|
|
|
|
|
Co mierzyć?
W elektronice jak i we wszystkim, co jest związane z elektrycznością, dokonujemy podstawowych pomiarów, napięcia, prądu i oporności. Bardziej zaawansowane pomiary obejmują pomiary częstotliwości, okresu, mocy, harmonicznych, przesunięć fazowych, badanie przebiegów za pomocą oscyloskopu i wiele innych. Wymienione przykłady obejmują tylko wąski zakres pomiarów.
Przyrządy pomiarowe - uniwersalne, do pomiaru napięcia, prądu, oporności, pojemności, wzmocnienia tranzystorów, sprawdzania diod, ciągłości obwodów itp.
W warsztacie każdego elektronika musi się znaleźć miernik uniwersalny. Mierniki te, najprościej, dzielimy na wychyłowe (analogowe) i cyfrowe.
Różnice w budowie i zasadzie działania są znaczne, ale mierzą te same wielkości elektryczne.
Pomiar napięcia - V - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość mierzymy woltomierzem. Przyrząd ( woltomierz ) wpinamy do układu, zawsze równolegle do elementu na którym mierzymy napięcie. Przykłady włączenia woltomierza przy pomiarze napięcia stałego i zmiennego pokazane są na rys. 1 i 2.
|
|
|
|
|
|
Pomiar prądu - A - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość mierzymy amperomierzem. Przyrząd ( amperomierz ) wpinamy do układu, zawsze szeregowo z elementem, przez który płynie mierzony prąd. Przykłady włączenia amperomierza przy pomiarze prądu stałego i zmiennego pokazane są na rys. 3 i 4.
|
|
|
|
|
|
Pomiar rezystancji - - tą wielkość mierzymy omomierzem. Pomiaru dokonujemy bezpośrednio na elemencie (rezystorze) - pamiętać należy, że pomiar rezystora wlutowanego w płytkę razem z innymi elementami może dawać wskazania odbiegające od faktycznej wartości (rys. 5).
|
|
|
Pomiar pojemności - C - tą wielkość mierzymy miernikiem pojemności. Pomiaru dokonujemy bezpośrednio na elemencie - kondensatorze (rys. 6)
|
|
|
Uwagi dotyczące przyrządów pomiarowych:
W praktyce amatorskiej, najczęściej używanym przyrządem jest miernik uniwersalny (wychyłowy) lub cyfrowy, częściej nazywany multimetrem. Sama nazwa wskazuje co możemy znaleźć w obudowie z ustrojem lub wyświetlaczem. Zazwyczaj taki miernik jest "kombajnem" wyposażonym w woltomierz, amperomierz, omomierz oraz dodatkowe "gadżety" do pomiaru, pojemności, tranzystorów, częstotliwości, temperatury i oczywiście buzzer. Obsługa tych mierników nie jest skomplikowana, najczęściej na obudowie zobaczymy: dwa lub cztery gniazda , przełącznik zakresów, wskaźnik i ewentualnie dodatkowe gniazda do pomiaru kondensatorów, tranzystorów oraz temperatury. Informacje jakimi parametrami dysponuje nasz miernik, znajdziemy w instrukcji obsługi. Gorzej kiedy instrukcji nie posiadamy, wtedy musimy nasz przyrząd dokładnie obejrzeć i zorientować się jakie parametry mierzy, jakie ma zakresy pomiarowe, do czego służy jakie pokrętło i gniazdo itd. Generalnie należy przyjąć że nasz przyrząd mierzy:
Multimetry cyfrowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresach 200mV, 2V, 20V, 200V , 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresach 2V, 20V, 200V, 700V
- prąd stały ( DC ) w zakresach 2mA, 20mA, 200mA, 20A
- prąd zmienny ( AC ) w zakresach 200mA, 20A
- oporność w zakresach 200, 2k, 20k, 200k, 2M, 20M, 200M
- pojemność w zakresach 2000pF, 20nF, 0,2µF, 2µF, 20µF
- współczynnik wzmocnienia tranzystorów w zakresie od 0 do 1000
- temperaturę w zakresie od 0 do 200 stopni °C
Mierniki uniwersalne - wskazówkowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresie od 0 do 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresie od 0 do 1000V
- prąd stały ( DC ) w zakresie od 0 do 500mA ( 10A )
- prąd zmienny ( AC ) w zakresie od 0 do 3A ( 10A )
- oporność w zakresie 0W do 20M - pojemność w zakresie 2nF do 2µF
Istotna, jest wiedza jaką oporność wejściową ma nasz miernik. I tak, mierniki wychyłowe - uniwersalne o klasie dokładności pomiaru 1,5 ; 2,5 , dla napięć stałych, oporność wewnętrzna wynosi 20k - 100 k/V , dla napięć zmiennych średnio 1k/V. Mierniki cyfrowe ( multimetry ) dla napięć stałych i zmiennych, oporność wejściowa wynosi ok. 10M/V.
