Nykyään on saatavilla niin monia elektronisia laitteita ja laitteita, jotka on suunniteltu monenlaisiin tarkoituksiin. Yhteinen tekijä on, että ne kaikki toimivat sähköllä. Jälkimmäistä on kahdessa muodossa: tasavirta (DC) ja vaihtovirta (AC). Kyky mitata näitä virtoja on avainasemassa elektroniikkapiirin tai laitteen ongelmien tunnistamisessa. Näytämme, kuinka virtaa mitataan digitaalisella yleismittarilla.
Nykyisen ymmärtäminen yksinkertaisin termein
Sähkövirta on helppo ymmärtää rakennuksen sisällä olevan veden virtausjärjestelmän analogian avulla, jossa vesi pumpataan maasta yläsäiliöön ja vesi virtaa takaisin maahan putket. Sähköjärjestelmä on melko samanlainen: elektroneja siirretään piirin läpi veden sijasta. Myös muut sähköjärjestelmän komponentit voidaan visualisoida samalla mallilla.
Samankaltaisuudet molempien järjestelmien välillä
Virtalähteen (esim. akun) positiivinen napa on samanlainen kuin yläsäiliön taso ja negatiivinen napa maanpinnan tasolla. Tätä molempien napojen välistä potentiaalieroa kutsutaan jännitteeksi ja se mitataan voltteina, lyhennettynä "V".
Mitä korkeampi säiliö, sitä suurempi on veden paine. Samoin mitä suurempi potentiaaliero akun napojen välillä on, sitä suurempi on sähköinen paine (jännite). Tämä jännite ohjaa virran piirin läpi. Mitä suurempi jännite, sitä enemmän virtaa kiertää piirissä. Virta mitataan ampeereina, lyhennettynä "A".
Jännite mitataan virtalähteen liittimistä (ihan kuin mitataan yläsäiliön korkeutta). Virta mitataan piirin sisällä (samanlainen kuin veden mittaaminen virtausmittarilla). Virta mitataan ampeerimittarilla, joka sisältyy yleismittariin.
Yleismittarin nykyiset mittausominaisuudet
Digitaalisessa yleismittarissa on LCD-näyttö, kiertovalitsin ja portit anturin johtojen liittämiseksi. Se saa yleensä virran 9 V akusta. Kaksi anturia on kytkettävä vastaaviin portteihin mittaustyypistä riippuen. Musta anturi on kytketty COM-liittimeen (lyhenne sanoista "common"), kytkettynä maahan. Mitä tulee punaiseen anturiin, pienille virroille käytetään mA-porttia; suurille virroille käytetään 10A porttia.
Jos kyseessä on 10 A, yleismittarimme varoitus näyttää "UNFUSED 10A MAX For 10 SECONDS MAX" (sinun varoitus voi vaihdella). Tämä tarkoittaa, että yleismittari voi kestää jatkuvaa 10 A virtausta enintään 10 sekuntia, ennen kuin sisällä olevat johdot kuumenevat tarpeeksi ja mahdollisesti sulavat.
DC-elektroniikkakomponenttien virrankulutuksen mittaaminen
Testitaulu asennetaan akulla, LEDeillä, summerilla, hidaskäyntisellä moottorilla ja nopealla moottorilla. Kytkimien avulla jokainen näistä kytketään päälle vuorollaan virran mittaamiseksi.
Tämä on testilevyn piirikaavio. Virta voidaan mitata kytkemällä yleismittari sarjaan missä tahansa piirin osassa.
Mukavuuden vuoksi anturit on kytketty lähemmäs akkua. Tämä auttaa mittaamaan virtaa, kun jokin tai kaikki kytkimet on kytketty päälle. Musta anturi on kytketty akun negatiiviseen napaan ja punainen anturi on kytketty toiseen johtoon sarjapiirin muodostamiseksi.
Ennen kuin jatkat virran mittaamista yleismittarilla, on viisasta saada karkea arvio mitatusta virrasta. Tämä on tarpeen, koska punainen anturi on kytkettävä yleismittarin oikeaan porttiin.
Arvioimiseksi etsi komponentin tekniset tiedot. Jos esimerkiksi 5 V DC -moottorin teho on 0,5 W:
- Virta = teho / jännite
- Virta = 0,5/5
- Virta = 0,1 A = 100 mA
Nyt kun sinulla on likimääräinen virran arvo, kytke johto tavalliseen mA-porttiin ja aseta yleismittarin kiertokytkin asentoon 200 mA.
Käytännössä on kuitenkin nopeampaa aloittaa suuremmalla arvolla yleismittarin kiertopyörässä ja siirtyä pienempiin arvoihin tarkkuuden vuoksi. Jos sinulla ei ole pääsyä elektronisen komponentin spesifikaatioihin, sinun tulee tehdä tämä.
LEDien tiedetään kuluttavan vähän virtaa, joten yleismittari on asetettu mittaamaan virtaa milliampeereina (mA). Mittauksen jälkeen kaksi kirkasta LEDiä kuluttavat vain 7,43 mA.
Samoin summerit eivät kuluta paljon virtaa. Se on vielä säästäväisempi 2,04 mA: lla.
Hidaskäyntisen moottorin virran mittaus näyttää 0,37A (370mA). Huomaa, että yleismittarin portti ja kiertovalitsin on vaihdettu 10 A: iin.
Suurinopeuksinen moottori kuluttaa odotetusti vielä enemmän 0,53 A: lla (530 mA).
