plik

Co, jak i czym mierzyć?

Co mierzyć?

Jak działa woltomierz i amperomierz?

Wpływ oporności wewnętrznej mierników na pomiary napięcia i prądu

Pomiar transformatorów

Większość  początkujących  elektroników  w  zderzeniu  z  praktyką  jest  trochę  zagubionych  gdyż  nie  potrafią  szybko
znaleźć odpowiedzi na pytanie "co, jak i czym mierzyć?", o czym  świadczą maile jakie otrzymuję  i pojawiające się
na  różnych  forach  pytania  dotyczące  tego  tematu.  Dlatego  postanowiłem,  że  powstanie  ten  dział,  który  pomoże
odpowiedzieć na to pytanie.

W jednym z tematów na forum autor poniższych tekstów napisał "... Zawsze twierdziłem że, dobry elektronik, to nie
ten co potrafi lutować, tylko ten co potrafi mierzyć i wyciągać wlaściwe wnioski ...", muszę przyznać, że zgadzam się z tym
stwierdzeniem, dlatego poprosiłem go o pomoc w stworzeniu tego działu. Autorem tekstów i schematów jest b@p.

Zmiany jakich dokonałem w stosunku do nadesłanego oryginału były podyktowane stylem strony

www.elektronika.priv.pl

. Wszelkie pytania oraz sugestie proszę kierować na adres

tiktak@poczta.fm

z tematem

"Pomiary"

Co mierzyć?
W  elektronice  jak  i  we  wszystkim,  co  jest  związane  z  elektrycznością,
dokonujemy  podstawowych  pomiarów,  napięcia,  prądu  i  oporności.
Bardziej  zaawansowane  pomiary  obejmują  pomiary  częstotliwości,
okresu,  mocy, harmonicznych,  przesunięć  fazowych, badanie  przebiegów
za  pomocą  oscyloskopu  i  wiele  innych.  Wymienione  przykłady  obejmują
tylko wąski zakres pomiarów.

Przyrządy pomiarowe - uniwersalne, do pomiaru napięcia, prądu,
oporności, pojemności, wzmocnienia tranzystorów, sprawdzania diod,
ciągłości obwodów itp.

W warsztacie każdego elektronika musi się znaleźć miernik uniwersalny.
Mierniki te, najprościej, dzielimy na wychyłowe (analogowe) i cyfrowe.

Różnice w budowie i zasadzie działania są znaczne, ale mierzą te same
wielkości elektryczne.

Pomiar napięcia - V - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość
mierzymy woltomierzem. Przyrząd ( woltomierz ) wpinamy do układu,

zawsze równolegle

do elementu na którym mierzymy napięcie. Przykłady

włączenia woltomierza przy pomiarze napięcia stałego i zmiennego
pokazane są na rys. 1 i 2.

Pomiar prądu - A - stałego ( DC ) lub zmiennego ( AC ) - tą wielkość
mierzymy amperomierzem. Przyrząd ( amperomierz ) wpinamy do układu,

zawsze szeregowo

z elementem, przez który płynie mierzony prąd.

Przykłady włączenia amperomierza przy pomiarze prądu stałego
i zmiennego pokazane są na rys. 3 i 4.

Pomiar rezystancji -

- tą wielkość mierzymy omomierzem. Pomiaru

dokonujemy bezpośrednio na elemencie (rezystorze) - pamiętać należy,
że pomiar rezystora wlutowanego w płytkę razem z innymi elementami
może dawać wskazania odbiegające od faktycznej wartości (rys. 5).

Pomiar pojemności - C - tą wielkość mierzymy miernikiem pojemności.
Pomiaru dokonujemy bezpośrednio na elemencie - kondensatorze (rys. 6)

