W dzisiejszych czasach dostępnych jest tak wiele gadżetów i urządzeń elektronicznych, zaprojektowanych do szerokiego zakresu celów. Cechą wspólną jest to, że wszystkie są zasilane energią elektryczną. Ten ostatni występuje w dwóch postaciach: prądu stałego (DC) i prądu przemiennego (AC). Możliwość pomiaru tych prądów ma kluczowe znaczenie dla identyfikacji problemów w obwodzie elektronicznym lub urządzeniu. Pokażemy Ci, jak mierzyć prąd za pomocą multimetru cyfrowego.
Zrozumienie prądu w prostych słowach
Prąd elektryczny można łatwo zrozumieć za pomocą analogii do systemu przepływu wody wewnątrz budynku, gdzie woda jest pompowana z gruntu do zbiornika napowietrznego, a woda przepływa z powrotem do gruntu przez Rury. Układ elektryczny jest dość podobny: elektrony są przenoszone przez obwód zamiast wody. Za pomocą tego samego modelu można również wizualizować inne elementy instalacji elektrycznej.
Podobieństwa między obydwoma systemami
Zacisk dodatni źródła zasilania (np. akumulatora) jest zbliżony do poziomu zbiornika górnego, a zacisk ujemny do poziomu gruntu. Ta różnica potencjałów między obydwoma zaciskami nazywana jest napięciem i jest mierzona w woltach, w skrócie „V”.
Im wyższy zbiornik, tym większe ciśnienie wody. Podobnie, im większa różnica potencjałów między zaciskami akumulatora, tym większe ciśnienie elektryczne (napięcie). To napięcie napędza prąd w obwodzie. Im większe napięcie, tym większy prąd krąży w obwodzie. Prąd jest mierzony w amperach, w skrócie „A”.
Napięcie jest mierzone na zaciskach źródła zasilania (podobnie jak pomiar wysokości zbiornika górnego). Prąd jest mierzony wewnątrz obwodu (podobnie jak pomiar wody za pomocą przepływomierza). Prąd mierzy się za pomocą amperomierza, który jest dołączony do multimetru.
Bieżące funkcje pomiarowe multimetru
Multimetr cyfrowy ma wyświetlacz LCD, selektor obrotowy i porty do podłączenia przewodów sondy. Zwykle jest zasilany baterią 9V. W zależności od rodzaju pomiaru, do odpowiednich portów należy podłączyć dwie sondy. Czarna sonda jest podłączona do COM (skrót od „common”), podłączona do masy. Jeśli chodzi o sondę czerwoną, dla małych prądów używany jest port mA; dla dużych prądów używany jest port 10A.
W przypadku 10 A ostrzeżenie na naszym multimetrze pokazuje „NIEFUSED 10 A MAX For 10 SEKUND MAX” (w Twoim przypadku może być inaczej). Oznacza to, że multimetr może wytrzymać ciągły przepływ 10 A przez maksymalnie 10 sekund, zanim przewody wewnątrz wystarczająco się rozgrzeją i prawdopodobnie stopią.
Pomiar prądu pobieranego przez komponenty elektroniczne prądu stałego
Płytka testowa jest ustawiona z akumulatorem, diodami LED, brzęczykiem, silnikiem wolnoobrotowym i silnikiem wysokoobrotowym. Za pomocą przełączników każdy z nich zostanie włączony po kolei, aby zmierzyć prąd.
To jest schemat obwodu płytki testowej. Prąd można zmierzyć, podłączając multimetr szeregowo w dowolnej części obwodu.
Dla wygody sondy są podłączone bliżej akumulatora. Pomoże to zmierzyć prąd, gdy którykolwiek lub wszystkie przełączniki są włączone. Czarna sonda jest podłączona do ujemnego bieguna akumulatora, a czerwona sonda jest podłączona do drugiego przewodu, tworząc obwód szeregowy.
Zanim przystąpisz do pomiaru prądu za pomocą multimetru, dobrze jest mieć przybliżone oszacowanie prądu, który będzie mierzony. Jest to wymagane, ponieważ czerwona sonda musi być podłączona do odpowiedniego portu multimetru.
Aby oszacować, poszukaj specyfikacji komponentu. Na przykład, jeśli silnik prądu stałego 5 V ma moc znamionową 0,5 W:
- Prąd = moc / napięcie
- Prąd = 0,5 / 5
- Prąd = 0,1 A = 100 mA
Teraz, gdy masz przybliżoną wartość prądu, podłącz przewód do zwykłego portu mA i ustaw przełącznik obrotowy multimetru na 200 mA.
W praktyce jednak szybciej jest zacząć od wyższej wartości na obrotowym pokrętle multimetru i przejść do niższych wartości w celu uzyskania precyzji. Jeśli nie masz dostępu do specyfikacji elementu elektronicznego, powinieneś to zrobić.
Wiadomo, że diody LED zużywają mało energii, więc multimetr jest ustawiony na pomiar prądu w miliamperach (mA). Po zmierzeniu okazało się, że dwie jasne diody LED zużywają tylko 7,43 mA.
Podobnie brzęczyki nie zużywają dużo energii. Jest jeszcze bardziej oszczędny przy 2,04 mA.
Pomiar prądu silnika wolnoobrotowego pokazuje 0,37A (370mA). Zwróć uwagę, że port multimetru i pokrętło zostały zmienione na 10A.
