Vstavaný merač prúdu a napätia na PIC12F675. Stanovenie elektrických parametrov magnetoelektrických meračov. Video z merača

• tutoriál

Úvod

Ahojte všetci! Po ukončení cyklu na snímačoch sa objavili otázky iného plánu merania parametrov spotreby domácich a nie veľmi elektrospotrebičov. Kto koľko spotrebuje, ako spájať, čo merať, aké sú jemnosti a pod. Je čas odhaliť všetky karty v tejto oblasti.
V tejto sérii článkov sa budeme zaoberať témou merania parametrov elektriny. Tieto parametre sú skutočne veľmi veľké množstvo, ktoré sa pokúsim postupne porozprávať v malých sériách.
Zatiaľ sú v pláne tri série:

• Meranie elektriny.
• Kvalita elektriny.
• Zariadenia na meranie parametrov elektriny.

V procese analýzy sa rozhodneme pre určité praktické úlohy na mikrokontroléroch, kým sa nedosiahne výsledok. Samozrejme väčšina z nich tento cyklus bude venovaný meraniu striedavé napätie a môžu byť užitočné pre všetkých fanúšikov na ovládanie ich elektrických spotrebičov inteligentný dom.
Na základe výsledkov celého cyklu vyrobíme akýsi inteligentný elektromer s prístupom na internet. Absolútne notoricky známi fanúšikovia ovládania elektrospotrebičov svojej inteligentnej domácnosti dokážu poskytnúť všetku možnú pomoc pri implementácii komunikačnej časti založenej napríklad na MajorDomo. Urobme OpenSource inteligentný dom lepšie, takpovediac.
V tejto sérii v dvoch častiach sa budeme zaoberať nasledujúcimi otázkami:

• Pripojenie prúdových a napäťových snímačov v zariadeniach priamy prúd, ako aj jednofázové a trojfázové obvody striedavý prúd;
• Meranie efektívnych hodnôt prúdu a napätia;
• meranie účinníka;
• Zdanlivý, aktívny a jalový výkon;
• Spotreba elektriny;

Rolovaním nájdete odpovede na prvé dve otázky. tento zoznam. Zámerne sa nedotýkam presnosti meracích ukazovateľov a z tejto série som spokojný len s výsledkami získanými s presnosťou plus mínus lykových topánok. Tejto problematike budem určite venovať samostatný článok v tretej sérii.

1. Pripojenie snímača

V minulom cykle o napäťových a prúdových senzoroch som hovoril o typoch senzorov, ale nehovoril som o tom, ako ich používať a kam ich umiestniť. Je čas to napraviť

Pripojenie DC snímačov

Je jasné, že celý cyklus bude venovaný AC systémom, ale rýchlo si prejdeme jednosmerné obvody, pretože sa nám to môže hodiť pri vývoji jednosmerných zdrojov. Vezmime si napríklad klasický PWM buck prevodník:


Obr. 1. PWM buck prevodník
Našou úlohou je zabezpečiť stabilizované výstupné napätie. Okrem toho je možné na základe informácií z prúdového snímača riadiť prevádzkový režim tlmivky L1 zabraňujúci jej saturácii a tiež realizovať prúdovú ochranu meniča. A úprimne povedané, neexistujú žiadne konkrétne možnosti inštalácie snímačov.
Na výstupe meniča je inštalovaný napäťový snímač vo forme odporového deliča R1-R2, ktorý je ako jediný schopný prevádzky na jednosmerný prúd. Zvyčajne špecializovaný mikroobvod prevodník má vstup spätná väzba a vynakladá maximálne úsilie, aby zabezpečil, že tento vstup (3) má určitú úroveň napätia, predpísanú v dokumentácii pre mikroobvod. Napríklad 1,25V. Ak náš výstupné napätie sa zhoduje s touto úrovňou - všetko je v poriadku - na tento vstup priamo privádzame výstupné napätie. Ak nie, nastavte oddeľovač. Ak potrebujeme zabezpečiť výstupné napätie 5V, potom musí delič poskytnúť deliaci faktor 4, t.j. napríklad R1 = 30k, R2 = 10k.
Prúdový snímač sa zvyčajne inštaluje medzi napájací zdroj a prevodník a na čip. Na základe rozdielu potenciálov medzi bodmi 1 a 2 a pri známom odpore rezistorov Rs je možné určiť aktuálnu hodnotu prúdu našej tlmivky. Inštalácia snímača prúdu medzi zdroje a záťaž nie je najviac dobrý nápad, pretože filtračný kondenzátor bude odrezaný odporom od spotrebiteľov impulzných prúdov. Inštalácia odporu do prerušenia spoločného vodiča tiež neveští nič dobré - budú existovať dve úrovne zeme, s ktorými sa môžete pohrabať, stále je potešením.
Problémom s poklesom napätia sa dá vyhnúť použitím senzory priblíženia prúd - napríklad Hallove senzory:


Obr. 2. Bezdotykový snímač prúdu
Je ich však viac zložitým spôsobom aktuálne merania. Na tranzistore totiž rovnako klesá napätie a preteká ním rovnaký prúd ako indukčnosťou. Preto možno aktuálnu hodnotu prúdu určiť aj z poklesu napätia na ňom. Úprimne povedané, ak sa pozriete na vnútorná štruktúra konvertorové čipy, napríklad od Texas Instruments - potom sa táto metóda vyskytuje rovnako často ako predchádzajúce. Presnosť tejto metódy určite nie je najvyššia, ale to úplne stačí na to, aby fungovalo súčasné obmedzenie.


