Articole electronica, kituri, scheme
Carti

Masurarea marimilor electrice

Fiecare aparat de masurare este construit pentru un anumit fel de curent (continuu sau alternativ) si pentru anumite valori maxime de masurat (10 V sau 1 A etc.).

Totusi exista solutii de adaptare a acestor aparate astfel incit sa se poata modifica scarile de masurare. Aceasta operatie poarta denumirea de extinderea domeniului de masurare si poate fi realizata in doua moduri:
• prin folosirea unor rezistoare suplimentare ce se monteaza in serie cu voltmetrul (rezistoare aditionale) sau in paralel cu ampermetrul (sunturi);
• prin folosirea unor transformatoare de masura (recluctoare) numai in curent alternativ.

O marime poate fi masurata cu un aparat de curent continu dupa ce a fost redresata, insa o marime de curent continuu nu poate fi masurata practic, cu un aparat construit special pentru curent alternativ.

De exemplu, cu un aparat magnetoelectric se poate masura o marime de curent continuu, dar nu si de curent alternativ, decit daca acesta este redresat mai intii printr-unelement redresor adaptat, aparatului de masurat.

In schimb, aparatele electrodinamice pot fi folosite atit in curent continuu, cit si in curent alternativ.

Extinderea domeniului de masurare al ampcrmetrelor se obtine prin conectarea in paralel cu instrumentul de masura a unui rezistor sunt care sa permita trecerea curentului suplimentar. Fara a expune rationamentele teoretice asupra acestui subiect vom indica formula, din care in mod practic se poate calcula valoarea suntului.

Sa presupunem ca se dispune de un instrument magnetoelectric care are deviatia maxima pentru o tensiune ele 100 mV sau un curent de 1 mA si se cere masurarea unui curent de maximum 1 A.

In figura 76, a se observa ca ampermetrul se conecteaza in serie cu sursa U si consumatorul C, iar in figura 76, b, modul de legare a suntului in paralel cu ampermetrul. Calculul rezistentei suntului este explicat in figura 76, c; Rs rezulta din curentul care strabate bobina mobila a instrumentului (1 000 mA — 1 mA = 0,999 A). Snntul are valoarea de 0,1001 Ohmi si poate fi construit dintr-un conductor rezistiv, avind diametrul care admite un curent de 1 A fara a se incalzi.Masurarea marimilor electrice 1Se va avea in vedere legarea corecta a suntului la instrument, astfel incit sa suporte intensitatea totala a curentului in cazul deconectarii ampermetrului (fig. 77, a) si nu invers (fig. 77, b), cind ampermetrul este conectat permanent in circuit, iar suntul numai aditional, deoarece daca, din greseala, este deconectat, instrumentul se poate arde.

Iata o alta formula de calculare a rezistentei suntului:Masurarea marimilor electrice 2In care:
Rs este rezistenta suntului in ohmi;
Ra — rezistenta ampermetrului, in ohmi;
n — numarul care indica de cite ori vrem sa marim scara de masurare a instrumentului.

Dupa cum se vede din formula de mai sus, se cere cunoasterea valorii rezistentei interne Ra a ampermetrului respectiv, care de multe ori nu este cunoscuta de catre posesorul instrumentului.

Masurarea marimilor electrice 4

Se va executa un montaj ca in figura 78. Dupa plasarea intrerupatorului in pozitia 1—2 se masoara curentul Iv apoi in pozitia 1—3 se masoara curentul J2. Se inlocuiesc valorile corespunzatoare in formula urmatoare:Masurarea marimilor electrice 5In aceasta formula toate valorile rezistoarelor sint exprimate in ohmi, iar curentii in miliamperi. Rezistoarele R1 si R2 utilizate trebuie sa aiba valori astfel alese incit la conectarea lui R1 acul indicator al miliampermetrului sa se afle cit mai aproape de capatul cu indicatia maxima a scarii, iar la conectarea rezistorului R2, acul indicator al miliampermetrului sa se afle intre indicatia zero a scarii si mijlocul ei. Pentru incercari se poate folosi un potentiometru liniar de 5 … 10 kOhmi si dupa aflarea valorii R1 si R2, se va inlocui cu rezistoare fixe, masurate cu ohmetrul. Precizia masurarii rezistentei Ra depinde ele cunoasterea valorii cit mai exacte a rezistoarelor R1 si R2, de aceea este preferabil sa se utilizeze o cutie cu rezistente etalon de laborator.

Exemplu. Avind un instrument de masura cu scara de masurare pina la 5 mA, se cere extinderea scarii de masurare pina la 100 mA. Care va fi Rs, daca se stie ca rezistenta interna a miliampermetrului este 12 Ohmi?

Se calculeaza numarul n, care arata de cite ori trebuie marita scara de masurare. Se calculeaza in continuare rezistenta suntului.

Masurarea marimilor electrice 6

Extinderea, ctomemului de masurare ai voltmetrului se face prin legarea in scrie cu voltmetrul a unei rezistente aditionale care sa preia caderea de tensiune suplimentara.