Szybki silnik, zgodnie z oczekiwaniami, zużywa jeszcze więcej przy 0,53 A (530 mA).
Pomiar prądu przemiennego
W przeciwieństwie do prądu stałego, prąd przemienny (AC) nie znajduje wielu zastosowań w elektronice niskonapięciowej. To jest powód, dla którego wiele multimetrów nie jest wyposażonych w amperomierz AC. Ale dla tych, którzy to robią, pomiar prądu przemiennego jest procesem podobnym do prądu stałego; jednak pokrętło musi być ustawione na AC.
Pomiar prądu w urządzeniach AC
Podstawową zaletą AC jest minimalna utrata mocy podczas transmisji na duże odległości. Napięcie AC jest obniżane za pomocą transformatorów i podawane do urządzeń. Mniejsze urządzenia przetwarzają prąd na prąd stały i wykorzystują go (przykłady obejmują ładowarki do telefonów i laptopy). Większe urządzenia korzystają bezpośrednio z prądu przemiennego (przykłady obejmują podgrzewacze wody i silniki).
Napięcie dostarczane do tych urządzeń waha się od 120 V do 230 V, w zależności od norm przyjętych w różnych krajach. Ważne jest, aby pamiętać, że te napięcia są wystarczająco wysokie, aby spowodować obrażenia lub nawet narazić życie ludzkie, jeśli są obsługiwane bez odpowiednich środków ostrożności. Ponieważ prąd jest mierzony wewnątrz obwodu, zdecydowanie NIE zaleca się używania multimetru do pomiaru prądu przemiennego o wysokim napięciu.
Co możesz zrobić, to użyć a miernik cęgowy do pomiaru prądów przemiennych. Miernik wykorzystuje pole elektromagnetyczne prądu przemiennego do pomiaru prądu i nie musi mieć kontaktu z przewodem, więc jest bezpieczny. Zacisk należy umieścić wokół drutu, a odczyt zostanie wyświetlony; może mierzyć prądy tak wysokie, jak 1000A.
Jest jednak jeden problem z miernikami cęgowymi. Aby uzyskać odczyt, cęgi należy umieścić wokół tylko jednego przewodu. Ale przewody zasilające urządzeń to zwykle wiązka trzech przewodów (napięciowy, neutralny i uziemiający). A więc amperomierz do gniazdka ściennego byłby idealny do pomiaru prądów urządzeń.
Pomiar i monitorowanie prądu w gadżetach 5-woltowych
Wiele nowoczesnych gadżetów jest zasilanych przez adaptery USB 5V i powerbanki. Pomiar prądu jest przydatny, aby zrozumieć parametry życiowe, na przykład, aby nie przeładować akumulatorów podczas ładowania. Można to zrobić za pomocą zwykłego multimetru: można użyć przedłużacza USB, zdjąć tuleję, przeciąć przewód dodatni, a następnie podłączyć jego końce do sond multimetru i zmierzyć prąd. Jest to jednak kłopotliwe rozwiązanie.
Łatwiej jest użyć a Multimetr USB który został specjalnie zaprojektowany do pomiaru dwóch ważnych parametrów, napięcia i prądu. Wystarczy podłączyć go w linii, a odczyty będą wyświetlane z przerwami.
Miernik jest prostym, a zarazem bardzo przydatnym gadżetem. Załóżmy, że kupujesz nowego iPhone'a Pro Max 14 bez oficjalnej ładowarki Apple. Kupujesz oddzielnie ładowarkę innej firmy, ufasz naklejkom i podłączasz ją. To, co stanie się dalej, zależy od tego, jakie masz szczęście. Możliwe wyniki wahają się od sygnału dźwiękowego do kaboom.
Rozsądniejszym wyborem jest sprawdzenie adaptera przed podłączeniem go do drogiego telefonu. Jeśli wystąpi problem, najgorsze, co może się wydarzyć, to wybuch niedrogiego miernika USB, a nie telefonu za 1000 USD.
Możesz także użyć miernika USB, aby sprawdzić porty komputera i upewnić się, że napięcie jest prawidłowe i dostarczane jest wystarczające natężenie prądu do zasilania urządzeń peryferyjnych, takich jak dysk twardy USB.
Miernik USB może być również używany do ciągłego monitorowania. Telefony, które nie są wyposażone we wskaźniki ładowania LED, należy sprawdzić, włączając ekran, aby sprawdzić, czy ładowanie zostało zakończone. Amperomierz USB pokazuje ciągły prąd przepływający przez obwód. Wysoki odczyt prądu oznacza, że telefon nadal się ładuje; niski oznacza, że ładowanie zostało zakończone.
Komputery jednopłytowe, takie jak Raspberry Pi, są również zasilane przez 5 V USB. Na wydajność Pi ma bezpośredni wpływ jakość zasilania. Możesz zauważyć migające czerwone światło na płycie Pi, co wskazuje na nieodpowiednie zasilanie. Za pomocą multimetru USB możesz monitorować napięcie i prąd płynący do Pi, korygować zasilanie i wydobywać najlepszą wydajność.
Zrozumienie i pomiar prądu jest łatwe
Wiesz już, jak mierzyć prąd za pomocą multimetru cyfrowego, a także miernika cęgowego lub multimetru USB. Wraz z pomiarem prądu multimetr może być używany do pomiaru napięcia, rezystancji i wielu innych parametrów elektrycznych. Nauka obsługi jednego z nich to brama do zrozumienia świata elektroniki.