Medida actual

Medida de corriente DC

En tecnología electrónica, a menudo es necesario medir corrientes directas. Aparentemente, por esta razón, muchos multímetros, en su mayoría baratos, solo pueden medir corriente continua. El rango de medición de la corriente alterna es en algunos modelos de multímetros, que son más caros, pero estas indicaciones solo se pueden confiar si la corriente tiene una forma sinusoidal y la frecuencia no supera los 50 Hz.

Requisitos del amperímetro

Cualquier dispositivo de medición se considera bueno si no introduce distorsiones en la cantidad medida, o más bien, introduce, pero lo menos posible. Para un voltímetro, esta es una alta impedancia de entrada, ya que está conectada en paralelo con una sección del circuito. Es apropiado recordar aquí que con una conexión paralela, la resistencia total de la sección disminuye.

El amperímetro está incluido en el corte del circuito., por lo tanto, para él, una calidad positiva, a diferencia de un voltímetro, se considera solo una baja resistencia interna. Además, cuanto más pequeño, mejor, especialmente cuando se miden corrientes bajas, tan inherentes a los circuitos electrónicos. El proceso de medición actual se muestra en la Figura 1.

El diagrama muestra un circuito eléctrico simple que consta de una batería galvánica y dos resistencias, adecuado solo para realizar experimentos de medición de corrientes. En primer lugar, debe prestar atención a la polaridad del dispositivo, debe coincidir con la dirección de la corriente, que se indica mediante flechas.

La figura muestra un dispositivo puntero que no se mostrará en la dirección opuesta. Para un multímetro digital, la dirección de la corriente no importa. Si está conectado incorrectamente, simplemente mostrará un signo menos, y el conflicto se resolverá al respecto. Los matemáticos dirían que se mide el módulo de un número, parece que ese es el nombre del número sin signo.

Figura 1Proceso de medición actual

Lo que mostrará el amperímetro

Para un circuito tan simple, no es difícil calcular la corriente, será 0.018A o 18mA. Al mismo tiempo, la figura muestra que un miliamperímetro en el mismo circuito está conectado en tres puntos diferentes. De acuerdo con las leyes de la física, sus lecturas serán exactamente las mismas, porque cuántos electrones "fluyen" del más de la batería, el mismo número regresa, pero después de un "menos". Y el camino para todos estos electrones es el mismo: son cables de conexión, resistencias y, si están conectados, miliamperímetros.

La Figura 2 muestra un diagrama de un receptor de dos transistores del libro de M.M. Rumyantsev "50 circuitos de receptores de transistores" (1966).

Figura 2Circuito receptor de doble transistor

En aquellos días, los circuitos en los libros iban acompañados de descripciones detalladas y métodos de su ajuste. A menudo se recomendaba medir corrientes en secciones específicas del circuito, generalmente las corrientes de colector de los transistores. Los lugares para medir corrientes se muestran en el diagrama con una cruz. En este punto, por supuesto, se conectó un miliamperímetro al espacio del conductor, y al seleccionar el valor de la resistencia marcada con un asterisco, se seleccionó la corriente indicada inmediatamente en el diagrama.

Errores en la medición de corrientes

Las Figuras 3 y 4 muestran el circuito más simple, una batería, una resistencia y un multímetro. Según la ley de Ohm, es fácil calcular que la corriente en este circuito será

I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A o 150mA.

Si observa detenidamente ambas figuras, resulta que las lecturas de los dispositivos son diferentes, aunque nada ha cambiado en los esquemas, si se les puede llamar así. En la Figura 3, las lecturas son totalmente consistentes con el cálculo de Ohm.

Figura 3. Mediciones corriente en el simulador de programa Multisim

Pero en la Figura 4 se redujeron ligeramente, es decir, 148.515 mA. La pregunta es, ¿por qué? Después de todo, nada ha cambiado en el circuito, la fuente es la misma y la resistencia no se ha vuelto más o menos.

Figura 4. Mediciones corriente en el simulador de programa Multisim

El hecho es que cualquier propiedad del multímetro se puede cambiar, lo que se hace haciendo clic en el botón "Opciones".En este caso, se cambió la resistencia de entrada del amperímetro: en la Figura 3 era 1n & # 8486; y en la Figura 4 se aumentó a 100mΩ, o solo 0.1Ω. Este ejemplo se proporciona para demostrar cómo las propiedades de un instrumento de medición afectan el resultado. En este caso, un amperímetro.

