Dandanes je na voljo toliko elektronskih pripomočkov in naprav, zasnovanih za najrazličnejše namene. Skupno je, da jih vse poganja elektrika. Slednji je na voljo v dveh oblikah: enosmerni tok (DC) in izmenični tok (AC). Sposobnost merjenja teh tokov je ključnega pomena za prepoznavanje težav v elektronskem vezju ali napravi. Pokazali vam bomo, kako merite tok z digitalnim multimetrom.
Preprosto razumevanje toka
Električni tok je enostavno razumeti s pomočjo analogije sistema pretoka vode v zgradbi, kjer se voda črpa iz zemlje v nadzemni rezervoar, voda pa teče nazaj v tla skozi cevi. Električni sistem je precej podoben: elektroni se premikajo skozi vezje namesto vode. Z istim modelom je mogoče vizualizirati tudi druge komponente električnega sistema.
Podobnosti med obema sistemoma
Pozitivni priključek vira energije (npr. akumulatorja) je podoben nivoju zgornjega rezervoarja, negativni priključek pa nivoju tal. Ta potencialna razlika med obema terminaloma se imenuje napetost in se meri v voltih, skrajšano kot "V".
Višji kot je rezervoar, večji je pritisk vode. Podobno velja, da večja kot je potencialna razlika med sponkama akumulatorja, večji je električni tlak (napetost). Ta napetost poganja tok skozi vezje. Večja kot je napetost, večji tok kroži v tokokrogu. Tok se meri v amperih, skrajšano kot "A".
Napetost se meri na sponkah vira energije (tako kot se meri višina zgornjega rezervoarja). Tok se meri znotraj tokokroga (podobno kot pri merjenju vode z merilnikom pretoka). Tok se meri z ampermetrom, ki je priložen multimetru.
Tokovne merilne lastnosti multimetra
Digitalni multimeter ima LCD, vrtljivi izbirnik in vrata za priključitev žic sonde. Običajno ga napaja 9V baterija. Dve sondi je treba priključiti na ustrezna vrata, odvisno od vrste meritve. Črna sonda je priključena na COM (okrajšava za "skupno"), povezana z maso. Kar zadeva rdečo sondo, se za nizke tokove uporablja mA priključek; za visoke tokove se uporablja priključek 10A.
Za 10 A opozorilo na našem multimetru kaže "UNFUSED 10A MAX For 10 SECONDS MAX" (vaše se lahko razlikuje). To pomeni, da lahko multimeter vzdrži trajen tok 10 A za največ 10 sekund, preden se žice v notranjosti dovolj segrejejo in se morda stopijo.
Merjenje porabe toka enosmernih elektronskih komponent
Testna plošča je nastavljena z baterijo, LED diodami, brenčalom, motorjem z nizko hitrostjo in motorjem z visoko hitrostjo. Z uporabo stikal se vsako od teh po vrsti vklopi za merjenje toka.
To je shema vezja testne plošče. Tok je mogoče izmeriti tako, da multimeter zaporedno povežete na kateri koli del vezja.
Za udobje so sonde priključene bližje bateriji. To bo pomagalo pri merjenju toka, ko so katera koli ali vsa stikala vklopljena. Črna sonda je povezana z negativnim polom akumulatorja, rdeča sonda pa z drugo žico, da tvori serijsko vezje.
Preden nadaljujete z merjenjem toka z multimetrom, je pametno imeti grobo oceno toka, ki ga boste izmerili. To je potrebno, ker mora biti rdeča sonda priključena na pravilna vrata multimetra.
Za oceno poiščite specifikacije komponente. Na primer, če ima motor 5 V DC nazivno moč 0,5 W:
- Tok = moč / napetost
- Tok = 0,5 / 5
- Tok = 0,1 A = 100 mA
Zdaj, ko imate približno vrednost toka, priključite vodnik na običajna vrata mA in nastavite vrtljivo stikalo multimetra na 200 mA.
V praksi pa je hitreje začeti z višjo vrednostjo na vrtljivem gumbu multimetra in se zaradi natančnosti premakniti na nižje vrednosti. Če nimate dostopa do specifikacij elektronske komponente, morate storiti to.
Znano je, da LED diode porabijo malo energije, zato je multimeter nastavljen za merjenje toka v miliamperih (mA). Po meritvah se je izkazalo, da dve svetleči diodi LED porabita samo 7,43 mA.
Podobno brenčala ne porabijo veliko energije. Še bolj varčen je pri 2,04 mA.
Merjenje toka motorja z nizko hitrostjo kaže 0,37 A (370 mA). Upoštevajte, da sta bila vrata za multimeter in vrtljivi gumb spremenjena na 10 A.
Hitri motor po pričakovanjih porabi še več pri 0,53A (530mA).
