1. 1 Специализированные измерительные приборы Цифровой и аналоговый мультиметры
Скачать 0.97 Mb.
|
Содержание Введение........................................................................................................................3 1 Как мультиметр измеряет сопротивление....................................................5 1.1 Специализированные измерительные приборы…..………….61.2 Цифровой и аналоговый мультиметры………………..…..………72. Цифровой мультиметр DT9208A............................................................9Структура устройств………………………………………………. 9 2.2 Класс точности прибора…………………………………………….10 2.3 Проведение измерений сопротивления и какие могут возникнуть нюансы……………………………………………………………………12 3. Основная часть………………………………………………….……..14 3.1 Результат измерение ………………………………………………… 16 3.2 Анализ и переработка полученных измерительных результатов измерение……………………………………………………………………17 4. Заключение…………………………………….………………………21 3.Список литературы....................................................................................22 Введение Есть немало ситуаций, когда будет полезно знать, как измерить сопротивление мультиметром и есть ли разница, каким устройством это лучше делать. Даже если человек не является заядлым радиолюбителем, то при домашних работах с электрикой часто возникает необходимость как минимум «прозвонить» провода – по сути, убедиться, что сопротивление провода находится в пределах допустимого. Управление современных цифровых мультиметров, да и большинство аналоговых, сделано максимально удобным для оператора и не требует глубоких познаний. Оно интуитивно понятно даже непрофессионалу без профильного образования – зачастую для освоения и правильного использования прибора достаточно вспомнить школьные уроки физики по построению и проверке электроцепей. Желательно при проведении измерений помнить про перечисленные выше нюансы, ведь они в любом случае «вылезут» в процессе использования мультиметра. 1 Как мультиметр измеряет сопротивлениеПринцип измерения сопротивления основан на законе Ома, который в упрощенном варианте гласит, что сопротивление проводника равно отношению напряжения на этом проводе к силе тока, которая по нему протекает. Формула выглядит как R (сопротивление) = U (напряжение) / I (сила тока). То есть, 1 Ом сопротивления говорит о том, что по проводу протекает ток номиналом в 1 Ампер и напряжением 1 Вольт. Соответственно, при пропускании заранее измеренного тока с известным напряжением через проводник, можно вычислить его сопротивление. По сути, омметр (прибор, которым измеряют сопротивление) представляет собой источник тока и амперметр, шкала которого проградуирована в Омах. Какой мультиметр использоватьИзмерительные приборы делятся на универсальные (мультиметры) и специализированные, которые предназначены для выполнения одной операции, но проводят ее максимально быстро и точно. В мультиметре омметр является только составляющей частью прибора и его еще надо включить в соответствующий режим. Специализированные устройства, в свою очередь, также требуют некоторых навыков использования – надо знать, как их правильно подключить и интерпретировать полученные данные. Как пользоваться аналоговым и цифровым мультиметрами – на следующем видео: Специализированные измерительные приборыИз закона Ома понятно, что стандартным мультиметром не получится замерить большие сопротивления, так как в качестве источника питания там используются стандартные пальчиковые, либо батарейка типа «Крона» – прибору попросту не хватит мощности. Если часто возникает необходимость выполнить замер большого сопротивления, к примеру, изоляции, то надо приобретать мегаомметр. В качестве источника тока он использует динамомашину или мощную батарею с повышающим трансформатором – в зависимости от класса устройства он может генерировать напряжение от 300 до 3000 Вольт. Отсюда следует вывод, что у задачи, к примеру, как измерить мультиметром сопротивление заземления, не может быть однозначного ответа – в этом случае надо воспользоваться специализированным прибором, предназначенным именно для этой цели. Измерение проводятся по определенным правилам и применение таких устройств это удел специалистов – без профильных знаний получить правильный результат достаточно проблематично. Теоретически можно проверить у заземления сопротивление тестером, но это потребует сборки дополнительной электроцепи, для которой