Jak działa woltomierz i amperomierz?
W ostatnim czasie dostałem kilka pytań na moja skrzynkę pocztową i wśród nich między innymi pytanie dotyczące różnicy w budowie pomiędzy woltomierzem a amperomierzem. Niby banalne, a jednak bardzo istotne.
|
|
|
Zaczniemy od woltomierza. Jak już wiemy ( a będę to powtarzał do znudzenia ) woltomierz wpinamy do układu równolegle. Takie włączenie wynika z konstrukcji tego miernika (patrz rys. 7).
W podstawowy skład każdego woltomierza wchodzą: amperomierz i opornik dodatkowy Rd - szeregowy. Amperomierz ( ustrój ) ma zazwyczaj małą oporność wewnętrzną ( im mniejszy prąd jest wymagany do pełnego wychylenia miernika, tym większa jest oporność cewki ustroju - używa się cieńszego drutu do jej nawinięcia ), aby wywołać jego pełne wychylenie należy spowodować przepływ prądu o wartości maksymalnej dla danego typu ustroju np. 100uA. Przepływający prąd, wytwarza pewien spadek napięcia na cewce ustroju. Aby można było dokonywać pomiaru większych napięć od wartości spadku napięcia na ustroju, musimy szeregowo z amperomierzem włączyć opornik dodatkowy. Wartość tego opornika musi być tak dobrana aby uzyskać odpowiedni spadek umożliwiający pełne wychylenie ustroju. Najprościej możemy to ująć analizując wzór:
|
|
|
|
|
|
gdzie:
- Rd - oporność opornika dodatkowego;
- U1 - napięcie mierzone;
- Um - spadek napięcia na ustroju;
- I - prąd amperomierza
Aby bardziej przybliżyć sprawę założymy:
- mamy miernik o prądzie I = 100µA;
- pełne wychylenie - wytwarza spadek napięcia na ustroju wynoszący
Um = 10mV;
- napięcie mierzone U1 = 10V;
Rd = 10V - 10 mV/100µA Rd = 9,99V/100µA
Rd = 99,9 [k]
|
|
|
A teraz amperomierz - włączamy go do układu zawsze szeregowo. Podstawowa konstrukcja zawiera w sobie dwa elementy, ustrój pomiarowy i opornik równoległy Rb, zwany potocznie bocznikiem. Układ obrazuje rysunek 8. Zasada pracy opiera się na podstawowym prawie (I prawo Kirchhoffa) algebraicznej sumy prądów wypływających z węzła i sumy prądów dopływających do węzła ( patrz rys. 9). Z rysunku jasno wynika że, przy pomiarze dużych prądów, znacznie przekraczających wartość prądu potrzebnego do wychylenia ustroju, znaczna jego część musi przepływać przez opornik Rb.