Uwagi dotyczące przyrządów pomiarowych:
W  praktyce  amatorskiej,  najczęściej  używanym  przyrządem  jest  miernik
uniwersalny  (wychyłowy)  lub  cyfrowy,  częściej  nazywany  multimetrem.
Sama  nazwa  wskazuje  co  możemy  znaleźć  w  obudowie  z  ustrojem  lub
wyświetlaczem.  Zazwyczaj  taki  miernik  jest  "kombajnem"  wyposażonym
w  woltomierz,  amperomierz,  omomierz  oraz  dodatkowe  "gadżety"  do
pomiaru,

pojemności,

tranzystorów,

częstotliwości,

temperatury

i  oczywiście  buzzer.  Obsługa  tych  mierników  nie  jest  skomplikowana,
najczęściej na obudowie zobaczymy: dwa lub cztery gniazda , przełącznik
zakresów,  wskaźnik  i  ewentualnie  dodatkowe  gniazda  do  pomiaru
kondensatorów,  tranzystorów  oraz  temperatury.  Informacje  jakimi
parametrami  dysponuje  nasz  miernik,  znajdziemy  w  instrukcji  obsługi.
Gorzej  kiedy  instrukcji  nie  posiadamy,  wtedy  musimy  nasz  przyrząd
dokładnie  obejrzeć  i  zorientować  się  jakie  parametry  mierzy,  jakie  ma
zakresy  pomiarowe,  do  czego  służy  jakie  pokrętło  i  gniazdo  itd.
Generalnie należy przyjąć że nasz przyrząd mierzy:

Multimetry cyfrowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresach 200mV, 2V, 20V, 200V , 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresach 2V, 20V, 200V, 700V
- prąd stały ( DC ) w zakresach 2mA, 20mA, 200mA, 20A
- prąd zmienny ( AC ) w zakresach 200mA, 20A
- oporność w zakresach 200

, 2k

, 20k

, 200k

, 2M

, 20M

, 200M

- pojemność w zakresach 2000pF, 20nF, 0,2µF, 2µF, 20µF
- współczynnik wzmocnienia tranzystorów w zakresie od 0 do 1000
- temperaturę w zakresie od 0 do 200 stopni °C

Mierniki uniwersalne - wskazówkowe:
- napięcia stałe ( DC ) w zakresie od 0 do 1000V
- napięcie zmienne ( AC ) w zakresie od 0 do 1000V
- prąd stały ( DC ) w zakresie od 0 do 500mA ( 10A )
- prąd zmienny ( AC ) w zakresie od 0 do 3A ( 10A )
- oporność w zakresie 0W do 20M

- pojemność w zakresie 2nF do 2µF

Istotna, jest wiedza jaką oporność wejściową ma nasz miernik. I tak,
mierniki wychyłowe - uniwersalne o klasie dokładności pomiaru 1,5 ; 2,5 ,
dla napięć stałych, oporność wewnętrzna wynosi 20k

- 100 k

/V , dla

napięć zmiennych średnio 1k

/V. Mierniki cyfrowe ( multimetry ) dla napięć

stałych i zmiennych, oporność wejściowa wynosi ok. 10M

/V.

Jak działa woltomierz i amperomierz?
W ostatnim czasie dostałem kilka pytań na moja skrzynkę pocztową
i wśród nich między innymi pytanie dotyczące różnicy w budowie pomiędzy
woltomierzem a amperomierzem. Niby banalne, a jednak bardzo istotne.

Zaczniemy od woltomierza. Jak już wiemy ( a będę to powtarzał do
znudzenia ) woltomierz wpinamy do układu równolegle. Takie włączenie
wynika z konstrukcji tego miernika (patrz rys. 7).

W podstawowy skład każdego woltomierza wchodzą: amperomierz
i opornik dodatkowy R

- szeregowy. Amperomierz ( ustrój ) ma zazwyczaj

małą oporność wewnętrzną ( im mniejszy prąd jest wymagany do pełnego
wychylenia miernika, tym większa jest oporność cewki ustroju - używa się
cieńszego  drutu do  jej  nawinięcia  ), aby  wywołać  jego pełne  wychylenie
należy spowodować  przepływ prądu o wartości  maksymalnej dla danego
typu  ustroju  np.  100uA.  Przepływający  prąd,  wytwarza  pewien  spadek
napięcia na cewce ustroju. Aby można było dokonywać pomiaru większych
napięć  od  wartości  spadku  napięcia  na  ustroju,  musimy  szeregowo
z  amperomierzem  włączyć  opornik  dodatkowy.  Wartość  tego  opornika
musi  być  tak  dobrana  aby  uzyskać  odpowiedni  spadek  umożliwiający
pełne wychylenie ustroju. Najprościej możemy to ująć analizując wzór:

gdzie:
- R

- oporność opornika dodatkowego;

