- Kako koristiti osciloskop za mjerenje struje
- 1. Korištenje otpornika na šant
- 2. Korištenje trenutne sonde
- 3. Brza i prljava metoda
- Zaključak
Mjerenje struje jednostavan je zadatak - sve što trebate je spojiti multimetar na krug koji želite izmjeriti, a mjerač vam daje čistu vrijednost koju trebate koristiti. Ponekad zapravo ne možete 'otvoriti' krug da biste multimetar stavili u seriju s onim što želite izmjeriti. I ovo se rješava prilično jednostavno - trebate samo izmjeriti napon na poznatom otporu u krugu - tada je struja jednostavno napon podijeljen s otporom (iz Ohmovog zakona).
Stvari se malo zakompliciraju kada želite izmjeriti promjene signala. To je prepušteno brzini osvježavanja (broja uzoraka u sekundi) multimetra, a prosječni čovjek može shvatiti samo toliko promjena na zaslonu u sekundi. Mjerenje izmjenične struje postaje malo jednostavnije ako vaš multimetar ima RMS mjerenje napona (efektivni napon je napon izmjeničnog signala koji bi prenosio istu količinu snage koju bi proizvodila istosmjerna opskrba tog napona). To je strogo ograničeno na periodične signale (kvadratni valovi i slično strogo ne dolaze u obzir, osim ako je RMS mjera "istinita", čak i tada ne postoje jamstva za točnost mjerenja). Većina multimetara također su filtrirani kroz niske propuste, što sprječava mjerenje izmjeničnog napona iznad nekoliko stotina Herca.
Kako koristiti osciloskop za mjerenje struje
Osciloskop popunjava prazninu između ljudske percepcije i stabilnih vrijednosti multimetra - prikazuje svojevrsni naponski-vremenski 'graf' signala, koji omogućuje bolju vizualizaciju promjenjivih signala u usporedbi sa skupom promjenjivih brojeva na multimetru.
Moguće je i mjerenje signala s frekvencijama do nekoliko gigaherca, s obzirom na odgovarajuću opremu. Međutim, osciloskop je uređaj za mjerenje napona visoke impedancije - on ne može mjeriti struje kao takve. Korištenje osciloskopa za mjerenje struja zahtijeva pretvaranje struje u napon, a to se može učiniti na nekoliko načina.
1. Korištenje otpornika na šant
Ovo je možda najjednostavniji način mjerenja struje i o njemu će se ovdje detaljno raspravljati.
Struja za napon pretvarača ovdje je skromni otpornik.
Osnovno znanje govori nam da je napon na otporniku proporcionalan struji koja kroz njega teče. To se može sažeti po Ohmovom zakonu:
V = IR
Gdje je V napon na otporniku, I je struja kroz otpor, a R je otpor otpora, sve u njihovim jedinicama.
Trik je ovdje koristiti vrijednost otpornika koji ne utječe na ukupni krug koji se mjeri, jer pad napona na ranžirnom otporu uzrokuje pad manjeg napona na krugu u kojem je postavljen. otpornik koji je mnogo manji od otpora / impedancije kruga koji se mjeri (deset puta manji u dobroj početnoj točki) kako bi se spriječilo da na struju u mjernom krugu utječe shunt.
Na primjer, transformator i MOSFET u pretvaraču istosmjerne i istosmjerne struje mogu imati ukupan (istosmjerni) otpor nekoliko desetaka milioma, postavljanje velikog (recimo) otpornika od 1Ω rezultiralo bi padom većine napona na šantu (imajte na umu da za otpornika u seriji, omjer napona na otpornicima omjer je njihovih otpora) i otuda veći gubitak snage. Otpor samo pretvara struju u napon za mjerenje, tako da snaga nema korisnog posla. Istodobno, mali otpor (1mΩ) na njemu bi ispustio samo mali (ali mjerljivi) napon, ostavljajući ostatak napona da obavlja koristan posao.
Sada, nakon odabira vrijednosti otpornika, masu sonde možete spojiti na masu kruga i vrh sonde na otpor ranžiranja, kao što je prikazano na donjoj slici.
Ovdje možete upotrijebiti nekoliko lijepih trikova.