Zilustrujemy to na przykładzie - zakładamy:
- prąd ustroju pomiarowego I1 = 100µA;
- prąd pomiaru I = 0,5A;
I2 = I - I1 ; I2 = 0,5 [A] - 100 [µA] ;
I2 = 0,499 [A]
Pozostaje jeszcze do omówienia zasada pomiaru prądu przez multimetry cyfrowe. Młodzi adepci elektroniki zadadzą pewnie pytanie w rodzaju: "...przecież tam nie ma ustroju pomiarowego, to jak rozdzieli się prąd?" I tutaj dotykamy sedna pomiaru. Jak wiemy w większości multimetrów operujemy napięciem na wejściu przetwornika pomiarowego np. popularnej kostki 7107 ( min. zakres napięcia wejściowego to 200mV ). Jak zatem dokonywany jest pomiar prądu? Poprzez pomiar spadku napięcia na opornikach dodatkowych. Prąd wejściowy przetwornika jest tak mały, że praktycznie pomijalny, jeżeli do wejścia przetwornika dopniemy równolegle rezystor o znanej wartości to przepływający przez niego prąd wywoła na nim spadek napięcia, który zmierzymy naszym przetwornikiem.
|
|
|
Wpływ oporności wewnętrznej mierników na pomiary napięcia i prądu
Co to jest oporność wewnętrzna przyrządu? Jak już wiemy, dokonując pomiaru, nasz przyrząd włączamy do układu w ściśle określony sposób. W tym momencie musimy sobie zdawać sprawę z tego, co nasz przyrząd spowoduje w działającym urządzeniu, problem ten dotyczy nie tylko miernika uniwersalnego ale też innych przyrządów pomiarowych. I tu właśnie pojawia się temat oporności wewnętrznej. Dokonując pomiaru napięcia stałego, w zasadzie problem jakby znika w przypadku stosowania multimetru, gdzie oporność wejściowa wynosi np. 10M/V, ale nie bez znaczenia jest kiedy stosujemy do pomiaru miernik wychyłowy, średniej klasy, i tutaj oporność wejściowa waha się w granicach od 1k/V do 100k/V.
W czym tkwi problem? Posłużmy się wirtualnym przykładem: mierzymy napięcie między bramką tranzystora, a minusem zasilania jak na rys. 10. Zakładamy, że R1 = R2 = 100k i napięcie zasilania wynosi 10V. Na "oko" widać, że napięcie bramki powinno wynosić połowę napięcia zasilania, czyli 5V. Nasz miernik (woltomierz) ustawiamy na zakres pomiaru 10V. Kiedy do pomiaru użyjemy miernika o oporności wejściowej 10M/V, to na zakresie pomiaru 10V, mamy oporność wejściową miernika około 100M. Taka oporność w naszym przypadku nie spowoduje błędnych wskazań wynikających z równoległego połączenia miernika i rezystora R2 (ile wynosi wypadkowa oporność wynikająca z równoległego połączenia multimetru i rezystora R2, pozostawiam do samodzielnego wyliczenia - podpowiedź jak to zrobić znajdziesz tutaj ). Co innego, gdy do pomiaru zastosujemy miernik o oporności wejściowej np. 10k/V. Wtedy nasza oporność wypadkowa, wyniesie 50k. Czy taka wartość oporności spowoduje błąd pomiaru? , odpowiedź brzmi: tak, uzasadnijmy nasze rozumowanie opierając się na przykładzie z rys. 10. Poniżej jest już wyprowadzony wzór na mierzone napięcie ale jeśli ktoś nie wie jak to wyliczyć to warto sobie przypomnieć co to takiego dzielnik napięcia.
|
|
|
|
|
|
Różnica pomiędzy napięciem faktycznym (5V), a zmierzonym wynosi, 1,7V !. Błąd pomiaru 34%.
Oczywiście, ten przykład ma na celu uzmysłowić nam jakich wyników możemy się spodziewać po pomiarach dokonanych miernikami o małej oporności wewnętrznej. Mógłby ktoś powiedzieć, można przełączyć przyrząd na wyższy zakres i wtedy jego oporność będzie większa, zgoda, ale dokładność odczytu będzie "mizerna". Starajmy się zawsze stosować, do pomiaru napięć, przyrządy o jak największej oporności wewnętrznej i pamiętajmy, woltomierz włączamy do układu zawsze równolegle.