Legarea rezistentei aditionale Rd se face in serie cu voltmetrul si in paralel cu consumatorul (fig. 79, a, b). Pentru a expune modul de calcul va fi prezentat un exemplu.

Avind un instrument magnetoelectric cu o deviatie maxima pentru o tensiune de 100 mV la un curent de 1 mA, se cere construirea unui voltmetru care sa indice 100 V. Acest instrument poate fi eleci folosit, ca milivoltmet.ru pentru domeniul 0… 100 mV, sau ca microampermetru intre 0 … 100 uA, dar se cere extinderea scarii pina la 100 V. Formulele de calcul reies din figura 79, c si sint:

Masurarea marimilor electrice 7

Astfel, daca scara arc 100 de diviziuni (0 … 100 mV), folosind o rezistenta aditionala Rd = 99,9 Ohmi, fiecare diviziune va reprezenta un volt.

Masurarea marimilor electrice 8

Ra mai poate fi calculat si cu formula

Rd = (n-1) Rv

in care:
Rd — este rezistenta aditionala cautata, in ohmi;
Rv — rezistenta bobinei mobile a voltmetrului, in ohmi;
n —numarul care arata de cate ori trebuie marita scara de masurare a voltmetrului.

Folosind aceasta formula, trebuie cunoscuta sau calculata valoarea rezistentei interne Rv a voltmctrului. Daca valoarea Rv nu este indicata nicaieri, se poate determina cu ajutorul masurilor si calculelor similare cu cele facute pentru aflarea rezistentei miliampeimetrului (Ra).

Determinarea lui Rd se obtine cu un montaj ca in figura 80. Se plaseaza intrerupatorul pe pozitia 1 — 2 si se masoara valoarea sursei de masurat V1, dupa care in pozitia 1 — 3 se afla valoarea U2. Aceste date se introduc in formula:

Masurarea marimilor electrice 9

In aceasta formula, U1 si U2 sint date in volti, iar R si Rv in kOhmi. Valoarea rezistorului R se alege astfel incii acul indicator al voltmetrului sa se afle in prima jumatate a scarii, iar clasa ei de precizie sa fie cit mai mare.

Cunoscind Rv se poate calcula astfel si consumul de curent al voltmetrului (in miliamperi), folosind urmatoarea formula:

Iv = Uv/Rv

in care termenii sint cunoscuti de mai sus.

Exemplu: Dispunem de un voltmetru cu rezistenta interna Rv = 100 kOhmi si cu scara pina la 100 V (deci cu sensibilitatea de 1 000 Ohmi/V), si se cere construirea unui voltmetru cu care sa se poata masura pina la 300 V. Care este rezistenta aditionala Rd?

Se calculeaza numarul care arata de cite ori trebuie sa fie marita scara de masurare:

N = 300/100 = 3

Se recalculeaza apoi Rd cu formula:

Masurarea marimilor electrice 10

Din cele expuse mai sus se poate trage concluzia ca este, mai practic pentru radioamatori sa posede un voltampermetru cu mai multe scari. In acest scop au fost date exemplele de mai sus ca pe baza lor cei ce nu pot sa-si procure un asemenea instrument universal sa incerce sa realizeze unul cu mijloacele de care dispun.

In incheierea acestui punct reamintim si notiunea, de sensibilitate a unui aparat de masurare a marimilor electrice. Piesa cea mai importanta a aparatului o formeaza instrumentul indicator care este de obicei de tip magnetoelectric (c.u magnet permanent si cadru mobil).

Prin sensibilitatea instrumentului se intelege acea valoare a curentului care produce deviatia acului indicator pina la capatul scarii. In practica, in locul acestei valori a curentului se utilizeaza inversul ei, adica raportul ohmi/volt ( O/V).

De exemplu, daca un instrument are o sensibilitate de 1 mA, numarul de ohmi pe volt va fi:

Masurarea marimilor electrice 11

Pentru masurarile ce se executa in circuitele electronice sint corespunzatoare acele aparate de masura care au cel putin 1 000 Ohmi/V, desi sint de preferat cele cu 10 000 Ohmi /V pina la 20 000 Ohmi /V, deoarece masoara mai precis, neproducind caderi de tensiuni pe Rv.

In continuare, vor fi prezentate citeva scheme simple dupa care radioamatorii pot construi instrumente de masura cu mijloace modeste.

Instrument universal simplu. Avind cunostintele expuse la acest punct si cu oarecare experienta se poate executa aparatul a carui schema este, data in figura 81.

Masurarea marimilor electrice 12

Numarul pieselor este redus, aparatul masurind tensiuni si curenti (voltampermetru) continui si alternativi. Valoarea pieselor este indicata pe schema.

Pentru exercitii, incercati sa verificati, pe baza exemplelor de calcul date, exactitatea valorilor pieselor.

Voltmetru-ohmmetiu simplu pentru curent continuu. Aparatul are 5 domenii de masurare a tensiunilor 5, 50, 100, 250 si 500 V si o scara pentru rezistente de 10 … 50 kOhmi. Valorile rezistoarelor R1, …R5 se pot deduce inmultind raportul Ohmi/V cu tensiunea maxima a gamei de masurare. Astfel pentru scara de 5 V, rezistorul R1 = 1000 X 5 = 5 000 Ohmi.