Pretpostavimo da vaš razvodnik ima otpor od 100mΩ, tada bi struja od 1A rezultirala padom napona od 100mV, dajući nam 'osjetljivost' od 100mV po pojačalu. To ne bi trebalo uzrokovati probleme ako ste oprezni, ali mnogo puta se 100mV uzima doslovno - drugim riječima, zbunjuje se sa 100mA.
Taj se problem može prevladati postavljanjem postavke ulaza na 100X - sonda već 10 puta slabi, pa dodavanjem još 10X signala vraća se na 1 V po pojačalu, tj. Ulaz se 'pomnoži' s 10. Većina osciloskopa dolazi s ovu značajku mogućnosti odabira ulaznog prigušenja. Međutim, mogu postojati opsezi koji podržavaju samo 1X i 10X.
Još jedna korisna mala značajka je mogućnost postavljanja okomitih jedinica koje se prikazuju na ekranu - V se, između ostalog, može promijeniti u A, W i U.
Stvari se zakompliciraju kad ne možete smjestiti ravan u nisku stranu. Uzemljenje opsega izravno je povezano sa uzemljenjem, pa pod pretpostavkom da je i vaš izvor napajanja uzemljen, spajanjem kopče za uzemljenje sonde na bilo koju slučajnu točku u krugu kratka će ta točka na masu.
To se može spriječiti provođenjem nečega što se naziva diferencijalno mjerenje.
Većina osciloskopa ima matematičku funkciju koja se može koristiti za izvođenje matematičkih operacija na prikazanim valnim oblicima. Imajte na umu da ovo ni na koji način ne mijenja stvarni signal!
Funkcija koju ćemo ovdje koristiti je funkcija oduzimanja koja prikazuje razliku između dva odabrana valna oblika.
Budući da je napon jednostavno razlika potencijala u dvije točke, na svaku točku možemo spojiti po jednu sondu i spojiti kopče uzemljenja na masu kruga, kao što je prikazano na slici.
Prikazivanjem razlike između dva signala možemo odrediti struju.
I ovdje se primjenjuje isti gore korišten trik za prigušivanje, samo ne zaboravite promijeniti oba kanala.
Mane primjene ranžirnog otpornika:
Postoji nekoliko nedostataka u korištenju ranžirnog otpora. Prva je tolerancija, koja može biti čak 5%. To je nešto što se mora uzeti u obzir s određenim poteškoćama.
Drugi je temperaturni koeficijent. Otpor otpornika raste s temperaturom, što rezultira većim padom napona za datu struju. To je posebno loše kod visokonaponskih ranžirnih otpornika.
2. Korištenje trenutne sonde
Gotove strujne sonde (nazvane „strujne stezaljke“; stežu se na žice bez prekida krugova) dostupne su na tržištu, ali ne vidite da ih mnogi hobisti koriste zbog prevelikih troškova.
Te se sonde koriste jednom od dvije metode.
Prva metoda je korištenje navojnom rane oko polukružnim feritne jezgre. Struja u žici, sonda je stegnuta, stvara magnetsko polje u feritu. To zauzvrat inducira napon u zavojnici. Napon je proporcionalan brzini promjene struje. Integrator "integrira" valni oblik i daje izlaz koji je proporcionalan struji. Izlazna skala je obično između 1mV i 1V po pojačalu.
Druga metoda koristi Hall senzor u sendviču između dva ferita polukruga. Hallov senzor proizvodi napon proporcionalan struji.
3. Brza i prljava metoda
Ova metoda ne zahtijeva dodatne komponente osim opsega i sonde.
Ova metoda je slična upotrebi trenutne sonde. Omotajte žicu za uzemljenje sonde oko žice koja nosi struju koja se mjeri, a zatim spojite kopču za uzemljenje na vrh sonde.
Proizvedeni napon je opet proporcionalan brzini promjene struje i morate izvršiti određenu matematičku obradu na valnom obliku (naime integraciju; većina opsega to ima u izborniku 'matematika') kako biste je protumačili kao struju.
Električno govoreći, kratko spojena sonda u osnovi tvori žičanu petlju koja djeluje nekako poput strujnog transformatora, kao što je prikazano na slici.
Zaključak
Postoji nekoliko metoda za mjerenje promjenjivih valnih oblika pomoću osciloskopa. Najjednostavniji je korištenje strujnog šanta i mjerenje napona na njemu.