Електричні вимірювальні прилади (омметр, амперметр, вольтметр)

Для кожного любителя, студента з електрики, електроніки та суміжних галузей мрія - мати власні вимірювальні прилади. У деяких випадках слухачі набувають інструменти дуже низької якості, які замість того, щоб допомагати їм вчитися, ускладнюють несправності або показують помилкові вимірювання.  

В інших випадках учні отримують дуже якісні інструменти, але, не маючи досвіду, вони встановлюють неправильні зв’язки, що призводить до невідповідності інструменту або його відмови. У цій статті ми продемонструємо правильне використання, застосування та перевірку його калібрування.

Що таке електричні вимірювальні прилади?

Для проведення дослідження електричних сигналів ми повинні їх виміряти і, звичайно, записати. Для кожного, хто хоче аналізувати ці явища, дуже важливо мати надійні електричні вимірювальні прилади.
Вимірювання проводяться на основі електричних параметрів відповідно до їх властивостей, таких як тиск, витрата, сила або температура. У цій статті ми присвятимо себе вивченню вимірювальних приладів для найпоширеніших основних параметрів, таких як:

• Омметр.
• Амперметр.
• Вольтметр.

Що таке омметр?

Це прилад для вимірювання електричного опору. Використання зв'язок між різницею потенціалів (напруга) та інтенсивністю електричного струму (ампер), розробленою за законом Ома.

До речі, можливо, ти хочеш побачити пізніше Що говорить закон Ома та його таємниці?

Аналоговий омметр:

Використовуйте гальванометр, який є вимірювачем електричного струму. Це працює як перетворювач, приймаючи електричний струм з постійною напругою, викликаючи зміни в покажчику, що вказує на вимірювання через співвідношення, яке обчислюється Закон Ома. (Див. Статтю закону Ома). Дивіться малюнок 2

Цифровий омметр:

У цьому випадку ви не використовуєте гальванометр, а використовуєте a зв'язок з дільником напруги (який залежить від масштабу) та отримання сигналу (аналоговий / цифровий), приймаючи значення опору Закон відносин Ома. Див. Малюнок 3

Підключення омметра:

Омметр підключений паралельно навантаженню (див. Малюнок 4), рекомендується, щоб наконечник приладу знаходився в оптимальних умовах (Сульфатні або брудні наконечники спричиняють помилку вимірювання). Важливо зазначити, що подача різниці потенціалів здійснюється внутрішньою батареєю приладу.

Кроки для правильного вимірювання за допомогою електричних вимірювальних приладів:

Для отримання кращих результатів вимірювань рекомендуємо виконати такі дії:

Перевірка калібрування та випробувального кабелю:

В аналогових приладах було виконано калібрування та перевірку наконечників, але в цифрових приладах, які теоретично є автоматичними, існують фактори, що це калібрування може, замість автоматизації (якщо все не правильно), спричинити відхилення або помилку у вимірах. Ми рекомендуємо проводити кожен раз, коли нам потрібне вимірювання, перевіряти калібрування приладу:

Перевірка підказки:

Цей крок є дуже простим, але елементарним для отримання показань з меншим похибкою (ми рекомендуємо робити це часто), вони складаються лише зі з’єднання кінчиків приладу, що примушує вимірювати +/- 0 Ом, як показано на малюнку 5

Слід підкреслити, що отримання в результаті цього Калібрування 0 Ом є ідеальним, слід пам’ятати, що для вимірювальних наконечників використовуються мідні кабелі (теоретично відмінні провідники), але на практиці всі провідники мають певний опір, як і наконечники (вони зазвичай виготовляються з нержавіючої сталі, а професійні - мідна срібна ванна), однак вони не виправдовують результат, що перевищує 0.2 Ом +/- відсоток (%) точності зчитування приладу.
Для отримання високого значення ми рекомендуємо: очистіть наконечники, перевірте калібрування приладу та найбільш критичну точку, стан акумулятора приладу.

Перевірка калібрування приладу:

Для цього тесту ми рекомендуємо мати стандарт, наприклад, резистор 100 Ом з допуском не більше +/- 1%, іншими словами:
R Макс = 100 Ом + (100 Ом x 0.01) = 101 Ом
R min = 100 Ом - (100 Ом x 0.01) = 99 Ом
Тепер, якщо в цей момент ми додамо помилку зчитування приладу (це залежить від марки та якості омметра), зазвичай цифровий прилад моделі Fluke 117 за шкалою автоматичного діапазону (0 - 6 МОм) становить +/- 0.9% [ 2], тож ми можемо мати наступний спектр заходів:
R Макс = 101 Ом + (101 Ом x 0.009) = 101,9 Ом
R min = 99 Ом - (99 Ом x 0.009) = 98,1 Ом
Звичайно, цей результат є відносним, оскільки екологічні умови (дуже важливий момент для калібрування зі стандартами) та нульова похибка не враховувались, але, незважаючи на всі ці фактори, ми повинні мати приблизне значення до стандарту.
Якщо ви не використовуєте прилад з автоматичним вимірюванням дальності, бажано розмістити його в діапазоні вимірювань, найближчому до стандарту.