Merjenje izmeničnega toka
Za razliko od enosmernega toka izmenični tok (AC) ne najde veliko aplikacij v nizkonapetostni elektroniki. To je razlog, da mnogi multimetri nimajo AC ampermetra. Toda za tiste, ki to počnejo, je merjenje AC podoben postopek kot DC; vendar mora biti vrtljivi gumb nastavljen na AC.
Merjenje toka v AC napravah
Glavna prednost AC je minimalna izguba moči med prenosom na velike razdalje. Izmenična napetost se zniža s pomočjo transformatorjev in napaja v naprave. Manjše naprave pretvorijo tok v enosmerni in ga uporabljajo (primeri vključujejo polnilce za telefone in prenosne računalnike). Večje naprave uporabljajo neposredno AC (primeri vključujejo grelnike vode in motorje).
Napetost, ki se napaja v te naprave, se giblje med 120 V in 230 V, odvisno od standardov, sprejetih v različnih državah. Pomembno je vedeti, da so te napetosti dovolj visoke, da povzročijo poškodbe ali celo ogrozijo človeško življenje, če z njimi ravnate brez ustreznih varnostnih ukrepov. Ker se tok meri znotraj tokokroga, je zelo priporočljivo, da pri merjenju visokonapetostnega izmeničnega toka NE uporabljate multimetra.
Kar lahko storite je, da uporabite a merilne klešče za merjenje izmeničnega toka. Merilnik za merjenje toka uporablja elektromagnetno polje izmeničnega toka in ni treba biti v stiku z žico, zato je varen. Objemko je treba namestiti okoli žice in prikazan bo odčitek; lahko meri tokove do 1000A.
Vendar pa obstaja ena težava s kleščami. Objemko je treba namestiti okoli samo ene žice, da dobite odčitek. Vendar so napajalni kabli naprav običajno sestavljeni iz treh žic (pod napetostjo, nevtralno in ozemljitev). Torej, a ampermeter v stenski vtičnici bi bilo idealno za merjenje tokov naprave.
Merjenje in spremljanje toka v 5-voltnih napravah
Veliko sodobnih pripomočkov napajajo 5V USB adapterji in napajalniki. Koristno je izmeriti tok, da razumemo vitalne funkcije, na primer, da ne prenapolnimo baterij med polnjenjem. To lahko storite z običajnim multimetrom: uporabite lahko podaljšek USB, odstranite tulec, odrežite pozitivno žico, nato njene konce priključite na sonde multimetra in izmerite tok. Vendar je to okorna rešitev.
Lažje je uporabiti a USB multimeter ki je posebej zasnovan za merjenje dveh pomembnih parametrov, napetosti in toka. Samo povežite ga v linijo in odčitki bodo prikazani občasno.
Merilnik je preprost, a spet zelo uporaben pripomoček. Recimo, da kupite nov iPhone Pro Max 14 brez uradnega Applovega polnilnika. Polnilnik drugega proizvajalca kupite posebej, ohranite zaupanje v nalepke in ga priključite. Kaj se bo zgodilo potem, je odvisno od vaše sreče. Možni rezultati segajo med piskom in kaboomom.
Pametnejša izbira je, da preverite adapter, preden ga priključite na svoj drag telefon. Če pride do težave, je najslabše, kar se lahko zgodi, da bi poceni merilnik USB eksplodiral namesto vašega telefona, vrednega 1000 USD.
Merilnik USB lahko uporabite tudi za preverjanje računalniških vrat in zagotovite, da je napetost pravilna in da je dovolj amperaže za pogon zunanjih naprav, kot je trdi disk USB.
USB merilnik se lahko uporablja tudi za stalno spremljanje. Telefone, ki nimajo LED indikatorjev polnjenja, je treba preveriti z vklopom zaslona, da vidite, ali je polnjenje končano. Ampermeter USB prikazuje neprekinjen tok, ki teče skozi vezje. Visok odčitek toka pomeni, da se telefon še vedno polni; nizek pomeni, da je polnjenje končano.
Računalniki z eno ploščo, kot je Raspberry Pi, se prav tako napajajo s 5 V USB. Na zmogljivost Pija neposredno vpliva kakovost napajanja. Morda boste opazili utripajočo rdečo lučko na plošči Pi, kar kaže na neustrezno napajanje. Z multimetrom USB lahko spremljate napetost in tok, ki gresta do Pi, popravite napajanje in pridobite najboljšo zmogljivost.
Razumevanje in merjenje toka je preprosto
Zdaj veste, kako meriti tok z digitalnim multimetrom, pa tudi z merilnimi kleščami ali USB multimetrom. Poleg merjenja toka lahko multimeter uporabljamo za merjenje napetosti, upora in številnih drugih električnih parametrov. Učenje uporabe enega je prehod v razumevanje sveta elektronike.