Tot in acest mod se pot calcula rezistentele aditionale Rd si pentru instrumente de alte sensibilitati (fig. 82).

Masurarea marimilor electrice 13

Rezistoarele R6 si R7 servesc la trimiterea curentului prin instrument in cazul scurtcircuitarii, bornelor de masurare.

Etalonarea se face comparind indicatiile instrumentului cu indicatiile unui instrument corect etalonat. Pentru partea de ohmmetru, rezistorul R7 (bornele de masurare fiind puse in scurtcircuit) serveste la etalonarea lui in functie de tensiunea bateriei.

Voltmetru-electronic. Un voltmetru obisnuit de curent continuu, de tipul celor ce intra in componenta AVO-metrelor, nu poate fi folosit pentru masuraiea tensiunilor din anumite circuite, pentru motivul ca el sunteaza sursa masurata, indicind valori eronate (mai mici) datorita rezistentei interne Rv mici (1000 … 20 000 Ohmi/V).

In schimb, voltmetrele electronice, caracterizate printr-o rezistenta de intrare mare (150 k Ohmi/V) sint cele mai indicate la masuraiea tensiunilor mici, de ordinul milivoltilor in special, deoarece ele “absorb” foarte putin curentul de la sursa (0,5 mA), cu alte cuvinte, nu introduc pierderi. In plus, voltmetrul electronic are o sensibilitate mai marc decit voltmetrele obisnuite, datorita folosirii unui amplificator intercalat intre circuitul de masurare si instrument.

Voltmetrul prezentat in figura 83 are o rezistenta de intrare foarte mare (150 kOhmi), putind masura tensiuni continui pe trei scari 1 V, 10 V si 100 V.

Masurarea marimilor electrice 14

Instrumentul de masura are o sensibilitate de 100 uA (0,1 mA), ceea ce permite ca scala sa sa fie usor gradata in volti. Potentiomctrul R4 serveste pentru corectia gradatiilor in decursul operatiei de etalonare. Axul lui va avea cap taiat pentru reglarea cu surubelnita. Bateria E si rezistoarele R5 si R6 servesc pentru aducerea acului indicator la zero, prin compensarea curentului care trccc prin tranzistor (Ic).

Construit intr-o cutie mica si alimentat cu ajutorul a doua elemente uscate de 1,5 V, aparatul poate servi drept aparat de masurat portabil, apt pentru depanarea radioreceptoarelor tranzistorizate.

Construit in alta varianta, aparatul poate fi adaptat la un instrument obisnuit cu rezistenta interioara de 1 000…5000 Ohmi/V care se transforma astfel intr-un voltmetru electronic cu o rezistenta de circa 100 000 Ohmi/V.

Astfel, folosind un tranzistor T—EFT 307 sau OC 169 si sclmnlind rezistoarele cu altele avind valorile R1 = 10 MOhmihmi pentru 100 V; R2 = 1 MOhmihmi pentru 10 V si R3 = 100 kOhmi pentru 1 V, iar restul montajului raminind neschimbat, tot ansamblul poate fi bransat la intrarea unui voltampermetru conectat pe scara de 0.5…1 mA. Se va afla constanta aparatului pentru scara existenta si marimile se citesc usor.

Microampermetru cu un tranzistor. Orice miliampermetru de 1—2 miliamperi poate fi transformat usor intr-un microampermetru sensibil, capabil sa masoare curentii slabi (IB) din circuitele tranzistoarelor, deoarece acestia sint mult mai amplificati de aparat.

In figura 84 este prezentata schema prin care poate fi sensibilizat un miliampermetru si transformat intr-un microampermetru cu amplificare prin tranzistor.

Semnalul de intrare (de amplificat) se aplica pe baza tranzistorului, iar in circuitul de iesire semnalul apare de ordinul miliamperilor.

Cu potentiometrul de 2 … 5 kOhmi se regleaza limita de scala spre a nu deteriora instrumentul. Etalonarea microampemetrului, respectiv scrierea scalei se face folosind un microampermetru etalonat de fabrica fie folosind curbele caracteristice (IC = fUCE) ale transformatorului respectiv. Valoarea suntului Rs (necesar la etalonare) se stabileste experimental, functie de tranzistorul folosit si de tipul miliampermetrului.

Masurarea marimilor electrice 15

Informativ, de exemplu, daca se aplica in circuitul de baza un curent a carui valoare nu este cunoscuta, insa pe miliampermetrul inseriat in colector un curent, de pilda, 1,5mA, din curbele caracteristice reiese ca valoarea IB este de aproximativ 50 uA. La tel pentru un Ic = 1 mA, IB = 25 uA, iar pentru Ic = 2,5 mA, IB= 75 uA.

Pentru folosirea micro ampermetrului se recomanda aparatul se conecteaza in serie cu circuitul de masurat; se inchide mai intii I2 si apoi I1 dupa intrebuintare se va intrerupe alimentarea cu I1.


Articole din aceasi publicatie
Subscribe
Notify of
guest

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
back to top