A jak się ma sprawa z pomiarem prądu? Wiemy już że amperomierz wpinamy do układu zawsze szeregowo i ma on bardzo małą oporność wewnętrzną, niemal pomijalną, rzędu ułamków oma. Pamiętajmy, że nie bez znaczenia są przekroje przewodów pomiarowych, wyobraźmy sobie ciągły pomiar prądu 10A za pomocą naszych cieniutkich przewodzików od miernika, po chwili będą gorące jak diabli że nie wspomnę o spadku napięcia na nich. A jak mierzymy prądy w układach elektronicznych np. naszych pięknie zmontowanych płytkach drukowanych?, przecież nie zawsze możemy lub chcemy przerwać ścieżki na płytce, lub nawet fizycznie, nie mamy tego jak zrobić. Czy nie ma wyjścia z tej sytuacji? Jest, mierzymy spadki napięć. Zilustrujemy to na przykładzie, rys. 11.
Zakładamy w naszym przykładzie:
- napięcie zasilania Uz = 10V;
- rezystor emiterowy R4 = 82
Chcemy zmierzyć prąd emitera tranzystora (prąd który płynie przez R4) i jego prąd bazy. Nasz woltomierz pokazuje napięcie 2,5V ( spadek napięcia na oporniku emiterowym ). Teraz wyliczamy prąd emitera jaki płynie w naszym układzie, w praktyce jest on równy prądowi kolektora:
|
|
|
|
|
|
Prosto, łatwo i tylko odrobina liczenia. Wszystko ładnie, a jak określić prąd bazy? Znamy już prąd emitera, a przecież można przyjąć, że prąd kolektora jest równy prądowi emitera. Dlaczego wystarczy sobie przypomnieć co jest napisane w dziale tranzystory. Musimy jeszcze znać wartość tranzystora (patrz: tranzystory). Tą wartość można uzyskać z karty katalogowej dla danego tranzystora, można też przyjąć np. wartość =100 (wartość typowa dla tranzystorów małej mocy) lub jeśli w naszym mierniku mamy możliwość pomiaru tranzystora, czyli współczynnika h21e to po prostu zmierzymy. Teraz już idzie gładko, ze wzoru Ib = Ic / (patrz: tranzystory) wyliczamy z grubsza nasz szukany prąd bazy.
W praktyce spotykamy układy w których musimy dokonać badania przebiegu sygnału, oscyloskopem, miernikiem częstotliwości itd. Czy w tym przypadku mamy do czynienia z opornością wewnętrzną? Jak najbardziej, dla przykładu, przeciętny oscyloskop ma oporność wejściową rzędu 1M, a dodatkowo jeszcze dokłada pojemność doprowadzeń. Wpływ tych dwóch wielkości ma ogromne znaczenie przy badaniu sygnałów w układach cyfrowych i urządzeniach w.cz., powoduje czasem tak duże zniekształcenie sygnału, że określenie kształtu przebiegu jest praktycznie niemożliwe. W praktyce ratujemy się dodatkową sondą pomiarową, która ma oporność wej. 10M i więcej, oraz wprowadza minimalne obciążenie pojemnościowe.
Czy zastanawiałeś się czasem nad taką rzeczą, co się dzieje w układzie w sytuacji kiedy wzrasta temperatura otoczenia. Często opracowując jakiś układ planujemy położenie elementów w pobliżu innego podzespołu np. radiatora. Ciepło które pojawia się w czasie pracy urządzenia ma ogromny wpływ na pracę całości, a najszybciej i najgorzej na zmiany temperatury, reagują półprzewodniki. Dobrze zaprojektowany układ daje sobie z tymi problemami radę ale są granice wytrzymałości po przekroczeniu których nastąpi nieuchronnie katastrofa. Dlatego w trakcie planowania położenia elementów na płytce trzeba o tym również pomyśleć. Warto pomierzyć temperaturę w jakimś układzie, jak nie multimetrem to termometrem, a już wręcz należy zadbać o to, aby w obudowie naszego urządzenia był swobodny przepływ powietrza, szczególnie w naszych zasilaczach warsztatowych. Doświadczenie podpowiada nam, że wzrost temperatury jest wywołany wzrostem prądu płynącego przez dany element i odwrotnie, wzrost temperatury powoduje wzrost prądu.