Obr. 3. Tranzistor ako snímač prúdu
To isté robíme v iných obvodoch podobných meničov, či už ide o boost alebo invert.
Samostatne je však potrebné spomenúť transformátorové dopredné a spätné meniče.


Obrázok 4. Pripojenie prúdových snímačov v konvertoroch typu flyback
Môžu tiež použiť oboje vonkajší odpor alebo tranzistor v jeho úlohe.
Tým sme skončili s pripojením snímačov k DC prevodníkom. Ak máte návrhy na ďalšie možnosti, rád nimi článok doplním.

1.2 Pripojenie snímačov v jednofázové obvody striedavý prúd

V AC obvodoch máme oveľa väčší výber možné senzory. Zvážme niekoľko možností.
Najjednoduchšie je použiť odporový delič napätia a prúdový bočník.


Obrázok 5. Pripojenie odporových snímačov
Má však niekoľko významných nevýhod:
Najprv buď zabezpečíme značnú amplitúdu signálu z prúdového skratu tým, že mu pridelíme veľké množstvo výkonu, alebo sa uspokojíme s malou amplitúdou signálu a následne ho zosilníme. A po druhé, odpor vytvára potenciálny rozdiel medzi neutrálom siete a neutrálom zariadenia. Ak je zariadenie izolované, potom to nevadí, ale ak má zariadenie zemniacu svorku, riskujeme, že zostaneme bez signálu zo snímača prúdu, pretože ho skratujeme. Možno stojí za to vyskúšať senzory, ktoré fungujú na iných princípoch.
Použijeme napríklad prúdové a napäťové transformátory, prípadne hallový snímač prúdu a napäťový transformátor. Existuje oveľa viac možností práce so zariadením, od r neutrálny vodič nemá straty a hlavne - v oboch prípadoch je galvanické oddelenie meracieho zariadenia, čo môže prísť často vhod. Treba však brať do úvahy, že transformátorové prúdové a napäťové snímače majú obmedzené frekvenčná odozva a ak chceme merať harmonické zloženie skreslení, tak nemáme na to, že to vyjde.


Obr. 6. Pripojenie transformátora a bezkontaktných snímačov prúdu a napätia

1.3 Pripojenie snímačov v polyfázové obvody AC siete

AT polyfázové siete naša schopnosť pripojiť prúdové senzory je o niečo menšia. Je to spôsobené tým, že prúdový bočník sa nedá použiť vôbec, pretože potenciálny rozdiel medzi fázovými bočníkmi bude kolísať v stovkách voltov a nepoznám žiadny regulátor všeobecné použitie, ktorých analógové vstupy sú schopné odolať takémuto výsmechu.
Jeden spôsob použitia prúdové skraty samozrejme existuje - pre každý kanál je potrebné urobiť galvanicky oddelené analógový vstup. Oveľa jednoduchšie a spoľahlivejšie je ale použiť iné senzory.
V mojom analyzátore kvality používam odporové deličy napätia a diaľkové senzory Hallov prúd.

Obr. 7. Snímače prúdu v trojfázovej sieti
Ako vidíte na obrázku, používame štvorvodičové pripojenie. Samozrejme, namiesto prúdových snímačov na hallovom efekte si môžete vziať prúdové transformátory alebo Rogowského slučky.
Namiesto odporových deličov možno použiť napäťové transformátory, a to ako pre štvorvodičový, tak aj pre trojvodičový systém.
V druhom prípade sú primárne vinutia napäťových transformátorov spojené do trojuholníka a sekundárne do hviezdy, ktorej spoločný bod je spoločný bod meracieho obvodu


Obrázok 8. Použitie napäťových transformátorov v trojfázovej sieti

2 Efektívna hodnota prúdu a napätia

Je čas vyriešiť problém merania našich signálov. Praktický význam pre nás má predovšetkým efektívna hodnota prúdu a napätia.
Dovoľte mi pripomenúť vám materiál z cyklu senzorov. Pomocou ADC nášho mikrokontroléra budeme v pravidelných intervaloch zaznamenávať okamžitú hodnotu napätia. Za obdobie merania teda budeme mať pole údajov o úrovni okamžitej hodnoty napätia (pre prúd je všetko podobné).