- U1 - napięcie mierzone;

   - U1 - napięcie mierzone;
   - Um - spadek napięcia na ustroju;
   - I - prąd amperomierza

Aby bardziej przybliżyć sprawę założymy:
   - mamy miernik o prądzie I = 100µA;
   - pełne wychylenie - wytwarza spadek napięcia na ustroju wynoszący
     Um = 10mV;
   - napięcie mierzone U1 = 10V;

= 10V - 10 mV/100µA R

= 9,99V/100µA

= 99,9 [k

]

      A  teraz  amperomierz  -  włączamy  go  do  układu  zawsze  szeregowo.
Podstawowa  konstrukcja  zawiera  w  sobie  dwa  elementy,  ustrój
pomiarowy  i  opornik  równoległy  R

, zwany potocznie bocznikiem. Układ

obrazuje rysunek 8. Zasada pracy opiera się na podstawowym prawie
(

I prawo Kirchhoffa

) algebraicznej sumy prądów wypływających z węzła

i  sumy  prądów  dopływających do  węzła  (  patrz  rys. 9).  Z  rysunku  jasno
wynika  że,  przy  pomiarze  dużych  prądów,  znacznie  przekraczających
wartość  prądu  potrzebnego  do  wychylenia  ustroju,  znaczna  jego  część
musi przepływać przez opornik R

Zilustrujemy to na przykładzie - zakładamy:
- prąd ustroju pomiarowego I

= 100µA;

- prąd pomiaru I = 0,5A;

I2 = I - I

; I

= 0,5 [A] - 100 [µA] ;

= 0,499 [A]

      Pozostaje  jeszcze  do  omówienia  zasada  pomiaru  prądu  przez
multimetry  cyfrowe.  Młodzi  adepci  elektroniki  zadadzą  pewnie  pytanie
w rodzaju: "...przecież tam  nie ma  ustroju pomiarowego,  to jak  rozdzieli się
prąd?"  I  tutaj  dotykamy  sedna  pomiaru.  Jak  wiemy  w  większości
multimetrów operujemy napięciem na wejściu przetwornika pomiarowego
np. popularnej kostki 7107 ( min. zakres napięcia wejściowego to 200mV
).  Jak  zatem  dokonywany  jest  pomiar  prądu?  Poprzez  pomiar  spadku
napięcia  na  opornikach  dodatkowych.  Prąd  wejściowy  przetwornika  jest
tak  mały,  że  praktycznie  pomijalny,  jeżeli  do  wejścia  przetwornika
dopniemy  równolegle rezystor  o  znanej wartości  to przepływający  przez
niego  prąd  wywoła  na  nim  spadek  napięcia,  który  zmierzymy  naszym
przetwornikiem.

Wpływ oporności wewnętrznej mierników na pomiary napięcia i prądu
Co  to  jest  oporność  wewnętrzna  przyrządu?  Jak  już  wiemy,  dokonując
pomiaru,  nasz  przyrząd  włączamy  do  układu  w  ściśle  określony  sposób.
W tym momencie musimy sobie zdawać  sprawę z tego, co nasz przyrząd
spowoduje  w  działającym  urządzeniu,  problem  ten  dotyczy  nie  tylko
miernika  uniwersalnego  ale  też  innych  przyrządów  pomiarowych.  I  tu
właśnie  pojawia  się  temat  oporności  wewnętrznej.  Dokonując  pomiaru
napięcia  stałego,  w  zasadzie  problem  jakby  znika  w  przypadku
stosowania multimetru, gdzie oporność wejściowa wynosi np. 10M

/V, ale

nie bez znaczenia jest kiedy stosujemy do pomiaru miernik wychyłowy,
średniej klasy, i tutaj oporność wejściowa waha się w granicach od 1k

do 100k

/V.