потребуется как минимум мощный трансформатор, наподобие такого, что используется на сварочных аппаратах. Цифровой и аналоговый мультиметрыВнешне эти устройства легко отличить друг от друга – у цифрового данные выводятся на дисплей цифрами, а у аналогового циферблат проградуирован и на нужное значение указывает стрелка. Соответственно, цифровое устройство проще в использовании, так как сразу показывает готовое значение, а при работе с аналоговым придется еще дополнительно интерпретировать выдаваемые данные. Дополнительно, при работе с такими устройствами, надо учитывать, что у цифрового мультиметра есть датчик разрядки источника питания – если силы тока батареи недостаточно, то он просто откажется работать. Аналоговый же в такой ситуации ничего не скажет, а будет просто выдавать неправильные результаты. В остальном, для бытовых целей подойдет любой мультиметр, на шкале которого указан достаточный предел измерения сопротивления. Включение мультиметра в режим омметра и выбор пределов измеренийУправление мультиметром производится с помощью круглой поворотной ручки, вокруг которой расчерчена шкала, поделенная на секторы. Друг от друга они отделены линиями или просто надписи на них отличаются цветом. Чтобы включить мультиметр в режим омметра надо повернуть ручку в зону сектора, обозначенного значком «Ω» (омега). Цифры, которыми будет обозначаться режимы работы могут быть подписаны тремя способами: Ω, kΩ – x1, x10, x100, MΩ. Обычно такие обозначения используются на аналоговых устройствах, у которых то, что показывает стрелка еще надо переводить в привычные значения. Если шкала проградуирована, к примеру, от 1 до 10, то при включении каждого из режимов отображаемый результат надо домножать на указанный коэффициент. 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Такая запись применяется на электронных мультиметрах и показывает в каком диапазоне можно измерять сопротивление при установке переключателя в определенную позицию. Приставка «k» обозначает префикс «кило», что в единой системе измерений соответствует цифре 1000. Если выставить мультиметр на 200k и он покажет цифру 186 – это значит, что сопротивление равно 186000 Ом. Ω – Если на корпусе омметра есть только такой значок, значит мультиметр способен автоматически определять диапазон. Циферблат такого устройства обычно может отображать не только цифры, но и буквы, к примеру, 15 kОм или 2 MОм. У первых двух способов подписи шкалы есть прямая зависимость точности отображения результатов и их погрешности. Если сразу включить максимальный диапазон, то сопротивление порядка 100-200 Ом скорее всего будет показано неправильно. Щупы прибора надо воткнуть в соответствующие гнезда – черный в «COM», а красный в то, возле которого среди других обозначений есть значок «Ω». При измерении зарядного тока аккумулятора нужно быть предельно осторожным, чтобы не вывести прибор из строя. На силу зарядного тока влияют следующие особенности: емкость аккумулятора; мощность зарядного устройства; наличие ограничивающих ток элементов, они должны входить в схему зарядного устройства; количество и способ подключения аккумуляторов. Рассмотрим каждую особенность по отдельности. Обычно, чем больше емкость, тем больший ток заряда используется. О номинальном токе можно узнать из инструкции к аккумулятору, или это может быть указано на самом аккумуляторе. Мощность зарядного устройства напрямую связано с зарядным током. Маломощные устройства вряд ли смогут зарядить аккумулятор с большой емкостью или будут делать это очень долго. Самодельные устройства, сделанные непрофессионалами, могут не иметь ограничивающего ток устройства. В этом случае начальный ток заряда может значительно превышать допустимые нормы аккумулятора и прибора. Иногда к одному зарядному устройству подключают несколько аккумуляторов. Если они подключены последовательно, то увеличивают напряжение до общего напряжения всех аккумуляторов. При параллельном подключении увеличивают зарядный ток во столько раз, сколько подключено к устройству аккумуляторов. При этом по общей шине будет протекать общий ток, а к каждому аккумулятору – номинальное значение. Все это необходимо учитывать при подключении прибора. Еще следует помнить об одной особенности. Пульсирующим называется ток, величина которого меняется во времени. Например, на выходе генератора действует положительный заряд, но напряжение на нем постоянно меняется несмотря на то, что стоят сглаживающие фильтры (а могут и не стоять). В этом случае прибор будет показывать усредненное значение. Чем лучше измерять ток токовыми клещами или мультиметром?