Obr 9. Séria okamžité hodnoty Napätie
Našou úlohou je počítať efektívna hodnota. Najprv použijeme integrálny vzorec:
(1)
AT digitálny systém musíme sa obmedziť na určité množstvo času, takže ideme na súčet:
(2)
Kde je vzorkovacia perióda nášho signálu a počet vzoriek za meracie obdobie. Niekde tu vo videu začínam drieť hru o rovnosť plôch. V ten deň som mal spať. =)
V mikrokontroléroch MSP430FE4252, ktoré sa používajú v jednofázových meračoch Mercury, sa vykoná 4096 odčítaní za dobu merania 1, 2 alebo 4 sekundy. V nasledujúcom texte sa budeme spoliehať na T=1s a N=4096. Navyše 4096 bodov za sekundu nám umožní použiť rýchle algoritmy Fourierovej transformácie na určenie harmonického spektra až do 40. harmonickej, ako to vyžaduje GOST. Ale o tom viac v ďalšej epizóde.
Poďme načrtnúť algoritmus pre náš program. Potrebujeme zabezpečiť stabilný štart ADC každých 1/8192 sekundy, keďže máme dva kanály a tieto údaje budeme merať striedavo. Ak to chcete urobiť, nastavte časovač a signál prerušenia automaticky reštartuje ADC. Všetky ADC to robia.
Napíšte budúci program budeme na arduine, keďže ho mnohí majú po ruke. Náš záujem je čisto akademický.
Pri systémovej quartzovej frekvencii 16 MHz a 8-bitovom časovači (aby sa nám život nezdal ako med) musíme zabezpečiť frekvenciu prevádzky akéhokoľvek prerušenia časovača s frekvenciou 8192 Hz.
Sme smutní z toho, že 16MHz nie je rozdelených toľko, koľko by sme potrebovali a výsledná frekvencia časovača je 8198Hz. Zatvárame oči pred chybou 0,04% a stále čítame 4096 vzoriek na kanál.
Sme smutní, že prerušenie pretečenia v arduine je zaneprázdnené výpočtom času (zodpovedné za milis a oneskorenie, takže to prestane normálne fungovať), takže používame prerušenie porovnávania.
A zrazu si uvedomíme, že signál k nám prichádza bipolárny a že msp430fe4252 sa s ním dokonale vyrovná. Sme spokojní s unipolárnym ADC, tak ďalej operačný zosilňovač zostavíme jednoduchý prevodník bipolárneho signálu na unipolárny:


Obr. 10. Prevodník bipolárneho signálu na unipolárny
Našou úlohou je navyše zabezpečiť osciláciu našej sínusoidy vzhľadom na polovicu referenčného napätia - potom buď odpočítame polovicu rozsahu alebo aktivujeme možnosť v nastaveniach ADC a získame hodnoty znamienka.
Arduino má 10-bitový ADC, takže od výsledku bez znamienka medzi 0-1023 odpočítame polovicu a dostaneme -512-511.
Skontrolujeme model zostavený v LTSpiceIV a uistíme sa, že všetko funguje ako má. Vo video materiáli sme sa dodatočne presvedčili experimentálne.


Obrázok 11. Výsledok simulácie. Zelená je pôvodný signál, modrá je výstup

Skica pre Arduino pre jeden kanál

void setup() ( autoadcsetup(); DDRD |=(1<

Program bol napísaný v Arduino IDE pre mikrokontrolér ATmega1280. Na mojej ladiacej doske je prvých 8 kanálov smerovaných pre interné potreby dosky, takže sa používa kanál ADC8. Je možné použiť tento náčrt pre dosku s ATmega168, ale musíte vybrať správny kanál.
Vo vnútri prerušenia deformujeme pár servisných kolíkov, aby sme vizuálne videli pracovnú frekvenciu digitalizácie.
Pár slov o tom, odkiaľ sa vzal koeficient 102. Pri prvom spustení bol z generátora dodaný signál rôznych amplitúd, z osciloskopu bola odčítaná indikácia hodnoty efektívneho napätia a vypočítaná hodnota bola prevzatá z konzoly v r. absolútne jednotky ADC.

Umax, V	Urms, V	Počítané
3	2,08	212
2,5	1,73	176
2	1,38	141
1,5	1,03	106
1	0,684	71
0,5	0,358	36
0,25	0,179	19

Vydelením hodnôt tretieho stĺpca hodnotami druhého dostaneme priemer 102. Toto bude náš „kalibračný“ koeficient. Je však vidieť, že s poklesom napätia presnosť prudko klesá. Je to spôsobené nízkou citlivosťou nášho ADC. V skutočnosti je 10 číslic pre presné výpočty katastrofálne málo a ak je celkom možné zmerať napätie v zásuvke týmto spôsobom, potom umiestnenie 10-bitového ADC na meranie prúdu spotrebovaného záťažou bude zločinom proti metrológii. .

V tomto bode sa zlomíme. V ďalšej časti sa zamyslíme nad ďalšími tromi otázkami tejto série a plynule prejdeme k vytvoreniu samotného zariadenia.

Prezentovaný firmware, ako aj ďalší firmware pre túto sériu (keďže videá natáčam rýchlejšie ako pripravujem články) nájdete v úložisku na GitHub.

: Prúd v obvode je priamo úmerný napätiu a nepriamo úmerný odporu.

AKTUÁLNY je kvantitatívna charakteristika elektrického prúdu - ide o fyzikálnu veličinu rovnajúcu sa množstvu elektriny, ktorá pretečie prierezom vodiča za jednotku času. Merané v ampéroch.