Intentemos aumentar la corriente 10 veces en este circuito. Para hacer esto, es suficiente reducir el valor de la resistencia también en 10 veces, luego es fácil calcular que el amperímetro mostrará uno y medio amperios. Si se considera que la impedancia de entrada es 1nΩ, como en la Figura 3, el resultado será 1.5A, lo cual es completamente consistente con el cálculo de Ohm.

Si utiliza el botón "Parámetros" mencionado anteriormente para hacer que la resistencia del amperímetro sea de 0.1Ω, entonces en la escala del dispositivo puede ver 1,364A. Por supuesto, 0.1Ω es un poco demasiado grande para un amperímetro real, y 1nΩ probablemente solo ocurre en el programa: el simulador aún puede ver cómo la resistencia interna del dispositivo afecta el resultado de la medición. En general, haciendo tales mediciones, uno debe descubrir inmediatamente "en la mente" al menos el orden del resultado. Pero debe comenzar con un rango obviamente mayor en el dispositivo.

Este es el caso cuando se miden corrientes en un programa de simulador, donde todo se configura deliberadamente para lograr mejores resultados. Todas las partes con tolerancias mínimas, las impedancias de entrada de los dispositivos también son ideales, la temperatura ambiente es de 25 grados. Pero, como se acaba de mostrar, los parámetros de los dispositivos, las partes e incluso la temperatura se pueden configurar a petición del usuario.

Mediciones con este instrumento

En la vida real, no todo es tan sencillo. Resistencias anchas puede tener tolerancias de, por regla general, ± 5, 10 y 20 por ciento. Por supuesto, hay resistencias con tolerancias de una décima de porcentaje, pero se usan solo donde es realmente necesario, y en absoluto en equipos de uso generalizado cerca de cada transistor y cerca de cada microcircuito.

Se supone que los experimentos de medición de corrientes se realizan con resistencias con una tolerancia del 5%. Luego, en el valor nominal (lo que está escrito en la caja de la resistencia), por ejemplo, 10KΩ, una resistencia con una resistencia en el rango de 9.5 ... 10.5KΩ puede caer debajo del brazo. Si dicha resistencia está conectada a una fuente de voltaje, por ejemplo 10V, entonces al medir corrientes, puede obtener valores en el rango de 1.053 ... 0.952mA, en lugar del esperado 1mA. Se obtendrá una extensión aún mayor al usar resistencias con una tolerancia del 10 o 20 por ciento.

Y se pueden obtener resultados absolutamente sorprendentes si estos experimentos se realizan con batería. El circuito es exactamente el mismo que en las Figuras 3 y 4. Es tan simple que puede prescindir por completo de placas de circuito impreso y de soldadura, hacer todo simplemente con giros o simplemente sostenerlo en sus manos.

Calculemos qué debería resultar, qué debería mostrar el dispositivo. Se sabe que el voltaje de la batería es de 1.5V, resistencia 10Ω. Entonces, de acuerdo con la ley de Ohm, I = U / R = 1.5 / 10 = 0.15A o 150mA.

En mediciones reales, en lugar de los 150mA esperados, el dispositivo mostró 98.3mA. Incluso si suponemos que la resistencia está atrapada con una tolerancia del 20 por ciento, I = U / R = 1.5 / 12 = 0.125A o 125mA.

¡No será suficiente! ¿A dónde fue todo? En nuestro caso, la batería "muerta" resultó ser la culpable. Durante la operación, perdió parte de la carga y su resistencia interna aumentó. Además de la resistencia de la resistencia externa, la resistencia interna hizo su "contribución factible" a la distorsión del resultado de la medición. Fueron estas circunstancias las que llevaron al hecho de que las lecturas del dispositivo estaban, por decirlo suavemente, muy lejos de las esperadas.

Por lo tanto, al tomar mediciones en circuitos electrónicos, se debe tener mucho cuidado, la precisión tampoco será superflua. Las cualidades directamente opuestas a las que acabamos de mencionar conducen a resultados desastrosos. Los instrumentos de medición pueden quemarse, los dispositivos pueden desarrollarse o repararse también y, en algunos casos, incluso recibir una descarga eléctrica. Para evitar decepciones de tales casos, una vez más podemos recomendar recordar precauciones de seguridad.

Boris Aladyshkin