Прежде чем ответить на вопрос, необходимо познакомиться с устройством клещей. Это прибор, имеющий раздвижные клещи. Такая конструкция позволяет, не разъединяя цепи, производить измерение. Прибор может быть снабжен трансформатором тока, тогда ими можно мерить переменный ток синусоидальной формы. Также может применяться датчик Холла, в этом случае возможности прибора резко возрастают. Им можно измерять ток любого рода и формы. Клещи предназначены для измерения токов большой величины, при токе менее 1 А у них наблюдается большая погрешность. Учитывая и сравнивая особенности мультиметра и клещей, можно самому прийти к выводу, каким прибором лучше воспользоваться в той или иной ситуации. Бывают случаи, когда можно воспользоваться только одним определенным прибором. Например, на печатных платах воспользоваться клещами не получится, также не получится измерить переменный ток мультиметром в домашней сети. Каждый прибор хорош для своих целей. Большая точность измерения небольшой силы тока мультиметром, другие его функции делают его универсальным прибором, способным решать многие задачи. В последние годы стали продаваться токовые клещи с мультиметром. Такие приборы малогабаритные, включают в себя преимущества клещей и мультиметра. Кроме того, они обладают еще рядом функций, которых нет ни у одного отдельного прибора. Только получив сведения обо всех возможных вариантах, можно принять решение, о котором впоследствии не придется жалеть. Техника безопасностиПри проведении проверки тока необходимо обеспечить свою безопасность, соблюдая определенные правила: Перед тем как измерять силу тока, необходимо обесточить объект, с которым ведётся работа. Запрещено выполнять действия мокрыми руками. Измерение силы тока нужно проводить за минимальное время, в течение которого поддерживается контакт. В противном случае прибор может перегореть. Нужно помнить, если режим работы выставлен неправильно, это может привести к поломке прибора. Измерения не рекомендуется проводить в помещениях, где имеется повышенная влажность воздуха. С электричеством не стоит работать поодиночке. Второй человек поможет в случае возникновения аварийной ситуации. При измерении нужно пользоваться индивидуальными средствами защиты. Если мультиметр подвергся сильному механическому воздействию или был повреждён другим способом, то работать с ним опасно. В такой ситуации имеет смысл воспользоваться новым исправным прибором. 2.Цифровой мультиметр DT9208A 2.1Структура устройств Прибор оснащен функцией автоотключения. Так что если вы забыли его выключить, через 15 минут это произойдет автоматически. Для включения прибора вновь необходимо дважды нажать на кнопку POWER. Также доступна функция фиксации показаний на дисплее (кнопка HOLD). Удобный поворотный переключатель позволит самостоятельно настроить нужный режим и диапазон. О том, что необходимо сменить батарею вас оповестит знак батареи на дисплее. Корпус мультиметра оснащен защитным полимерным чехлом, который поглощает удары и защищает от внешних повреждений. Мультиметр DT9208A оборудован предохранителями и имеет двойную изоляцию. Благодаря этому обеспечивается безопасность как прибора, так и пользователя. 2.2Класс точности прибора
Режим измерения сопротивленияПодключите черный щуп к гнезду «COM» и красный щуп к гнезду «VΩ». Установите поворотный переключатель диапазонов в требуемую позицию. Подключите измерительные провода к измеряемому сопротивлению и прочитайте показания на дисплее.
Прозвонка проводов – проверка целостности участка электрической цепиПрозванивать провода мультиметром можно двумя способами, использование которых зависит от наличия в приборе звукового сигнала. Эта функция, если она есть, на разных приборах может включаться разными положениями переключателя – поэтому надо обращать внимание на значки, что нарисованы на корпусе прибора. Зуммер показан как точка, справа от которой нарисованы три полукруга, каждый из последующих больший предыдущего. Искать такой значок надо либо отдельно, либо над самой маленькой цифрой из сопротивлений, либо возле значка диода, который отображается как стрелка на линии, острым концом упирающаяся в еще одну, перпендикулярную первой, линию. Если включить тестер в режим прозвонки, то он будет