Pre elektrické vedenie v byte hrá prúdová sila obrovskú úlohu, pretože na základe maximálnej možnej hodnoty pre samostatnú linku prichádzajúcu z elektrického panela, prierez vodiča a maximálny prúd ističa, ktorý chráni el. kábel pred poškodením v prípade výskytu závisia.

Preto, ak sekcia a istič nie sú správne vybrané, jednoducho sa vyradia a nahradenie výkonnejším jednoducho nebude fungovať.

Napríklad najbežnejšie drôty a káble v elektrickom vedení s prierezom 1,5 milimetrov štvorcových sú vyrobené z medi alebo 2,5 sú vyrobené z hliníka. Sú navrhnuté pre maximálny prúd 16 ampérov alebo pripojenie napájania nie viac ako 3 a pol kilowattu. Ak pripojíte výkonné elektrické spotrebiče prekračujúce tieto limity, potom nemôžete jednoducho vymeniť stroj za 25 A - kabeláž nevydrží a budete musieť posunúť medený kábel s prierezom 2,5 metrov štvorcových od štítu. mm, ktorý je určený pre maximálny prúd 25 A.

Jednotky merania výkonu elektrického prúdu.

Okrem ampérov sa často stretávame s pojmom výkon elektrického prúdu. Táto hodnota zobrazuje prácu vykonanú prúdom za jednotku času.

Výkon sa rovná pomeru vykonanej práce k času, počas ktorého bola vykonaná. Výkon sa meria vo wattoch a označuje sa písmenom P. Vypočítava sa podľa vzorca P \u003d A x B, t.j. aby sa zistil výkon, je potrebné vynásobiť napätie siete prúdom spotrebovaným k nemu pripojené elektrické spotrebiče, domáce spotrebiče, osvetlenie atď. d.

Na elektrických spotrebičoch, často na tanieroch alebo v pase, je uvedená iba spotreba energie, s vedomím, že môžete ľahko vypočítať prúd. Napríklad spotreba energie televízora je 110 wattov. Aby sme zistili množstvo spotrebovaného prúdu, vydelíme výkon napätím 220 voltov a dostaneme 0,5 A.
Majte však na pamäti, že ide o maximálnu hodnotu, v skutočnosti to môže byť menej, pretože televízor pri nízkom jase a za iných podmienok spotrebuje menej elektriny.

Prístroje na meranie elektrického prúdu.

Aby sme zistili skutočnú spotrebu energie, berúc do úvahy prevádzku v rôznych režimoch pre elektrické spotrebiče, domáce spotrebiče atď., potrebujeme elektrické meracie prístroje:

1. Ampérmeter- každému dobre známa z praktických hodín fyziky v škole (obrázok 1). Ale v každodennom živote a profesionáli sa nepoužívajú z dôvodu nepraktickosti.
2. multimeter- toto elektronické zariadenie vykonáva mnoho rôznych meraní vrátane sily prúdu (obrázok 2). Je veľmi rozšírený, ako medzi elektrikármi, tak aj v každodennom živote. Ako ho použiť na meranie prúdu som už povedal.
3. Tester- prakticky to isté ako multimeter, ale bez použitia elektroniky so šípkou, ktorá ukazuje nameranú hodnotu dielikmi na obrazovke. Dnes už len zriedka, ale za sovietskej éry boli široko používané.
4. Meracie svorky elektrikár (obrázok 3), používam ich pri svojej práci, pretože na meranie nevyžadujú prerušenie vodiča, netreba sa dostať pod napätie a vypínať záťaž. Meria potešenie - rýchlo a jednoducho.

Ako správne merať prúd.

Aby ste mohli merať energiu pre spotrebiteľov, musíte pripojiť jednu svorku z ampérmetra, testera alebo multimetra ku kladnému pólu batérie alebo vodiča z napájacieho zdroja alebo transformátora a druhú svorku k vodiču vedúcemu k spotrebiteľovi a po zapnutí režimu merania DC s rezervou hornej maximálnej hranice - vykonajte merania.

Pri otváraní bežiaceho okruhu buďte opatrní, vzniká oblúk, ktorého veľkosť narastá so silou prúdu.

Na meranie prúdu pre spotrebiče pripojené priamo k zásuvke alebo k elektrickému káblu z domácej siete sa merací prístroj prepne do režimu merania striedavého prúdu s rezervou pre hornú hranicu. Ďalej je tester alebo multimeter zahrnutý do prerušenia fázového vodiča. Čo je to fáza, v ktorej čítame.

Všetky práce sa musia vykonávať až po odpojení napätia.

Keď je všetko pripravené, zapnite a skontrolujte silu prúdu. Len dávajte pozor, aby ste sa nedotkli odhalených kolíkov alebo drôtov.

Súhlaste s tým, že vyššie opísané metódy nie sú príliš pohodlné a dokonca nebezpečné!

Na meranie prúdu dlhodobo využívam pri svojej profesionálnej činnosti elektrikára kliešťové merače(na obrázku vpravo). Často prichádzajú v rovnakom prípade s multimetrom.

