nuo temperatūros, o tai lemia didesnį tam tikros srovės įtampos kritimą. Tai ypač blogai naudojant didelės srovės šunto rezistorius.

2. Naudojant srovės zondą

Parengtų srovės zondų (vadinamų „srovės spaustukais“; jie prisitvirtina prie laidų nenutraukdami grandinių) yra rinkoje, tačiau nematote, kad daugelis mėgėjų juos naudoja dėl pernelyg didelių išlaidų.

Šiuose zonduose naudojamas vienas iš dviejų metodų.

Pirmasis metodas yra spirale užvyniotos pusapvaliame ferito šerdimi naudojimas. Srovė laide, zondas buvo prispaustas aplink, sukuria magnetinį lauką ferite. Tai savo ruožtu sukelia įtampą ritėje. Įtampa yra proporcinga srovės pokyčio greičiui. Integratorius „integruoja“ bangos formą ir sukuria išėjimą, proporcingą srovei. Išėjimo skalė paprastai yra nuo 1 mV iki 1 V vienam stiprintuvui.

Antrasis metodas naudoja Holo daviklis įterpto tarp dviejų ferito semicircles. Hallo jutiklis sukuria įtampą, proporcingą srovei.

3. Greitas ir nešvarus metodas

Šis metodas nereikalauja jokių papildomų komponentų, išskyrus apimtį ir zondą.

Šis metodas yra panašus į dabartinio zondo naudojimą. Apvyniokite zondo įžeminimo laidą aplink laidą, perduodantį matuojamą srovę, tada prijunkite įžeminimo spaustuką prie zondo antgalio.

Sukurta įtampa vėl yra proporcinga srovės pokyčio greičiui, todėl jums reikia atlikti tam tikrą matematiką pagal bangos formą (būtent integraciją; dauguma taikymo sričių tai turi meniu „matematika“), kad ją interpretuotumėte kaip srovę.

Kalbant elektra, sutrumpintas zondas iš esmės suformuoja vielos kilpą, kuri veikia kaip srovės transformatorius, kaip parodyta paveikslėlyje.

Išvada

Yra keletas būdų, kaip išmatuoti kintančią srovės bangų formą naudojant osciloskopą. Paprasčiausias yra naudoti srovės šuntą ir matuoti jo įtampą.