На рисунку 6 ми бачимо 2 мультиметри (це все-в-одному прилад), в цьому випадку fluke 117 має автоматичну дальність і UNI-T UT38C потрібно вибрати шкалу, найближчу до шаблону. Наприклад, мультиметр марки UNI-T модель UT-39c [3] для цієї перевірки рекомендується 200 Ом

Запобіжні заходи при використанні омметра як електричного вимірювального приладу:

Для правильного використання цього вимірювального приладу ми рекомендуємо такі пункти:

1. Для проведення вимірювань за допомогою омметра потрібно відключити джерела живлення.
2. Як це вже було докладно описано в попередньому пункті, перед вимірюванням необхідно провести перевірку контрольних відведень та перевірку калібрування.
3. Щоб отримати правильне вимірювання, доцільно від'єднати принаймні одну клему опору або компонента, уникаючи тим самим паралельного імпедансу.

Це може вас зацікавити: Сила закону Ватта

Що таке амперметр?

Амперметр використовується для вимірювання інтенсивності електричних струмів у гілці або вузлі електричного кола.

Аналоговий амперметр:

Амперметри мають внутрішній опір, який називається шунтом (RS), як правило, він нижчий за 1 Ом з високою точністю, він має на меті зменшити інтенсивність електричного струму вузла, що з'єднується паралельно з гальванометром. Дивіться малюнок 7.

Цифровий амперметр:

Як і паралельний амперметр, він використовує опір шунту, пропорційний масштабу, але замість гальванометра виконується збір сигналу (аналоговий / цифровий), як правило, він використовує фільтри низьких частот, щоб уникнути шуму.

Кроки для правильного вимірювання за допомогою амперметра як електричного вимірювального приладу:

• Амперметр послідовно підключений (за допомогою перемички) до навантаження, як показано на малюнку 9

• Бажано здійснювати з’єднання з вимкненим джерелом живлення, розміщуючи амперметр на максимальній шкалі та опускаючи шкалу до досягнення рекомендованої шкали.
• Завжди рекомендується перевіряти стан акумулятора та запобіжників перед тим, як вживати будь-які заходи.

Заходи безпеки при використанні амперметра як електричного вимірювального приладу:

• Важливо пам’ятати, що амперметр паралельно залежить від опору шунтування, іншими словами, теоретично внутрішній імпеданс, як правило, дорівнює 0 Ом (на практиці це залежатиме від масштабу), але, як правило, він менше 1 Ом, тому його ніколи не слід підключати в PARALLEL.
• Дуже важливо перевірити захисний запобіжник і ніколи не встановлювати значення вище рекомендованого.

Що таке вольтметр?

El Вольтметр Це прилад, що використовується для вимірювання різниці потенціалів між двома точками електричного кола.

Аналоговий вольтметр:

Він складається з гальванометра з послідовним опором, де його значення буде залежати від обраного масштабу, див. Малюнок 10

Цифровий вольтметр:

Цифровий вольтметр має той самий принцип, що і аналоговий вольтметр, різниця полягає в тому, що гальванометр замінюється опором, що робить ланцюг дільника напруги пропорційним співвідношенням.

Підключення вольтметра:

Теоретично вольтметри мають високий імпеданс, вони, як правило, нескінченні, на практиці вони мають в середньому 1 МОм (звичайно, це змінюється залежно від масштабу), їх з'єднання паралельно, як показано на малюнку 12

Кроки для правильного вимірювання за допомогою вольтметра як електричного вимірювального приладу:

A. Завжди розміщуйте вольтметр на найвищій шкалі (для захисту) і поступово опускайте до найближчої шкали, що перевищує вимірювання.
B. Завжди перевіряйте стан акумулятора приладу (при розрядженому акумуляторі це видає помилки вимірювання).
C. Перевірте полярність випробувальних провідників, рекомендується дотримуватися кольору випробувальних відведень (+ Червоний) (- Чорний).
D. У разі від’ємних значень рекомендується закріпити його на (-) або заземленні ланцюга та змінити контрольний провід (+).
E. Перевірте, чи бажаним вимірюванням напруги є постійний (постійний струм) або змінний (змінний струм).

Запобіжні заходи при використанні вольтметра як електричного вимірювального інструменту:

Вольтметри, як правило, мають відносно високу шкалу (600 В - 1000 В), завжди починають читати за цією шкалою (змінного / постійного струму).
Ми пам’ятаємо, що вимірювання проводяться паралельно (послідовно це призведе до розриву ланцюга) див. тему закону Ома.

Остаточні рекомендації щодо електричних вимірювальних приладів

Будь-якому фанатику, студенту чи техніку в галузі електроніки, електроенергії важливо знати, як користуватися вимірювальними приладами, їх калібрування необхідна для проведення діагностики та технічних оцінок. У тому випадку, якщо ви використовуєте мультиметр як завжди виконайте перевірку калібрування омметра, оскільки в цих приладах (всі в одному) всі параметри якимось чином пов'язані, наприклад (акумулятор, наконечники, амперметри та вольтметр для вимірювання змінних опору серед інших).

Використання тестової схеми для електричних вимірювальних приладів Омметра, Амперметра та Вольтметра необхідне, щоб робити це постійно, оскільки наш досвід цього не робить, і, на жаль, якщо прилад виведений з калібрування, це може дати нам помилкові сигнали про несправності або помилки зчитування.

Ми сподіваємось, що ця вступна стаття до цієї теми буде корисною, ми чекаємо ваших коментарів та сумнівів.