Je ľahké s nimi merať - zapneme ho a prepneme do režimu merania striedavého prúdu, potom rozdelíme fúzy umiestnené navrchu a prevlečieme fázový vodič dovnútra, potom sa presvedčíme, či tesne priliehajú k sebe a vezmeme merania.

Ako vidíte, je to rýchle, jednoduché a týmto spôsobom môžete merať prúd pod napätím, len dávajte pozor, aby ste náhodne neskratovali susedné vodiče v elektrickom paneli.

Len si pamätajte, že pre správne meranie potrebujete vytvoriť obvod iba jedného fázového vodiča, a ak omotáte pevný kábel, v ktorom fáza a nula idú spolu, nebude možné vykonať merania!

Súvisiaci obsah:

Zaťaženie v elektrickom obvode je charakterizované silou prúdu, pričom sa meria prúd v ampéroch. Niekedy sa musí merať sila prúdu, aby sa skontrolovalo prípustné zaťaženie kábla. Na kladenie elektrického vedenia sa používajú káble rôznych častí. Ak kábel pracuje so záťažou vyššou ako je prípustná hodnota, potom sa zahrieva a izolácia sa postupne ničí. V dôsledku toho to vedie k výmene kábla.

• Po položení nového kábla je potrebné zmerať prúd, ktorý ním prechádza pri všetkých prevádzkovaných elektrických zariadeniach.
• Ak je k starej elektroinštalácii pripojená ďalšia záťaž, mali by ste tiež skontrolovať množstvo prúdu, ktoré by nemalo prekročiť povolené limity.
• Pri zaťažení rovnajúcom sa hornej prípustnej hranici sa kontroluje súlad pretekajúceho prúdu. Jeho hodnota by nemala presiahnuť nominálnu hodnotu prevádzkového prúdu strojov. V opačnom prípade istič vypne sieť z dôvodu preťaženia.
• Meranie prúdu je potrebné aj na určenie prevádzkových režimov elektrických zariadení. Meranie prúdového zaťaženia elektromotorov sa vykonáva nielen na kontrolu ich výkonu, ale aj na zistenie nadmerného zaťaženia nad prípustné zaťaženie, ku ktorému môže dôjsť v dôsledku veľkej mechanickej sily počas prevádzky zariadenia.
• Ak zmeriate prúd v okruhu pracovného, ​​ukáže sa použiteľnosť.
• Výkon v byte sa kontroluje aj meraním prúdu.

Aktuálny výkon

Okrem súčasnej sily je tu pojem súčasnej sily. Tento parameter definuje aktuálnu prácu vykonanú za jednotku času. Sila prúdu sa rovná pomeru vykonanej práce k časovému obdobiu, počas ktorého bola táto práca vykonaná. Označené písmenom "P" a merané vo wattoch.

Výkon sa vypočíta vynásobením sieťového napätia prúdom spotrebovaným pripojenými elektrickými zariadeniami: P \u003d U x I. Elektrické spotrebiče zvyčajne označujú spotrebu energie, pomocou ktorej môžete určiť prúd. Ak má váš televízor výkon 140 W, potom na určenie prúdu vydelíme túto hodnotu 220 V, v dôsledku čoho dostaneme 0,64 ampéra. Toto je maximálna hodnota prúdu, v praxi môže byť prúd menší, keď sa zníži jas obrazovky alebo sa zmenia iné nastavenia.

Meranie prúdu prístrojmi

Na určenie spotreby elektrickej energie, berúc do úvahy prevádzku spotrebiteľov v rôznych režimoch, sú potrebné elektrické meracie prístroje, ktoré dokážu merať aktuálne parametre.

• . Ampérmetre sa používajú na meranie množstva prúdu v obvode. Sú zaradené do meraného obvodu v sérii. Vnútorný odpor ampérmetra je veľmi malý, takže neovplyvňuje prevádzkové parametre obvodu. Stupnica ampérmetra môže byť označená v ampéroch alebo iných zlomkoch ampéra: mikroampéry, miliampéry atď. Existuje niekoľko typov ampérmetrov: elektronické, mechanické atď.

• je elektronický merací prístroj schopný merať rôzne parametre elektrického obvodu (odpor, napätie, prerušenie vodiča, vhodnosť batérie a pod.) vrátane sily prúdu. Existujú dva typy multimetrov: digitálny a analógový. Multimeter má rôzne nastavenia merania.

Ako merať prúd pomocou multimetra

• Zistite, aký je interval merania vášho multimetra. Každé zariadenie je určené na meranie prúdu v určitom intervale, ktorý musí zodpovedať meranému elektrickému obvodu. Najvyšší prípustný merací prúd musí byť uvedený v návode.
• Vyberte vhodný režim merania. Mnoho multimetrov je schopných pracovať v rôznych režimoch a merať rôzne veličiny. Na meranie sily prúdu je potrebné prepnúť do príslušného režimu, berúc do úvahy typ prúdu (priamy alebo striedavý).
• Na zariadení nastavte požadovaný interval merania. Je lepšie nastaviť hornú hranicu prúdu o niečo vyššiu, ako je očakávaná hodnota. Tento limit môžete kedykoľvek znížiť. Ale bude existovať záruka, že zariadenie nevypnete.
• Vložte testovacie zástrčky vodičov do zásuviek. Zariadenie sa dodáva s dvoma vodičmi so sondami a konektormi. Hniezda musia byť označené na zariadení alebo uvedené v pase.

