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Medida de voltaje
En la práctica de la radioafición, este es el tipo de medida más común. Por ejemplo, al reparar un televisor, los voltajes se miden en puntos característicos del dispositivo, es decir, en los terminales de los transistores y microcircuitos. Si tiene a mano un diagrama de circuito y muestra los modos de transistores y microcircuitos, no será difícil para un maestro experimentado encontrar un mal funcionamiento.
Al construir estructuras autoensambladas, no se puede prescindir de la medición de tensiones. Las excepciones son solo esquemas clásicos, sobre los cuales escriben algo como esto: "Si el diseño se ensambla a partir de piezas reparables, entonces no se requiere ajuste, funcionará de inmediato".
Como regla, estos son circuitos electrónicos clásicos, por ejemplo, multivibrador. Se puede obtener el mismo enfoque incluso para un amplificador de frecuencia de audio, si se ensambla en un chip especializado. Como buen ejemplo, el TDA 7294 y muchos más chips en esta serie. Pero la calidad de los amplificadores "integrados" es pequeña, y los verdaderos conocedores construyen sus amplificadores en transistores discretos y, a veces, en tubos electrónicos. Y aquí es solo que no puedes prescindir de los ajustes y las mediciones de estrés relacionadas.
Cómo y qué medir
Se muestra en la figura 1.
Figura 1
Quizás alguien dirá, dicen, ¿qué se puede medir aquí? ¿Y cuál es el punto de armar una cadena así? Sí, probablemente sea difícil encontrar una aplicación práctica para tal esquema. Y para fines educativos, es bastante adecuado.
En primer lugar, debe prestar atención a cómo está conectado el voltímetro. Como el circuito de CC se muestra en la figura, el voltímetro está conectado de acuerdo con la polaridad indicada en el dispositivo en forma de signos más y menos. Básicamente, esta observación es cierta para el dispositivo puntero: si no se observa la polaridad, la flecha se desviará en la dirección opuesta, en la dirección de la división cero de la escala. Entonces obtenemos algún tipo de cero negativo.
Los dispositivos digitales, multímetros, a este respecto son más democráticos. Incluso si sondas de prueba conectado en polaridad inversa, el voltaje aún se medirá, solo aparecerá un signo menos en la escala antes del resultado.
Otra cosa a tener en cuenta al medir voltajes es el rango de medición del dispositivo. Si el voltaje estimado está en el rango de, por ejemplo, 10 ... 200 milivoltios, entonces la escala del dispositivo corresponde a 200 milivoltios, y es poco probable que medir el voltaje en una escala de 1000 voltios dé un resultado inteligible.
También debe elegir un rango de medición en otros casos. Para un voltaje medido de 100 voltios, un rango de 200V e incluso 1000V es bastante adecuado. El resultado será el mismo. En lo que respecta multímetro moderno.
Si las mediciones se realizan con el viejo dispositivo puntero, para medir el voltaje de 100V, debe seleccionar el rango de medición cuando las lecturas estén en el medio de la escala, lo que permite una lectura más precisa.
Y una recomendación más clásica sobre el uso de un voltímetro, a saber: si se desconoce la magnitud del voltaje medido, entonces las mediciones deben comenzar ajustando el voltímetro al rango más grande. Después de todo, si el voltaje medido es de 1V, y el rango es de 1000V, el mayor peligro está en las lecturas incorrectas del dispositivo. Si resulta lo contrario, el rango de medición es de 1V y el voltaje medido es de 1000, simplemente no se puede evitar comprar un nuevo dispositivo.
Lo que mostrará un voltímetro
Pero, tal vez, volveremos a la Figura 1 e intentaremos determinar qué mostrarán ambos voltímetros. Para determinar esto, tienes que aprovecha la ley de Ohm. El problema se puede resolver en unos pocos pasos.
Primero, calcule la corriente en el circuito. Para hacer esto, es necesario dividir el voltaje de la fuente (en la figura es una batería galvánica con un voltaje de 1.5 V) por la resistencia del circuito.Con una conexión en serie de resistencias, esto será simplemente la suma de sus resistencias. En forma de fórmula, se ve más o menos así: I = U / (R1 + R2) = 4.5 / (100 + 150) = 0.018 (A) = 180 (mA).