Teraz trochę, może banalnych i często pomijalnych problemów ale czasami bardzo istotnych. Rzecz dotyczy pomiarów elementów, a raczej badanie ich wartości. Zanim zaczniemy montować jakieś układ, gromadzimy niezbędne elementy i dokonujemy ich pomiaru, sprawdzenia ( powinien to być nawyk każdego konstruktora ).
Mało kiedy zastanawiamy się, jak wykonany jest np. rezystor węglowy, a jak drutowy, jak wykonany jest kondensator styrofleksowy, jak ceramiczny, a jak elektrolityczny, mało kiedy również zastanawiamy się nad sposobem dokonywania pomiaru. Ale w trakcie badania danego elementu musimy się już przez chwilę nad tym zastanowić. Poniżej omówimy sposoby pomiaru różnych elementów.
|
|
|
Pomiar oporności
Wyobraźmy sobie że mamy do zbadania rezystor. Pomiar jego oporności jest banalny, bierzemy omomierz, ustawiamy zakres np. 200k i przykładamy końcówki przyrządu do wyprowadzeń elementu. Naszym oczom ukazuje się jakaś wartość bardzo zbliżona do 200k, np. 199,5k czy też 200,2k. Zdarza się że, podczas pomiaru łapiemy nasz rezystor za końcówki palcami w których trzymamy już końcówki przyrządu, czy wtedy nasz przyrząd pokaże wartość 200k?. Zapewniam, że pokaże inną, a dlaczego? Bo "dokładamy" równolegle oporność naszego ciała (patrz: elementy RLC). Również podobny problem napotkacie przy pomiarze oporności w zmontowanym układzie. W większości przypadków zmierzona wartość nie będzie odpowiadała faktycznej wartości oporności gdyż dokładają się równolegle oporności innych elementów układu. W takim przypadku jeśli nie da się odczytać wartości z kodu paskowego (patrz: kod paskowy), to najlepiej wylutować jedną końcówkę z układu i wtedy dokonać pomiaru.
|
|
|
Pomiar pojemności
Jak zmierzyć pojemność kondensatora? Posłużmy się przykładem pomiaru kondensatora o pojemności powiedzmy 100pF. Pół biedy kiedy mamy multimetr i osobne gniazdo do pomiaru pojemności, chociaż musimy wiedzieć, że nasz wyświetlacz wcale nie musi pokazywać równe 100 ( pomijam tolerancje ), a może jeszcze "dołożyć" parę pF tzw. pojemność doprowadzeń. A co począć kiedy nasz przyrząd nie ma miernika pojemności? Wtedy stosujemy do badania omomierz. Przykładamy końcówki do wyprowadzeń kondensatora i widzimy, że na wskaźniku nic, ani drgnie. Zadowoleni stwierdzamy, że nasz kondensator nie ma zwarcia, a co z pojemnością? I na to jest rada. Pamiętamy że kondensator nie przepuszcza prądu stałego, ale przepuszcza prąd zmienny przy okazji stanowiąc dla niego pewną oporność. Mamy rozwiązanie, do pomiaru kondensatora zastosować miliamperomierz prądu zmiennego i źródło napięcia zmiennego, transformator (byle napięcie tego źródła nie było większe od 24V - napięcie bezpieczne), można też zastosować generator np. akustyczny, musi tylko mieć odpowiednie napięcie na wyjściu i układ separujący. Podpinamy nasz kondensator i miliamperomierz do źródła napięcia jak na rysunku 12.
|
|
|
Teraz odczytujemy, jaki prąd pokazuje miliamperomierz. Pojemność obliczamy z wzoru zamieszczonego pod rysunkiem. Niestety, ta metoda nie zda egzaminu przy małych pojemnościach, nie jest też polecana dla kondensatorów powietrznych i z oczywistych względów elektrolitycznych. I uwaga, bądźmy przytomni i zwracajmy uwagę na jakie napięcie pracy jest badany kondensator, aby go nie "zabić" już w trakcie badania. Kondensator ładuje się do wartości maksymalnej napięcia, czyli 1,41 (pierwiastek z 2) razy większej od wartości skutecznej, którą to wartość zmierzy nasz woltomierz gdy będziemy mierzyli napięcie zmienne, musimy o tym pamiętać.