• Ak chcete spustiť meranie, musíte pripojiť multimeter k obvodu. V tomto prípade by ste mali dodržiavať bezpečnostné pravidlá a nedotýkať sa častí pod prúdom nechránenými časťami tela. Nemerajte vo vlhkom prostredí, pretože vlhkosť vedie elektrický prúd. Na rukách by sa mali nosiť gumené rukavice. Ak chcete prerušiť obvod na meranie, odrežte vodič a odizolujte na oboch koncoch. Potom pripojte sondy multimetra k odizolovaným koncom drôtu a uistite sa, že majú dobrý kontakt.
• Zapnite napájanie obvodu a zaznamenajte hodnoty prístroja. V prípade potreby opravte hornú hranicu merania.
• Vypnite napájanie obvodu a odpojte multimeter.

• . Ak potrebujete merať prúd bez prerušenia elektrického obvodu, potom sú kliešťové merače vynikajúcou voľbou pre túto úlohu. Toto zariadenie sa vyrába v niekoľkých typoch a rôznych prevedeniach. Niektoré modely dokážu merať aj iné parametre obvodu. Je veľmi vhodné použiť meracie prúdové svorky.

Metódy merania prúdu

Na meranie prúdu v elektrickom obvode je potrebné pripojiť jednu svorku ampérmetra alebo iného zariadenia schopného merať prúd na kladnú svorku zdroja prúdu alebo a druhú svorku na spotrebiteľský vodič. Potom môžete merať aktuálnu silu.

Pri meraní je potrebné dávať pozor, pretože pri otvorení aktívneho elektrického obvodu môže vzniknúť elektrický oblúk.

Na meranie sily prúdu elektrických zariadení pripojených priamo do zásuvky alebo domáceho kábla je merací prístroj nastavený na režim striedavého prúdu s nadhodnotenou hornou hranicou. Potom je merací prístroj pripojený k prerušeniu fázového vodiča.

Všetky pripájacie a odpájacie práce sa smú vykonávať len v obvode bez napätia. Po všetkých pripojeniach môžete použiť napájanie a merať prúd. V tomto prípade sa nedotýkajte holých častí pod prúdom, aby ste predišli úrazu elektrickým prúdom. Takéto metódy merania sú nepohodlné a vytvárajú určité nebezpečenstvo.

Je oveľa pohodlnejšie vykonávať merania pomocou prúdových klieští, ktoré môžu vykonávať všetky funkcie multimetra v závislosti od verzie zariadenia. S takýmito kliešťami je veľmi jednoduché pracovať. Je potrebné nastaviť režim merania na jednosmerný alebo striedavý prúd, roztiahnuť fúzy a zakryť nimi fázový vodič. Potom je potrebné skontrolovať zhodu fúzov medzi sebou a zmerať prúd. Pre správne odčítanie musí byť len fázový vodič pokrytý fúzmi. Ak zakryjete dva vodiče naraz, meranie nebude fungovať.

Klešťové merače sa používajú len na meranie AC parametrov. Ak sa používajú na meranie jednosmerného prúdu, fúzy budú stlačené veľkou silou a bude možné ich od seba oddialiť iba vypnutím napájania.

. Aktuálne alebo prúdová sila určiť počet elektrónov prechádzajúcich bodom alebo prvkom obvodu za jednu sekundu. Takže napríklad každú sekundu prejde vláknom horiacej vreckovej lampy asi 2 000 000 000 000 000 000 (dva bilióny) elektrónov. V praxi sa však nemeria počet elektrónov, ale ich pohyb vyjadrený v ampéroch(ALE).

Ampere- Toto je jednotka elektrického prúdu, ktorá bola tak pomenovaná na počesť francúzskeho fyzika a matematika A. Ampéra, ktorý študoval interakciu vodičov s prúdom. Experimentálne sa zistilo, že pri prúde 1A prejde bodovým alebo obvodovým prvkom asi 6 250 000 000 000 000 000 elektrónov.

Okrem ampérov sa používajú aj menšie jednotky sily prúdu: miliampér(mA) rovná 0,001 A a microamp(μA) rovná 0,000001 A alebo 0,001 mA. V dôsledku toho: 1A = 1000 mA = 1 000 000 uA.

1. Zariadenie na meranie sily prúdu.

Rovnako ako napätie je prúd konštantný a premenlivý. Zariadenia používané na meranie prúdu sú tzv ampérmetre, miliampérmetre a mikroampérmetre. Rovnako ako voltmetre, aj ampérmetre sú volebná účasť a digitálny.

