www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Koherencja i częstotliwość Dopplerowska

Spannungs- und Strommessungen

RL

Rysunek 1: Obwód podstawowy do pomiaru napięcia

RL

Rysunek 1: Obwód podstawowy do pomiaru napięcia

Pomiary napięcia i prądu

Podczas pomiaru napięcia lub prądu, mierzona ilość jest przeliczana na stosunek do odpowiedniej jednostki miary. Napięcie jest więc wyświetlane jako wielokrotność (lub nawet ułamek) jednego wolta. Prąd jest mierzony w amperach.

Pomiar napięcia

Przy pomiarze napięcia urządzenie pomiarowe jest podłączone równolegle do obciążenia (np. rezystora) lub źródła napięcia. Rezystancja wewnętrzna urządzenia pomiarowego powinna być jak największa, aby urządzenie pomiarowe nie fałszowało niepotrzebnie tego pomiaru. Dzieje się tak dlatego, że urządzenie pomiarowe jest teraz równoległe do opornika i pobiera także prąd. Dla źródła napięcia oznacza to, że jest ono obciążone całkowitym prądem (rezystancja i urządzenie pomiarowe), a więc wartość napięcia zmienia się, nawet jeśli czasami tylko nieznacznie.

W praktyce, im mniejsze jest mierzone napięcie, tym większy jest zniekształcający wpływ urządzenia pomiarowego.

Dla pewnych wartości napięcia, które są mierzone, dokładność pomiaru ma jednak drugorzędne znaczenie. Dotyczy to zazwyczaj napięć roboczych: na przykład, elektronika nie dba o to, czy napięcie robocze wynosi tylko 4,95 V czy 5,05 V zamiast 5 V. Istnieją jednak również napięcia, które muszą być regulowane tak dokładnie, jak to możliwe. Dotyczy to zwłaszcza napięć referencyjnych, na przykład przetworników analogowo-cyfrowych, które powinny być dostosowane z dokładnością do tysięcznej części jednego wolta.

W przypadku starszych, analogowych przyrządów pomiarowych, należy upewnić się, że zakres pomiarowy jest prawidłowo dobrany do oczekiwanego wyniku. Jeśli napięcia nie są znane, należy zacząć od największego zakresu pomiarowego i zmniejszać go aż do momentu, gdy na wyświetlaczu analogowym pojawi się do około 2/3 pełnej skali. Dopiero teraz wynik pomiaru jest dokładny!

Gniazda pomiarowe
na napięcia

Rysunek. 2: R&S® Scope Rider to poręczny oscyloskop z możliwością bezpośredniego pomiaru prądu, napięcia i rezystancji.
(Dzięki uprzejmości Rohde & Schwarz)

Gniazda pomiarowe
na napięcia

Rysunek. 2: R&S® Scope Rider to poręczny oscyloskop z możliwością bezpośredniego pomiaru prądu, napięcia i rezystancji.
(Dzięki uprzejmości Rohde & Schwarz)

Nowoczesne przyrządy pomiarowe zazwyczaj posiadają cyfrowy wyświetlacz wyniku pomiaru. Automatycznie przełączają one również zakres pomiarowy, jeśli wymaga tego mierzone napięcie. Choć jest to wygodne, to ma też pewną wadę: nawet jeśli w punkcie pomiarowym nie ma żadnego napięcia, miernik wyświetli coś: zwykle napięcie w dolnym zakresie miliwoltów spowodowane najmniejszymi prądami pełzającymi. Niestety, często symbol oznaczający zakres pomiarowy (mV) jest również bardzo mały. Powinieneś więc przyjrzeć się bliżej temu, co pokazuje licznik.

Pomiar napięcia za pomocą oscyloskopu

Każdy oscyloskop nadaje się również do pomiaru napięcia DC lub AC bezpośrednio na ekranie. Oscyloskop musi być przełączony do trybu, w którym wyświetlane są również napięcia stałe. W tym celu wybierana jest odpowiednia skala, w której to napięcie stałe rysuje poziomą linię na ekranie. Skala (np. 1 Volt na linię skali) jest wtedy miarą dla wielkości napięcia: 5 linii skali to dokładnie 5 Voltów. Przy pomiarze napięcia prądu przemiennego mierzy się jednak w ten sposób napięcie szczytowe US. Następnie trzeba by obliczyć efektywne napięcie Ueff. Dla napięcia sinusoidalnego jest to wartość przybliżona:

Ueff ≈ 0,707· US (1)

Istnieją również wielofunkcyjne urządzenia pomiarowe, które mogą np. wykorzystywać wymagany w urządzeniu przetwornik analogowo-cyfrowy do bezpośredniego pomiaru napięcia (patrz rysunek 2). Jest to bardzo praktyczne, ponieważ jeśli dokonasz pomiaru za pomocą instrumentu, na przykład na gramofonie anteny radarowej na wysokiej wieży, możesz zaoszczędzić sobie trudu zejścia na dół po inny instrument.

RL

Rysunek 3: Obwód podstawowy do pomiaru prądu

RL

Rysunek 3: Obwód podstawowy do pomiaru prądu

Pomiaru prądu

Podczas pomiaru prądu, przyrząd pomiarowy jest zazwyczaj połączony szeregowo w obwodzie. Oznacza to, że obwód jest otwierany, a przyrząd pomiarowy jest w tym miejscu wkładany. W tym przypadku przyrząd pomiarowy powinien mieć możliwie najmniejszą oporność wewnętrzną, aby w jak najmniejszym stopniu wpływać na oporność całkowitą, tzn. aby nie zafałszować wyniku pomiaru.

Z tego powodu w urządzeniu pomiarowym stosuje się zwykle bardzo mały rezystor szeregowy. Następnie urządzenie pomiarowe mierzy tylko spadek napięcia w tym małym rezystorze i przekształca wynik w prąd zgodnie z prawem Ohma.

W przypadku bardzo dużych prądów można również zastosować inną zasadę pomiaru: tzw. zacisk prądowy. Mierzy on również prąd tylko pośrednio, ponieważ faktycznie mierzy on pole magnetyczne wytwarzane przez przepływ prądu w przewodniku i zamienia je na natężenie prądu. Można go jednak stosować tylko wtedy, gdy można pokryć zaciskiem pojedynczy przewód. Kabel wielożyłowy powoduje nieprawidłowy pomiar.

Pomiary oporności

Pomiar oporności omowej to zdolność większości multimetrów. Są dwa sposoby, aby to zmierzyć:

  1. Oporność jest obciążana stałym prądem o znanej wielkości ze stałego źródła prądu. Wynik pomiaru jest proporcjonalny do spadku napięcia na rezystorze (jak pokazano na rysunku 1). Na tej podstawie można obliczyć wielkość oporu.
  2. Opornik jest obciążony stałym, regulowanym napięciem o znanej wielkości. Wynik pomiaru jest proporcjonalny do prądu przepływającego przez opornik (jak pokazano na rysunku 3). Na tej podstawie można obliczyć wielkość opornika.
Pomiary kapacytancji

W rzeczywistości pomiar ten jest podobny do pomiaru rezystancji, z tą różnicą, że zamiast prądu stałego stosuje się prąd zmienny o znanej częstotliwości. Tak więc mierzona jest tzw. reaktancja (oporność zmienna) kondensatora, a jego pojemność obliczana jest ze znaną częstotliwością.

Jednakże, robienie tego za pomocą multimetru jest bardziej szacunkowe niż pomiarowe. Ale za pomocą tego pomiaru można stwierdzić, czy kondensator nadal działa, czy nie.