Mały przykład - mamy układ jak na rysunku 13.
Zakładamy:
- U1 = 20V (zmierzona wartość skuteczna);
- prostownik złożony z diod krzemowych, czyli spadek napięcia na diodach ok. 1,5V (dlaczego? - zobacz tutaj);
Teraz liczymy:
- napięcie po prostowniku, bez kondensatora C1,
U2 = U1 - 1,5 [V] = 20 - 1,5 = 18,5 [V];
- po podpięciu kondensatora, napięcie U2 zmieni się
U2 = 1,41 · 18,5 = 26 [V]
Jak na "patelni" widać na jakie napięcie pracy musimy zastosować nasz kondensator.
I jeszcze drobne uwagi dotyczące kondensatorów:
1. kondensator zmienia pojemność wraz ze zmianą temperatury;
2. kondensator elektrolityczny musi mieć właściwą polaryzacje napięcia;
3. nie wolno rozładowywać kondensatorów o dużej pojemności metodą zwarcia końcówek, należy tego dokonywać za pomocą właściwego rezystora np. 100/2W;
4. nie stosować w torze sygnału m.cz. kondensatorów ceramicznych i odwrotnie, w torach sygnałów w.cz. kondensatorów zwijanych;
5. kondensator dla napięcia zmiennego stanowi oporność bierną czyli tzw. reaktancje, zależną od częstotliwości napięcia;
6. przy połączeniu kondensatorów szeregowo, pojemność wypadkowa jest mniejsza od najmniejszej pojemności zastosowanego w połączeniu kondensatora ;
7. przy połączeniu równoległym pojemność wypadkowa jest równa sumie pojemności poszczególnych kondensatorów;
|
|
|
Pomiar diody
Co jeszcze mamy do badania? nasze ulubione półprzewodniki. Zaczniemy od diody - więcej na temat diody znajdziesz tutaj. Wiadomo że dioda jest elementem prostowniczym dla prądu zmiennego. Najczęściej sprawdzenia jej dokonujemy omomierzem mierząc oporność złącza w obu kierunkach jak na rys. 14. Raz mamy małą oporność, a raz dużą. I wszystko gra, dioda jest dobra i możemy śmiało ją zastosować. Inaczej sprawa wygląda gdy mamy już gotowy układ a dioda jest wlutowana i nie za bardzo chce się nam ją wylutowywać. Wtedy zaczynamy mierzyć spadek napięcia na diodzie. Pamiętamy że na złączu diody krzemowej występuje spadek napięcia ok. 0,5 do 0,7V , a na diodzie germanowej 0,2 do 0,5V. Z reguły zakładamy 0,7V Si oraz 0,2V Ge. Ale są przypadki ( pomijam diody Zenera ) kiedy pomiar spadku napięcia daje inne wyniki. Dla przykładu, badamy mostek prostowniczy w układzie Gretza, wiadomo że w trakcie półokresu napięcia zmiennego w procesie prostowania prądu, pracują dwie diody szeregowo, czyli sumarycznie, nasz spadek napięcia na diodach powinien wynosić ok. 1,5V, a wynosi np. 2V i w dodatku wszystko działa. Gdzie tkwi problem? wszystko zależy od prądu jaki płynie przez diody. Wraz ze zmianami prądu, zmienia się również oporność złącza diody i stąd zmienia się też spadek napięcia na diodzie.
|
|
|
Pomiar tranzystorów
Najprostsza i zarazem najpopularniejsza metodą badania tranzystora jest sprawdzanie oporności złącz za pomocą omomierza. Sama metoda ma zalety i wady. Zalety to, szybkie zorientowanie się o poprawności złącz, określenie typu przewodności i możliwość, orientacyjnego, pomiaru w układzie. Wady, brak 100% pewności że tranzystor jest naprawdę dobry, niemożność określenia poprawności złącza tranzystorów wysokonapięciowych brak możliwości określenia współczynnika h21e. Badanie omomierzem przebiega w określony sposób i dokładnie pokazuje to rys. 15 i tabelka.