Na elektrických schémach sú zariadenia označené krúžkom a písmenom vo vnútri: ALE(ampérmeter), mA(miliampérmeter) a uA(mikroampérmeter). Vedľa symbolu ampérmetra sa nachádza jeho písmeno „ PA“ a sériové číslo v schéme. Napríklad. Ak sú v obvode dva ampérmetre, potom blízko prvého píšu „ PA1"a o druhom" PA2».

Na meranie prúdu sa zapne ampérmeter. priamo do obvodu v sérii so záťažou, to znamená prerušiť napájací obvod záťaže. V čase merania sa teda ampérmeter stáva akoby ďalším prvkom elektrického obvodu, ktorým preteká prúd, no zároveň ampérmeter nerobí v obvode žiadne zmeny. Na obrázku nižšie je schéma zapojenia miliampérmetra do napájacieho obvodu žiarovky.

Treba tiež pamätať na to, že ampérmetre sú dostupné v rôznych rozsahoch (stupniciach) a ak pri meraní použijete prístroj s menším rozsahom v pomere k nameranej hodnote, môže dôjsť k poškodeniu prístroja. Napríklad. Rozsah merania miliampérmetra je 0 ... 300 mA, čo znamená, že prúd sa meria iba v rámci týchto limitov, pretože pri meraní prúdu nad 300 mA zariadenie zlyhá.

2. Meranie sily prúdu multimetrom.

Meranie prúdu multimetrom sa prakticky nelíši od merania obyčajným ampérmetrom alebo miliametrom. Jediný rozdiel je v tom, že bežný prístroj má iba jeden merací rozsah, určený pre určitú maximálnu hodnotu prúdu, zatiaľ čo multimeter má niekoľko rozsahov a pred meraním je potrebné určiť, ktorý rozsah momentálne použiť.

Bežné multimetre, nie profesionálne, sú určené na meranie jednosmerného prúdu a majú štyri podrozsahy, čo je na úrovni domácností celkom dosť. Každý podrozsah má svoj vlastný maximálny limit merania, ktorý je označený číselnou hodnotou: 2 m, 20 m, 200 m, 10A. Napríklad. Na hranici " 20 m» je možné merať jednosmerný prúd v rozsahu 0…20 mA.

Napríklad zmerajte prúd spotrebovaný konvenčnou LED. Na tento účel zostavíme obvod pozostávajúci zo zdroja napätia (batéria AAA) GB1 a LED VD1 a zapnite multimeter v prerušení obvodu RA1. Ale pred zaradením multimetra do obvodu ho pripravme na merania.

Meracie sondy vložíme do zásuviek multimetra, ako je znázornené na obrázku:

červená mierka sa nazýva pozitívne, a vloží sa do zásuvky oproti ktorej sú zobrazené ikony meraných parametrov: « VΩmA»;
čierna mierka je negatívne alebo všeobecný a vloží sa do zásuvky, oproti ktorej je napísané " COM". Všetky merania sa vykonávajú vzhľadom na túto sondu.

V sektore merania DC vyberte limit " 2 m”, rozsah merania je 0 ... 2 mA. Sondy multimetra pripojíme podľa schémy a potom použijeme napájanie. LED sa rozsvietila a jej prúdový odber bol 1,74 mA. To je v princípe celý proces merania.

Táto možnosť merania je však vhodná, keď je známa spotreba prúdu. V praxi často nastáva situácia, keď je potrebné zmerať prúd v niektorom úseku obvodu, ktorého hodnota je neznáma alebo približne známa. V takom prípade sa meranie začína od najvyššej hranice.

Predpokladajme, že prúdová spotreba LED nie je známa. Potom preložíme prepínač na limit " 200 m“, čo zodpovedá rozsahu 0 ... 200 mA, a potom pripojíme sondy multimetra k obvodu.

Potom privedieme napätie a pozrieme sa na hodnoty multimetra. V tomto prípade boli aktuálne hodnoty „ 01,8 “, čo znamená 1,8 mA. Nula vpredu však znamená, že môžete ísť až nadol na limit " 20 m».

Vypneme prúd. Posúvame prepínač na limit " 20 m". Zapnite napájanie a znova vykonajte meranie. Hodnoty boli 1,89 mA.

Často nastáva situácia, keď sa pri meraní prúdu alebo napätia na displeji zobrazí jednotka. Jednotka indikuje, že je zvolený dolný limit merania a je menší ako hodnota meraného parametra. V tomto prípade musíte ísť na vyššie uvedený limit.

Môže nastať aj moment, keď je nameraný prúd vyšší ako 200 mA a je potrebné prejsť na hranicu merania " 10A". Je tu však nuansa, ktorú treba pamätať. Okrem toho, že prepínač je posunutý na limit " 10A“, je tiež potrebné preusporiadať kladnú (červenú) sondu do zásuvky úplne vľavo, oproti ktorej je alfanumerická hodnota „10A“, čo znamená, že táto zásuvka je určená na meranie vysokých prúdov.

A ďalšie rady. Urobte z toho pravidlo: keď dokončíte všetky merania na limite « 10A» okamžite preusporiadajte pozitívnu (červenú) sondu na jej bežné miesto. Ušetríte si tak nervy, sondy a multimeter.