подавать звуковой сигнал, если сопротивление измеряемого проводника будет меньше 50 Ом. В некоторых приборах это может быть 100 Ом, поэтому если нужна точность, то надо свериться с паспортом устройства. Наглядно про прозвонку проводов на видео: Порядок прозвонки прост и интуитивно понятен – установить переключатель напротив значка зуммера и щупами коснуться концов проводника, который надо «прозвонить»: Если провод целый, то мультиметр издаст звуковой сигнал. Если провод целый, но из-за его длины сопротивление больше чем то, при котором срабатывает зуммер, то на дисплее отобразится цифра, показывающая его значение. Если сопротивление значительно больше чем диапазон, на который рассчитан этот режим работы, то на дисплее отобразится единица – значит надо переставить переключатель на другой режим и повторить измерение. Если целостность провода нарушена, то никакой индикации не произойдет. Если для «прозвонки» проводников используется аналоговый мультиметр без звукового сигнала, то он выставляется на минимальный диапазон измерений – если при прикосновении щупов к проводу стрелка показывает значение стремящееся к нолю, значит провод целый. То же самое касается цифровых приборов без зуммера. Перед тем, как проверить сопротивление проводников, сначала всегда надо выполнить тест самого устройства – прикоснуться щупами друг к другу. Также надо проверить как прибор реагирует на человеческое тело – у некоторых людей достаточно низкое сопротивление и если прижимать концы провода к щупам руками, то прибор может показать что проводник целый, даже если это не так. Проведение измерений сопротивления и какие могут возникнуть нюансыЩупы мультиметра подключаются в те же гнезда и в целом, измерение сопротивления выполняется практически так же, как и прозвонка проводов, но так как проверить при этом надо не просто целостность проводника, то у этого процесса есть некоторые особенности. Выбор границ измерений. Когда измеряемое сопротивление хотя бы примерно известно, то регулятором выставляется ближайшее большее значение (если мультиметр не определяет его автоматически). Если сопротивление точно неизвестно, то стоит начать измерения с самого большого значения, постепенно переключая мультиметр на меньшее. Когда нужна точность, то обязательно надо учитывать погрешности. К примеру, если есть на резисторе указано сопротивлением 1 кОм (1000 Ом), то во-первых надо учитывать допуски для его изготовления, которые составляют 10%. Как итог – реальные цифры могут быть в диапазоне от 900 до 1100 Ом. Во-вторых – если взять тот же резистор и выставить мультиметр на максимальное значение, к примеру 2000 kОм, то прибор может показать единицу, т.е. 1000 Ом. Если после этого перевести переключатель в положение 2 kОм, то вероятнее всего прибор покажет другую – более точную цифру, к примеру, 0,97 или 1,04. Если надо проверить сопротивление детали, которая впаяна в плату, то как минимум один из ее выводов надо выпаивать. В противном случае прибор покажет неправильный результат, так как с высокой долей вероятности параллельно проверяемой детали на схеме есть другие проводники. Если проверяется элемент с несколькими выводами, то эту деталь надо полностью выпаивать из схемы. Человеческое тело проводит ток и обладает определенным электрическим сопротивлением. Поэтому, как и в случае с впаянными в плату деталями, надо исключить возможность их контакта с посторонними предметами – в данном случае это руки замеряющего. В крайнем случае можно прижимать пальцами одной руки контакт к щупу, но прикасаться другой рукой ко второму категорически недопустимо – результат измерений в таком случае будет заведомо неверным. В ряде случаев надо учитывать переходное сопротивление контактов – даже чистый припой или ножки неиспользованных радиодеталей со временем может покрываться оксидной пленкой, поэтому место контакта желательно хотя бы минимально зачистить или процарапать концом щупа. Как проверить сопротивление провода наглядно показано на видео: 3.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 3.1. Результат измерение ПРИМЕР: R1= 100 om; R2=99.9 om; R3= 99.8 om; R4= 99.9 om; R5= 100 om; R6= 100.1 om; R7= 100.2 om; R8= 100 om; R9= 99.9 om; R10= 99.8 om; R11= 99.9 om; R12= 100 om; R13= 100.1 om; R14= 100.15 om; R15= 100.2 om; R16= 100.25 om; R17= 100 om; R18= 100.1 om; R19= 100.2 om; R20= 100.25 om. 3.2. Анализ и переработка полученных измерительных результатов измерение . a) с начала будем определить сродно арифметические значение измерение : б) следующее шаг определяем абсолютная значение каждого полученного значение ΔXi: 0.0375 -0.1357 -0.2375 0.1625 -0.2125 c) С помощью абсолютного значение измерение определяем средне квадратическая погрешности измерение и : ; . 