Una pequeña observación: si la expresión 4,5 / (100 + 150) se copia en el portapapeles, luego se pega en la ventana de la calculadora de Windows, luego de presionar la tecla "igual", se obtendrá el resultado de los cálculos. En la práctica, se calculan incluso expresiones más complejas que contienen llaves cuadradas y rizadas, grados y funciones.
En segundo lugar, obtenga los resultados de la medición, como la caída de voltaje en cada resistencia:
U1 = I * R1 = 0.018 * 100 = 1.8 (V),
U2 = I * R2 = 0.018 * 150 = 2.7 (V),
Para verificar la exactitud de los cálculos, es suficiente agregar ambos valores resultantes de la caída de voltaje. La suma debe ser igual al voltaje de la batería.
Quizás alguien pueda preguntar: “¿Y si el divisor no es de dos resistencias, sino de tres o incluso de diez? ¿Cómo determinar la caída de voltaje en cada uno de ellos? " De la misma manera que en el caso descrito. Primero debe determinar la resistencia total del circuito y calcular la corriente total.
Después de lo cual esta corriente ya conocida simplemente se multiplica por resistencia de la resistencia correspondiente. A veces tienes que hacer esos cálculos, pero también hay una cosa. Para no dudar de los resultados obtenidos, la corriente en las fórmulas debe sustituirse en amperios y la resistencia en ohmios. Entonces, sin duda, el resultado estará en voltios.
Impedancia de entrada del voltímetro
Ahora todos están acostumbrados a usar dispositivos hechos en China. Pero esto no significa que su calidad sea inútil. Es solo que en Rusia nadie pensó en producir sus propios multímetros, y los probadores de flechas aparentemente olvidaron cómo hacerlo. Es una pena para el estado.
Fig. 2. MultímetroDt838
Érase una vez, las instrucciones para los instrumentos indicaban sus características técnicas. En particular, para voltímetros y probadores de conmutación, esta era la resistencia de entrada, y se indicaba en kiloohmios / voltios. Había dispositivos con una resistencia de 10 K / V y 20 K / V. Estos últimos se consideraron más precisos, ya que el voltaje medido se redujo menos y mostró un resultado más preciso. Lo anterior se puede confirmar en la Figura 3.
Figura 3
La figura muestra divisor de voltaje de dos resistencias. La resistencia de cada resistencia es de 1KΩ, el voltaje de alimentación es de 3V. Es fácil adivinar, aunque no es necesario considerar nada, que en cada resistencia habrá exactamente la mitad del voltaje.
Ahora imagine que las mediciones son realizadas por el dispositivo TL4, que en el modo de medición de voltaje tiene una impedancia de entrada de 10KΩ / V. Con el voltaje indicado en el diagrama, el límite de medición de 3V es bastante adecuado, en el cual la resistencia total del voltímetro será 10 * 3 = 30 (KOhm).
Por lo tanto, resulta que otros 30KΩ están conectados en paralelo con la resistencia con una resistencia de 1KΩ. Entonces la resistencia total cuando se conecta en paralelo será de 999.999 Ohm. Aunque algo más pequeño, pero no por mucho. Por lo tanto, el error del resultado de la medición de voltaje será insignificante.
Si ambas resistencias del divisor tienen un valor nominal de 1 megaohmio, los resultados del cálculo se verán así:
La resistencia total de un voltímetro y resistencia R1 conectados en paralelo será menor que menor y, según el cálculo, será 29.126KΩ. Quien no cree puede, para la práctica, volver a calcular según las fórmulas para la conexión paralela de resistencias.
Corriente total en el circuito divisor: I = U / (R1 + R2) = 3 / (1000 + 29.126) = 0.0029150949446423470012418304464176 (mA).
Los valores de resistencia se sustituyen en kiloohmios, por lo que la corriente resultó en miliamperios. Entonces resulta que el voltímetro mostrará
0.0029150949446423470012418304464176 * 29.126 ≈ 0.085 V.
Y se esperaba la mitad, es decir uno y medio voltios! Si la corriente está en miliamperios, la resistencia está en kilo-ohmios, entonces el resultado se obtiene en voltios. Aunque no de acuerdo con el sistema SI, a veces lo hacen.