Podobnie możemy badać tranzystory polowe. Rzecz jest trochę prostsza bo omomierz podpinamy do złącz D - dren, S - źródło (A) i dotykamy palcem bramki G tranzystora (B) rys. 16. Omomierz powinien wskazywać spadek oporności złącza. Pamiętajmy przy okazji o bardzo ważnej rzeczy, ładunek elektrostatyczny, "pasażer" wędrujący na nas ( może osiągać wartość kilku kV ) bardzo lubi gdzieś "uciekać" do miejsc o niższym potencjale, w momencie sprawdzania tranzystora ma wprost wymarzone warunki ku temu aby przeskoczyć do bramki tranzystora. Skutek będzie tragiczny dla tranzystora, praktycznie możemy go już wyrzucić do śmieci. Wniosek: ta metoda nie jest najlepsza.
|
|
|
|
|
|
Pomiar bezpieczników
Bezpiecznik, prosty element, zawsze skazany na zagładę, którego jedynym celem w życiu jest przepalić się. Należy wiedzieć, że bezpiecznik ulegnie przepaleniu, kiedy już prąd przez niego przepłynie! nigdy wcześniej. Występują jako bezpieczniki zwłoczne i bezzwłoczne. Najczęściej spotykane, są bezpieczniki topikowe w szklanej rurce, bezpieczniki wykonane w formie rezystorów i elementów półprzewodnikowych, bezpieczniki termiczne oraz bezpieczniki polimerowe. Bezpieczniki zawsze powinniśmy sprawdzać omomierzem, a nie zestawem bateria + żarówka (chyba, że te o prądach kilkanaście lub kilkadziesiąt amper, ale to już nie jest elektronika). Stosujemy bezpieczniki wszędzie tam gdzie musi zostać wymuszone przerwanie obwodu prądu z powodu zwarcia lub przekroczenia krytycznie jego wartości. Przede wszystkim mają one na celu "ochronę naszych kieszeni" przed dodatkowymi wydatkami (lub też stosowanie ich wymuszone jest odpowiednią normą dla danych urządzeń), dla przykładu cena bezpiecznika to ok. 0,5 zł podczas gdy cena np. transformatora to przeciętnie ok. 20zł. Jakiego typu stosujemy bezpieczniki, to zależy od układu, bezzwłoczne wszędzie tam gdzie pobór prądu jest mniej więcej stały na średnim poziomie i muszą one pewnie i szybko zadziałać w momencie gwałtownego wzrostu prądu. Zwłoczne w układach, gdzie w momencie rozruchu występuje gwałtowny pobór prądu, a następnie prąd maleje (np. w obwodzie uzwojenia pierwotnego transformatorów dużej mocy, autotransformatorów czy silników). Bezpieczniki półprzewodnikowe w układach o małym ale bardzo szybkim, impulsowym poborze prądu, gdzie prąd narasta do bardzo dużej wartości w bardzo krótkim czasie (np. takie bezpieczniki są stosowane w dyskach twardych komputerów), zaletą ich jest to, że są małe gabarytowo i bardzo szybko działające. Wreszcie bezpieczniki termiczne, te maja na celu ochronę urządzenia np. transformatora w przypadku wzrostu jego temperatury. Bezpieczniki rezystorowe o małej oporności rzędu 1 - 3W, ale odpowiednio wykonane, te stosujemy w układach jako zwłoczne i tanie elementy zabezpieczające, np. w zasilaczach komputerowych. Można je łatwo montować (lutujemy je jak oporniki) w przeciwieństwie do bezpieczników topikowych i możemy ich zastosować kilka w różnych miejscach układu. Bezpieczniki polimerowe, szybkie elementy o małym zakresie prądów, tanie i łatwo adoptowane do delikatnych układów elektronicznych, niestety w większości pracujące przy niskich napięciach rzędu 30 do 60V. Musimy sobie uświadomić, że przepalenie bezpiecznika to nic innego jak przerwanie drucika pod wpływem wzrostu jego temperatury na wskutek przepływu prądu. Często na bezpieczniku widzimy napis np. 1A/250V. Co on oznacza?, że bezpiecznik zadziała przy prądzie powyżej 1A ale niezawodnie przy napięciu 250V.