0.143155. 0.03201 д) Для определение грубая погрешности измерение используем критерии «три сегма». Если абсолютное значение (модуль) абсолютной погрешности измерений превышает значение , такой результат считается грубой ошибкой. 0.143155 0.429466 Возможная погрешность определяется с помощью коэффициента Стьюдента: Где коэффициент Стьюдента, это коэффициент определяют следующими спициальному таблицами (в технических измерениях коэффициент )
0.03201 0.067222 . При этом фактическое значение измеряемой величины (доверительный интервал) рассчитывается по следующей формуле: 100.0375 Построим закон распределения для нормального распределения: Заносим все полученные результаты в эту таблицу:
Построим график для зависимости на ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Для измерения сопротивлений существует множество самых разнообразных методов. Все они отличаются друг от друга. И в каждом случае необходимо выбирать индивидуальный метод для измерения. Наиболее распространен метод косвенного измерения сопротивлений - это метод измерений через амперметр и вольтметр. Он применяется во множестве устройств по измерению сопротивления как постоянному, так и переменному току. Тем не менее, не всегда можно использовать обыкновенные вольтметры и амперметры для измерения напряжения и тока, поскольку они могут давать погрешность, например при измерении очень малых сопротивлений ввиду наличия сопротивления соединяющих проводов и контактов. Поэтому для грамотного измерения сопротивления важно выбрать метод, при котором погрешность измерений будет минимальна. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Сергеев, А. Г. Метрология: история, современность, перспективы: учебное пособие / А. Г. Сергеев. – М. : Логос, 2009. – 384 с. 2. Радкевич, Я. М. Метрология, стандартизация, сертификация / Я. М. Радкевич, А. Г. Схиртадзе, Б. И. Лактионов. – М. : Высшая шк., 2004. – 767 с. 3. Ефимов, В. В. Спираль качества / В. В. Ефимов, В. М. Князев. – Ульяновск : УлГТУ, 2002. – 232 с. 4. Ширялкин, А. Ф. Стандартизация, метрология, сертификация : учебнопрактическое пособие / А. Ф. Ширялкин, М. К. Гордеева. – Ульяновск :УлГТУ, 2008. – 209 с. 5. Ширялкин, А. Ф. Стандартизация и техническое регулирование в аспекте качества продукции: учебное пособие/ А. Ф. Ширялкин. –2-е изд., испр., доп. –Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 212 с. 6. Ширялкин, А. Ф. Методические указания для выполнения, оформления и защиты курсовой работы по дисциплине «Метрология, стандартизация, сертификация» / А. Ф. Ширялкин, Т. А. Федоров. – Ульяновск : УлГТУ, 2006. – 21 с. 7. Ширялкин, А. Ф. Методические указания к лабораторным работам по метрологии и стандартизации. Часть 1 / А. Ф. Ширялкин. – Ульяновск : УлГТУ,2009. – 80 с. 8. Ширялкин, А. Ф. Основы формирования многоуровневых классификаций естественного типа для создания эффективных производственных сред в машиностроении / А. Ф. Ширялкин. – Ульяновск : УлГТУ, 2009. – 298 с. 9. Ширялкин, А. Ф. Зачем нужен закон «О стандартизации» / А. Ф. Ширялкин, Е. М. Деева // Стандарты и качество. – 2009. – № 5. 10. Горбоконенко, В. Д. Метрология в вопросах и ответах / В. Д. Горбоконенко, В. Е. Шикина. – Ульяновск : УлГТУ, 2004. – 195 с. 11. Лифиц, И. М. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия: учебник / И. М. Лифиц. – 9-е изд. – М. : «Юрайт», 2009. – 315 с. 12. Психология : учебник для технических вузов / под общ. ред. В. Н. Дружинин. – Питер, 2000. – 608 с.: ил. – (Серия «Учебник нового века»). 13. Безрукова, В. С. Как написать реферат, курсовую, диплом / В. С. Безрукова. – СПб. : Питер, 2000. – 178 с.: ил. 14. Худобин, Л. В. Курсовые и дипломные проекты с развитой научноисследовательской частью : учебное пособие / Л. В. Худобин, В. Ф. Гурьянихин, В. Р.Берзин. – Ульяновск : УлГТУ, 1998. – 84 с. 15.http://radioradar.net/articles/technics_measurements/measurements_ultra.html 16.http://www.sonel.ru/ru/Biblio/article/resistance-directcurrent/ 17.http://ru.wikipedia.org/wiki/Омметр 18.http://ru.wikipedia.org/wiki/Измеритель_RLC 19. http://ru.wikipedia.org/wiki/Измерительная_линия |