Por supuesto, este divisor es poco realista: ¿por qué poner resistencias con una resistencia de 1 megaohmio a un voltaje de solo 3V? O tal vez tal divisor se usa en alguna parte, solo el voltaje debe medirse con un dispositivo completamente diferente.
Por ejemplo, uno de los multímetros chinos más baratos DT838, en todos los rangos de medición de voltaje, tiene una resistencia de entrada de 1 megaohmio, mucho más alta que el dispositivo en el ejemplo anterior. Pero esto no significa en absoluto que los medidores de flecha hayan sobrevivido a su edad. En algunos casos, son simplemente insustituibles.
Medida de voltaje de CA
Todos los métodos y recomendaciones relacionados con la medición de voltaje constante también son válidos para variables: el voltímetro está conectado en paralelo a la sección del circuito, la resistencia de entrada del voltímetro debe ser lo más grande posible, el rango de medición debe corresponder al voltaje medido. Pero al medir voltajes alternos, se deben tener en cuenta dos factores más, que el voltaje constante no tiene. Esta es la frecuencia del voltaje y su forma.
Las mediciones pueden llevarse a cabo mediante dos tipos de instrumentos: un multímetro digital moderno o un probador de puntero "antediluviano". Naturalmente, ambos dispositivos en esta medición están incluidos en el modo de medición de voltajes alternos. Ambos dispositivos están diseñados para medir el voltaje de una forma sinusoidal y, al mismo tiempo, mostrarán valor eficaz.
El voltaje efectivo U es 0.707 del voltaje de amplitud Um.
U = Um / √2 = 0.707 * Um, de donde se puede concluir que Um = U * √2 = 1.41 * U
Un ejemplo general es apropiado aquí. Al medir el voltaje de CA, el dispositivo mostró 220 V, lo que significa que el valor de amplitud según la fórmula es
Um = U * √2 = 1.41 * U = 220 * 1.41 = 310V.
Este cálculo se confirma cada vez que el voltaje de la red se rectifica mediante un puente de diodos, después del cual hay al menos un condensador electrolítico: si mide el voltaje constante en la salida del puente, el dispositivo mostrará solo 310V. Esta cifra debe recordarse, puede ser útil en el desarrollo y reparación de fuentes de alimentación conmutadas.
La fórmula indicada es válida para todas las tensiones si tienen una forma sinusoidal. Por ejemplo, después de un transformador reductor hay un cambio de 12 V. Luego, después de enderezar y suavizar el condensador, obtenemos
12 * 1.41 = 16.92 casi 17V. Pero esto es si la carga no está conectada. Cuando la carga está conectada, el voltaje de CC caerá a casi 12V. En el caso de que la forma del voltaje sea diferente a la onda sinusoidal, estas fórmulas no funcionan, los dispositivos no muestran lo que se esperaba de ellos. A estos voltajes, las mediciones son realizadas por otros instrumentos, por ejemplo, un osciloscopio.
Otro factor que afecta las lecturas del voltímetro es la frecuencia. Por ejemplo, el multímetro digital DT838, según sus características, mide tensiones alternas en el rango de frecuencia de 45 ... 450 Hz. Un poco mejor en este sentido es el viejo probador de puntero TL4.
En el rango de voltaje de hasta 30V, su rango de frecuencia es de 40 ... 15000Hz (se puede usar casi todo el rango de sonido al sintonizar amplificadores), pero con un aumento en el voltaje, la frecuencia permisible disminuye. En el rango de 100V es 40 ... 4000Hz, 300V 40 ... 2000Hz, y en el rango de 1000V es solo 40 ... 700Hz. Aquí hay una victoria indiscutible sobre un dispositivo digital. Estas cifras también son válidas solo para tensiones sinusoidales.
Aunque a veces no se requieren datos sobre la forma, frecuencia y amplitud de los voltajes alternos. Por ejemplo, ¿cómo determinar si el oscilador local de un receptor de onda corta funciona o no? ¿Por qué el receptor no "atrapa" nada?
Resulta que todo es muy simple, si usa un dispositivo puntero. Es necesario encenderlo a cualquier límite para medir voltajes alternos y con una sonda (!) Toque los terminales del transistor del oscilador local. Si hay oscilaciones de alta frecuencia, entonces son detectadas por los diodos dentro del dispositivo, y la flecha se desviará a alguna parte de la escala.
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