Reasumując, musimy stosować i wybierać bezpieczniki bardzo dokładnie aby mogły one pewnie i właściwie zadziałać. Miejmy na uwadze, że w momencie przepalenia bezpiecznika, pojawia się w rurce łuk elektryczny który też trwa jakiś czas.
|
|
|
Pomiar transformatorów
Teraz zajmiemy się przez chwilkę transformatorami. Jest to element niezastąpiony i sprawiający często wiele problemów, pomijam te mechaniczne. Pierwszy, to gdzie i jakie uzwojenie jest wyprowadzone na końcówki? Drugi i podstawowy, jakie napięcia daje nasz transformator? Trzeci, jaką ma moc? Czwarty jaki prąd można z niego pobrać?
Ad.1 - na wstępie należy dokładnie oglądnąć transformator i z grubsza określić gdzie ma końcówki. Teraz bierzemy omomierz i badamy pomiędzy którymi końcówkami jest pokazywana oporność uzwojeń, jednym słowem znajdujemy obwody. Wiemy, że uzwojenia pierwotne oraz wtórne anodowe, mają duże oporności rzędu od kilkudziesięciu do kilku k z racji dużej ilości zwojów, małej średnicy drutu, wymuszonych przez moc transformatora. Może wydawać się niektórym kolegom dziwne, ale transformatory o małej mocy mają duże oporności uzwojeń. Uzwojenia wtórne, nisko napięciowe maja małe oporności, w zależności od ilości zwojów i średnicy drutu, od kilku do kilku dziesięciu .
Ad.2 - mając rozpoznane wyprowadzenia uzwojeń, możemy podłączyć nasz transformator do napięcia zmiennego. Wymarzonym sposobem i zarazem bezpiecznym, jest podłączenia przez autotransformator lub trafo separujące. Po podłączeniu, badamy woltomierzem napięcia zmiennego, napięcia na poszczególnych uzwojeniach.
Ad.3 - moc można określić, w przybliżeniu, na podstawie wyliczenia przekroju rdzenia z wzoru:
P - moc transformatora w [W] ; S - przekrój rdzenia [cm2]
Ad.4 - prąd jaki możemy pobrać z naszego transformatora wstępnie można określić na podstawie grubości, przekroju drutu jakim nawinięte jest uzwojenie. Niezbędne są w tym przypadku tablice z parametrami drutów nawojowych.
Kilka uwag o których nie powinniśmy zapominać.
Transformator jest elementem indukcyjnym. Pracuje tylko po podłączeniu do prądu zmiennego. Jest źródłem zakłóceń spowodowanych zmiennym polem magnetycznym, dlatego trzeba bardzo starannie wybierać miejsce i sposób jego umiejscowienia w urządzeniu. Uzwojenia można łączyć szeregowo i równolegle ale o takich samych prądach i przekrojach. Łączymy uzwojenia wg. zasady początek z końcem - szeregowo lub początek z początkiem, koniec z końcem - równolegle. Zamiana kierunku uzwojeń spowoduje zniesienie się napięć w uzwojeniach. Zawsze stosujmy bezpiecznik po stronie pierwotnej transformatora. Starac się nie dopuszczac do grzania transformatora, na skutek przeciążenia. I najważniejsze, transformator jest elementem do którego powinniśmy podchodzić z dużą ostrożnością i uwagą, ze względu na pojawienie się napięć niebezpiecznych dla naszego zdrowia i życia.
|