V zásade je to všetko, čo som chcel povedať o meraní prúdu pomocou multimetra. Hlavná vec, ktorú treba pochopiť, je, že keď je pripojený voltmeter paralelne so záťažou alebo zdroj napätia, zatiaľ čo pri meraní prúdu ampérmeter zapojené priamo do okruhu a preteká ním prúd, ktorý napája prvky obvodu.

Ako konsolidáciu toho, čo som čítal, navrhujem pozrieť si video, v ktorom na príklade obvodov hovorí o meraní napätia a prúdu pomocou multimetra.

Meranie prúdu(skrátene meranie prúdu) je užitočná zručnosť, ktorá sa vám v živote bude hodiť viackrát. Je potrebné poznať veľkosť prúdu, keď je potrebné určiť spotrebu energie. Na meranie prúdu sa používa zariadenie nazývané ampérmeter.

Existuje striedavý a jednosmerný prúd, preto sa na ich meranie používajú rôzne meracie prístroje. Prúd je vždy označený písmenom I a jeho sila sa meria v ampéroch a označuje sa písmenom A. Napríklad I \u003d 2 A znamená, že sila prúdu v testovanom obvode je 2 ampéry.

Pozrime sa podrobne na to, ako sú označené rôzne meracie prístroje na meranie rôznych typov prúdov.

• Na meracom zariadení na meranie jednosmerného prúdu je pred písmenom A uvedený symbol "-".
• Na meracom zariadení na meranie striedavého prúdu je na rovnakom mieste aplikovaný symbol "~".

• ~ Prístroj na meranie striedavého prúdu.
• -Zariadenie na meranie jednosmerného prúdu.

Tu je fotografia ampérmetra určeného pre Merania jednosmerného prúdu.

Podľa zákona sa sila prúdu tečúceho v uzavretom okruhu v ktoromkoľvek bode v ňom rovná rovnakej hodnote. V dôsledku toho je na meranie prúdu potrebné odpojiť obvod na akomkoľvek mieste vhodnom na pripojenie meracieho zariadenia.

Malo by sa pamätať na to, že veľkosť napätia prítomného v elektrickom obvode nemá žiadny vplyv na meranie prúdu. Zdrojom prúdu môže byť buď 220 V domáci zdroj alebo 1,5 V batéria atď.

Ak idete merať prúd v obvode, dávajte pozor na to, či prúd v obvode tečie jednosmerný alebo striedavý. Vezmite si vhodné meracie zariadenie a ak nepoznáte očakávanú silu prúdu v obvode, nastavte prepínač merania prúdu do maximálnej polohy.

Pozrime sa podrobne na to, ako merať prúdovú silu pomocou elektrického spotrebiča.

Pre bezpečnosť meranie aktuálnej spotreby elektrospotrebiče vyrobíme domácu predlžovačku s dvomi zásuvkami. Po zložení dostaneme predlžovačku veľmi podobnú bežnej predajnej predlžovačke.

Ale ak rozoberieme a porovnáme medzi sebou domácu a v obchode kúpenú predlžovačku, tak jasne uvidíme rozdiely vo vnútornej štruktúre. Závery vo vnútri zásuviek domáceho predlžovacieho kábla sú zapojené do série a v obchode sú zapojené paralelne.

Fotografia jasne ukazuje, že horné svorky sú prepojené žltým vodičom a sieťové napätie sa privádza na spodné svorky zásuviek.

Teraz začneme merať prúd, preto zasunieme zástrčku elektrického spotrebiča do jednej zo zásuviek a ampérmetrové sondy do druhej zásuvky. Pred meraním prúdu, nezabudnite na informácie, ktoré ste si prečítali o tom, ako správne a bezpečne merať prúd.

Teraz zvážte, ako správne interpretovať hodnoty ukazovateľa ampérmetra. O meranie aktuálnej spotreby prístroja sa ručička ampérmetra zastavila na dieliku 50, prepínač bol nastavený na maximálnu hranicu merania 3 ampéry. Stupnica môjho ampérmetra má 100 dielikov. To znamená, že je ľahké určiť nameranú silu prúdu podľa vzorca (3/100) X 50 \u003d 1,5 ampéra.

Vzorec na výpočet výkonu zariadenia podľa spotrebovaného prúdu.

S údajmi o množstve prúdu spotrebovaného akýmkoľvek elektrickým spotrebičom (TV, chladnička, žehlička, zváranie atď.) môžete ľahko určiť, akú spotrebu má tento elektrický spotrebič. Vo svete existuje fyzikálny vzorec, ktorý elektrina vždy poslúcha. Objavitelia tohto vzoru, Emil Lenz a James Joule, a na ich počesť sa teraz nazýva Joule-Lenzov zákon.

• I - sila prúdu, meraná v ampéroch (A);
• U - napätie, merané vo voltoch (V);
• P je výkon, meraný vo wattoch (W).

Urobme jeden zo súčasných výpočtov.

Meral som aktuálnu spotrebu chladničky a je rovných 7 ampérov. Napätie v sieti je 220 V. Preto je spotreba energie chladničky 220 V X 7 A \u003d 1540 W.