Υπάρχουν τόσα πολλά ηλεκτρονικά gadget και συσκευές που είναι διαθέσιμα αυτές τις μέρες, σχεδιασμένα για ένα ευρύ φάσμα σκοπών. Ο κοινός παράγοντας είναι ότι όλα τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια. Το τελευταίο διατίθεται σε δύο μορφές: συνεχές ρεύμα (DC) και εναλλασσόμενο ρεύμα (AC). Η ικανότητα μέτρησης αυτών των ρευμάτων είναι ζωτικής σημασίας για τον εντοπισμό προβλημάτων σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ή συσκευή. Θα σας δείξουμε πώς να μετράτε το ρεύμα με ένα ψηφιακό πολύμετρο.
Κατανόηση του ρεύματος με απλούς όρους
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι εύκολο να κατανοηθεί με τη βοήθεια της αναλογίας ενός συστήματος ροής νερού μέσα σε ένα κτίριο, όπου το νερό αντλείται από το έδαφος στην εναέρια δεξαμενή και το νερό ρέει πίσω στο έδαφος μέσω του σωλήνες. Ένα ηλεκτρικό σύστημα είναι αρκετά παρόμοιο: ηλεκτρόνια κινούνται μέσω του κυκλώματος αντί για νερό. Άλλα στοιχεία του ηλεκτρικού συστήματος μπορούν επίσης να απεικονιστούν χρησιμοποιώντας το ίδιο μοντέλο.
Ομοιότητες μεταξύ των δύο συστημάτων
Ο θετικός ακροδέκτης της πηγής ισχύος (π.χ. μια μπαταρία) είναι παρόμοιος με τη στάθμη της εναέριας δεξαμενής και ο αρνητικός ακροδέκτης στο επίπεδο του εδάφους. Αυτή η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ακροδεκτών ονομάζεται τάση και μετριέται σε βολτ, συντομογραφία "V".
Όσο υψηλότερη είναι η δεξαμενή, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση του νερού. Ομοίως, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των ακροδεκτών της μπαταρίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτρική πίεση (τάση). Αυτή η τάση είναι που οδηγεί το ρεύμα μέσω του κυκλώματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο περισσότερο ρεύμα κυκλοφορεί στο κύκλωμα. Το ρεύμα μετριέται σε αμπέρ, με συντομογραφία "A".
Η τάση μετριέται στους ακροδέκτες της πηγής ισχύος (ακριβώς όπως μετράται το ύψος της εναέριας δεξαμενής). Το ρεύμα μετριέται μέσα στο κύκλωμα (παρόμοιο με τη μέτρηση νερού με ροόμετρο). Το ρεύμα μετράται χρησιμοποιώντας ένα αμπερόμετρο, το οποίο περιλαμβάνεται σε ένα πολύμετρο.
Τρέχοντα χαρακτηριστικά μέτρησης ενός πολύμετρου
Ένα ψηφιακό πολύμετρο διαθέτει LCD, περιστροφικό επιλογέα και θύρες για τη σύνδεση των καλωδίων του αισθητήρα. Τροφοδοτείται συνήθως από μπαταρία 9V. Ανάλογα με τον τύπο της μέτρησης, πρέπει να συνδεθούν δύο ανιχνευτές στις αντίστοιχες θύρες. Ο μαύρος αισθητήρας είναι συνδεδεμένος σε COM (συντομογραφία "κοινό"), συνδεδεμένος στη γείωση. Όσον αφορά τον κόκκινο αισθητήρα, για χαμηλά ρεύματα χρησιμοποιείται η θύρα mA. για υψηλά ρεύματα, χρησιμοποιείται η θύρα 10Α.
Για 10A, η προειδοποίηση στο πολύμετρό μας δείχνει "UNFUSED 10A MAX For 10 SECONDS MAX" (το δικό σας μπορεί να διαφέρει). Αυτό σημαίνει ότι το πολύμετρο μπορεί να αντέξει μια παρατεταμένη ροή 10A για το πολύ 10 δευτερόλεπτα πριν τα καλώδια στο εσωτερικό ζεσταθούν αρκετά και πιθανόν να λιώσουν.
Μέτρηση του ρεύματος των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων DC
Ένας πίνακας δοκιμής έχει ρυθμιστεί με μια μπαταρία, LED, βομβητή, έναν κινητήρα χαμηλής ταχύτητας και έναν κινητήρα υψηλής ταχύτητας. Χρησιμοποιώντας τους διακόπτες, καθένας από αυτούς θα ενεργοποιηθεί με τη σειρά του για τη μέτρηση του ρεύματος.
Αυτό είναι το διάγραμμα κυκλώματος της πλακέτας δοκιμής. Το ρεύμα μπορεί να μετρηθεί συνδέοντας το πολύμετρο σε σειρά σε οποιοδήποτε σημείο του κυκλώματος.
Για ευκολία, οι ανιχνευτές συνδέονται πιο κοντά στην μπαταρία. Αυτό θα βοηθήσει στη μέτρηση του ρεύματος όταν είναι ενεργοποιημένοι οποιοσδήποτε ή όλοι οι διακόπτες. Ο μαύρος αισθητήρας συνδέεται στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας και ο κόκκινος αισθητήρας συνδέεται με το άλλο καλώδιο για να σχηματίσει ένα κύκλωμα σειράς.