AC-virran mittaus
Toisin kuin tasavirta, vaihtovirta (AC) ei löydä monia sovellutuksia pienjänniteelektroniikassa. Tästä syystä monissa yleismittareissa ei ole AC-ampeerimittaria. Mutta niille, jotka tekevät, AC: n mittaus on samanlainen prosessi kuin DC; kiertovalitsin on kuitenkin asetettava asentoon AC.
Virran mittaaminen AC-laitteissa
AC: n ensisijainen etu on minimaalinen tehohäviö pitkien etäisyyksien aikana. Vaihtojännitettä alennetaan muuntajien avulla ja syötetään laitteisiin. Pienemmät laitteet muuntavat virran tasavirtaan ja käyttävät sitä (esimerkiksi puhelinlaturit ja kannettavat tietokoneet). Suuremmat laitteet käyttävät vaihtovirtaa suoraan (esimerkiksi vedenlämmittimet ja moottorit).
Näihin laitteisiin syötettävä jännite vaihtelee 120 V ja 230 V välillä eri maiden hyväksymien standardien mukaan. On tärkeää huomata, että nämä jännitteet ovat riittävän korkeita aiheuttamaan vammoja tai jopa vaarantamaan ihmishengen, jos niitä käsitellään ilman asianmukaisia varotoimia. Koska virta mitataan piirin sisällä, on erittäin suositeltavaa EI käyttää yleismittaria korkeajännitteisen vaihtovirran mittaamiseen.
Mitä voit tehdä, on käyttää a puristin mittari AC-virtojen mittaamiseen. Mittari käyttää vaihtovirran sähkömagneettista kenttää virran mittaamiseen, eikä sen tarvitse olla kosketuksissa johtimeen, joten se on turvallinen. Puristin on asetettava langan ympärille ja lukema tulee näkyviin; se voi mitata jopa 1000A virtoja.
Kiinnitinmittareissa on kuitenkin yksi ongelma. Puristin tulee asettaa vain yhden johtimen ympärille lukeman saamiseksi. Mutta laitteiden virtajohdot koostuvat yleensä kolmen johdon joukosta (jännite, nolla ja maa). Joten, a seinäpistorasian ampeerimittari olisi ihanteellinen laitteen virtojen mittaamiseen.
Virran mittaus ja valvonta 5 voltin laitteissa
Monet nykyaikaiset laitteet saavat virtansa 5 V: n USB-sovittimista ja virtapankeista. Virran mittaaminen on hyödyllistä, jotta ymmärrät elintärkeät asiat, esimerkiksi jotta akkuja ei ylilataa latauksen aikana. Tämä voidaan tehdä käyttämällä tavallista yleismittaria: voit käyttää USB-jatkokaapelia, irrottaa holkin, katkaista positiivisen johdon, kytkeä sen päät yleismittarin antureihin ja mitata virran. Se on kuitenkin hankala ratkaisu.
Helpompaa on käyttää a USB-yleismittari joka on erityisesti suunniteltu mittaamaan kaksi tärkeää parametria, jännite ja virta. Liitä se vain linjaan, niin lukemat näytetään ajoittain.
Mittari on yksinkertainen, mutta jälleen kerran erittäin hyödyllinen laite. Oletetaan, että ostat uuden iPhone Pro Max 14:n ilman virallista Applen laturia. Ostat kolmannen osapuolen laturin erikseen, säilytät luottamuksesi tarroihin ja liität sen pistorasiaan. Mitä seuraavaksi tapahtuu, riippuu siitä, kuinka onnekas olet. Mahdolliset tulokset vaihtelevat piippauksen ja kaboomin välillä.
Viisaampi valinta on tarkistaa sovitin ennen kuin liität sen kalliiseen puhelimeesi. Jos on ongelma, pahin mitä voi tapahtua, on se, että edullinen USB-mittari räjähtäisi 1000+ dollarin puhelimesi sijaan.
Voit myös käyttää USB-mittaria tarkistaaksesi tietokoneen portit ja varmistaaksesi, että jännite on oikea ja että ampeeria on riittävästi oheislaitteiden, kuten USB-kiintolevyn, ohjaamiseen.
USB-mittaria voidaan käyttää myös jatkuvaan valvontaan. Puhelimet, joissa ei ole LED-latausilmaisimia, on tarkistettava kytkemällä näyttö päälle, jotta näet, onko lataus valmis. USB-ampeerimittari näyttää jatkuvan virran, joka kulkee piirin läpi. Korkea virran lukema tarkoittaa, että puhelin latautuu edelleen; alhainen tarkoittaa, että lataus on valmis.
Yhden levyn tietokoneet, kuten Raspberry Pi, saavat myös virran 5 V USB: stä. Pi: n suorituskykyyn vaikuttaa suoraan virtalähteen laatu. Saatat huomata vilkkuvan punaisen valon Pi-kortissa, mikä osoittaa riittämättömän virransyötön. USB-yleismittarilla voit tarkkailla Pi: hen menevää jännitettä ja virtaa, korjata virtalähdettä ja saada parhaan suorituskyvyn.
Virran ymmärtäminen ja mittaaminen on helppoa
Tiedät nyt kuinka mitata virtaa digitaalisella yleismittarilla ja myös puristinmittarilla tai USB-yleismittarilla. Virran mittauksen lisäksi yleismittaria voidaan käyttää jännitteen, vastuksen ja monien muiden sähköisten parametrien mittaamiseen. Yhden käytön oppiminen on portti elektroniikan maailman ymmärtämiseen.