Πριν προχωρήσετε στη μέτρηση του ρεύματος με ένα πολύμετρο, είναι συνετό να έχετε μια πρόχειρη εκτίμηση του ρεύματος που θα μετρηθεί. Αυτό απαιτείται επειδή ο κόκκινος αισθητήρας πρέπει να συνδεθεί στη σωστή θύρα του πολύμετρου.
Για εκτίμηση, αναζητήστε τις προδιαγραφές του εξαρτήματος. Για παράδειγμα, εάν ένας κινητήρας 5V DC έχει ονομαστική ισχύ 0,5W:
- Ρεύμα = Ισχύς / Τάση
- Ρεύμα = 0,5 / 5
- Ρεύμα = 0,1A = 100mA
Τώρα που έχετε μια κατά προσέγγιση τιμή του ρεύματος, συνδέστε το καλώδιο στην κανονική θύρα mA και ρυθμίστε τον περιστροφικό διακόπτη του πολύμετρου στα 200 mA.
Στην πράξη, ωστόσο, είναι πιο γρήγορο να ξεκινήσετε με υψηλότερη τιμή στον περιστροφικό επιλογέα του πολύμετρου και να μετακινηθείτε σε χαμηλότερες τιμές για ακρίβεια. Εάν δεν έχετε πρόσβαση στις προδιαγραφές του ηλεκτρονικού εξαρτήματος, αυτό πρέπει να κάνετε.
Τα LED είναι γνωστό ότι καταναλώνουν χαμηλή ισχύ, επομένως το πολύμετρο έχει ρυθμιστεί να μετρά το ρεύμα σε milliamps (mA). Κατά τη μέτρηση, τα δύο φωτεινά LED φαίνεται ότι καταναλώνουν μόνο 7,43 mA.
Ομοίως, οι βομβητές δεν καταναλώνουν μεγάλη ενέργεια. Είναι ακόμα πιο λιτό στα 2,04mA.
Η μέτρηση του ρεύματος του κινητήρα χαμηλής ταχύτητας δείχνει 0,37A (370mA). Σημειώστε ότι η θύρα του πολύμετρου και ο περιστροφικός επιλογέας έχουν αλλάξει σε 10A.
Ο κινητήρας υψηλής ταχύτητας, όπως ήταν αναμενόμενο, καταναλώνει ακόμη περισσότερο στα 0,53A (530mA).
Μέτρηση εναλλασσόμενου ρεύματος
Σε αντίθεση με το συνεχές ρεύμα, το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) δεν βρίσκει πολλές εφαρμογές στα ηλεκτρονικά χαμηλής τάσης. Είναι ο λόγος που πολλά πολύμετρα δεν διαθέτουν αμπερόμετρο AC. Αλλά για όσους το κάνουν, η μέτρηση AC είναι παρόμοια διαδικασία με το DC. Ωστόσο, ο περιστροφικός επιλογέας πρέπει να ρυθμιστεί στο AC.
Μέτρηση ρεύματος σε συσκευές AC
Το κύριο πλεονέκτημα του AC είναι η ελάχιστη απώλεια ισχύος κατά τη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Η τάση AC μειώνεται χρησιμοποιώντας μετασχηματιστές και τροφοδοτείται στις συσκευές. Οι μικρότερες συσκευές μετατρέπουν το ρεύμα σε DC και το χρησιμοποιούν (παραδείγματα περιλαμβάνουν φορτιστές τηλεφώνων και φορητούς υπολογιστές). Οι μεγαλύτερες συσκευές χρησιμοποιούν απευθείας AC (παραδείγματα περιλαμβάνουν θερμοσίφωνες και κινητήρες).
Η τάση που τροφοδοτείται σε αυτές τις συσκευές κυμαίνεται μεταξύ 120V και 230V ανάλογα με τα πρότυπα που υιοθετούνται από διαφορετικές χώρες. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτές οι τάσεις είναι αρκετά υψηλές ώστε να προκαλέσουν τραυματισμό ή ακόμα και να θέσουν σε κίνδυνο ανθρώπινη ζωή, εάν χειριστείτε χωρίς τις κατάλληλες προφυλάξεις. Εφόσον το ρεύμα μετριέται μέσα σε ένα κύκλωμα, συνιστάται να ΜΗΝ χρησιμοποιείτε πολύμετρο κατά τη μέτρηση του ρεύματος AC υψηλής τάσης.
Αυτό που μπορείτε να κάνετε είναι να χρησιμοποιήσετε ένα μετρητής σφιγκτήρα για τη μέτρηση των ρευμάτων AC. Ο μετρητής χρησιμοποιεί το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του εναλλασσόμενου ρεύματος για τη μέτρηση του ρεύματος και δεν χρειάζεται να είναι σε επαφή με το καλώδιο, επομένως είναι ασφαλές. Ο σφιγκτήρας πρέπει να τοποθετηθεί γύρω από το σύρμα και θα εμφανιστεί η ένδειξη. μπορεί να μετρήσει ρεύματα έως και 1000A.
Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα με τους μετρητές σφιγκτήρα. Ο σφιγκτήρας πρέπει να τοποθετηθεί γύρω από ένα μόνο καλώδιο για να ληφθεί ένδειξη. Όμως, τα καλώδια τροφοδοσίας των συσκευών είναι συνήθως μια δέσμη τριών καλωδίων (ηλεκτρονικό, ουδέτερο και γείωση). Ετσι, ένα αμπερόμετρο πρίζας τοίχου θα ήταν ιδανικό για τη μέτρηση των ρευμάτων της συσκευής.
Ρεύμα μέτρησης και παρακολούθησης σε Gadget 5 Volt
Πολλά σύγχρονα gadget τροφοδοτούνται από προσαρμογείς USB 5V και power banks. Είναι χρήσιμο να μετράτε το ρεύμα για να κατανοήσετε τα ζωτικά στοιχεία, για παράδειγμα για να μην υπερφορτίζετε τις μπαταρίες κατά τη φόρτιση. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας ένα κανονικό πολύμετρο: μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα καλώδιο επέκτασης USB, να αφαιρέσετε το χιτώνιο, να κόψετε το θετικό καλώδιο και, στη συνέχεια, να συνδέσετε τα άκρα του στους αισθητήρες του πολύμετρου και να μετρήσετε το ρεύμα. Ωστόσο, αυτή είναι μια επίπονη λύση.
Αυτό που είναι πιο εύκολο είναι να χρησιμοποιήσετε το α USB πολύμετρο που έχει σχεδιαστεί ειδικά για να μετράει τις δύο σημαντικές παραμέτρους, την τάση και το ρεύμα. Απλώς συνδέστε το στη γραμμή και οι ενδείξεις θα εμφανίζονται κατά διαστήματα.
Ο μετρητής είναι απλός, και πάλι ένα πολύ χρήσιμο gadget. Ας υποθέσουμε ότι αγοράζετε ένα νέο iPhone Pro Max 14 χωρίς τον επίσημο φορτιστή της Apple. Αγοράζετε χωριστά έναν φορτιστή τρίτου κατασκευαστή, διατηρείτε την εμπιστοσύνη σας στα αυτοκόλλητα και τον συνδέετε. Το τι θα συμβεί στη συνέχεια εξαρτάται από το πόσο τυχεροί είστε. Τα πιθανά αποτελέσματα κυμαίνονται μεταξύ ενός μπιπ και ενός kaboom.
Μια πιο σοφή επιλογή είναι να ελέγξετε τον προσαρμογέα πριν τον συνδέσετε στο ακριβό σας τηλέφωνο. Εάν υπάρχει κάποιο πρόβλημα, το χειρότερο που θα μπορούσε να συμβεί είναι ότι ο φθηνός μετρητής USB θα ανατιναχτεί και όχι το τηλέφωνό σας $1000+.
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το μετρητή USB για να ελέγξετε τις θύρες του υπολογιστή και να βεβαιωθείτε ότι η τάση είναι σωστή και ότι παρέχεται αρκετή ένταση για να οδηγείτε τα περιφερειακά, όπως ένας σκληρός δίσκος USB.
Ο μετρητής USB μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για συνεχή παρακολούθηση. Τα τηλέφωνα που δεν διαθέτουν ενδείξεις φόρτισης LED πρέπει να ελέγχονται ενεργοποιώντας την οθόνη, για να δείτε εάν η φόρτιση έχει ολοκληρωθεί. Ένα αμπερόμετρο USB δείχνει το συνεχές ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα. Η ένδειξη υψηλού ρεύματος σημαίνει ότι το τηλέφωνο εξακολουθεί να φορτίζει. ένα χαμηλό σημαίνει ότι η φόρτιση έχει ολοκληρωθεί.
Οι υπολογιστές μονής πλακέτας όπως το Raspberry Pi τροφοδοτούνται επίσης από 5V USB. Η απόδοση του Pi επηρεάζεται άμεσα από την ποιότητα του τροφοδοτικού. Μπορεί να παρατηρήσετε ένα κόκκινο φως που αναβοσβήνει στην πλακέτα Pi, το οποίο υποδηλώνει ανεπαρκή τροφοδοσία ρεύματος. Με το πολύμετρο USB, μπορείτε να παρακολουθείτε την τάση και το ρεύμα που πηγαίνει στο Pi, να διορθώσετε την παροχή ρεύματος και να εξαγάγετε την καλύτερη απόδοση.
Η κατανόηση και η μέτρηση του ρεύματος είναι εύκολη
Τώρα ξέρετε πώς να μετράτε το ρεύμα με ένα ψηφιακό πολύμετρο, καθώς και ένα μετρητή σφιγκτήρα ή πολύμετρο USB. Μαζί με τη μέτρηση του ρεύματος, ένα πολύμετρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της τάσης, της αντίστασης και πολλών άλλων ηλεκτρικών παραμέτρων. Η εκμάθηση της χρήσης ενός είναι η πύλη για την κατανόηση του κόσμου των ηλεκτρονικών.