W czym tkwi problem? Posłużmy się wirtualnym przykładem: mierzymy
napięcie między bramką tranzystora, a minusem zasilania jak na rys. 10.
Zakładamy, że R1 = R2 = 100k

i napięcie zasilania wynosi 10V. Na "oko"

widać, że napięcie bramki powinno wynosić połowę napięcia zasilania,
czyli 5V. Nasz miernik (woltomierz) ustawiamy na zakres pomiaru 10V.
Kiedy do pomiaru użyjemy miernika o oporności wejściowej 10M

/V, to na

zakresie pomiaru 10V, mamy oporność wejściową miernika około 100M

Taka  oporność  w  naszym  przypadku  nie  spowoduje  błędnych  wskazań
wynikających  z  równoległego  połączenia  miernika  i  rezystora  R2  (ile
wynosi  wypadkowa  oporność  wynikająca  z  równoległego  połączenia
multimetru  i  rezystora  R2,  pozostawiam  do  samodzielnego  wyliczenia  -
podpowiedź  jak  to zrobić  znajdziesz

tutaj

). Co innego, gdy do pomiaru

zastosujemy miernik o oporności wejściowej np. 10k

/V. Wtedy nasza

oporność wypadkowa, wyniesie 50k

. Czy taka wartość oporności

spowoduje  błąd  pomiaru?  ,  odpowiedź  brzmi:  tak,  uzasadnijmy  nasze
rozumowanie  opierając  się  na  przykładzie  z  rys.  10.  Poniżej  jest  już
wyprowadzony  wzór  na  mierzone  napięcie  ale  jeśli  ktoś  nie  wie  jak  to
wyliczyć to warto sobie przypomnieć co to takiego

dzielnik napięcia

wyliczyć to warto sobie przypomnieć co to takiego

dzielnik napięcia

Różnica pomiędzy napięciem faktycznym (5V), a zmierzonym wynosi, 1,7V
!. Błąd pomiaru 34%.

      Oczywiście,  ten  przykład  ma  na  celu  uzmysłowić  nam  jakich  wyników
możemy  się  spodziewać  po  pomiarach  dokonanych  miernikami  o  małej
oporności  wewnętrznej.  Mógłby  ktoś  powiedzieć,  można  przełączyć
przyrząd na wyższy zakres i wtedy jego oporność będzie większa, zgoda,
ale dokładność odczytu będzie "mizerna". Starajmy się zawsze stosować,
do pomiaru napięć,  przyrządy o jak największej  oporności wewnętrznej i
pamiętajmy, woltomierz włączamy do układu zawsze równolegle.

      A  jak  się  ma  sprawa  z  pomiarem  prądu?  Wiemy  już  że  amperomierz
wpinamy  do  układu  zawsze  szeregowo  i  ma  on  bardzo  małą  oporność
wewnętrzną,  niemal  pomijalną, rzędu  ułamków  oma.  Pamiętajmy,  że  nie
bez  znaczenia  są  przekroje  przewodów  pomiarowych,  wyobraźmy  sobie
ciągły pomiar prądu 10A za pomocą naszych cieniutkich przewodzików od
miernika,  po  chwili  będą  gorące  jak  diabli  że  nie  wspomnę  o  spadku
napięcia  na  nich.  A  jak  mierzymy  prądy  w  układach  elektronicznych  np.
naszych  pięknie  zmontowanych  płytkach  drukowanych?,  przecież  nie
zawsze  możemy  lub  chcemy  przerwać  ścieżki  na  płytce,  lub  nawet
fizycznie, nie mamy tego jak zrobić. Czy nie ma wyjścia z tej sytuacji? Jest,
mierzymy spadki napięć. Zilustrujemy to na przykładzie, rys. 11.
   Zakładamy w naszym przykładzie:
   - napięcie zasilania Uz = 10V;
   - rezystor emiterowy R4 = 82

Chcemy  zmierzyć  prąd  emitera  tranzystora  (prąd  który  płynie  przez  R4)
i  jego  prąd  bazy.  Nasz  woltomierz  pokazuje  napięcie  2,5V  (  spadek
napięcia  na  oporniku  emiterowym  ).  Teraz  wyliczamy  prąd  emitera  jaki
płynie w naszym układzie, w praktyce jest on równy prądowi kolektora:

Prosto, łatwo i tylko odrobina liczenia. Wszystko ładnie, a jak określić prąd
bazy?  Znamy  już  prąd  emitera,  a  przecież  można  przyjąć,  że  prąd
kolektora  jest  równy  prądowi  emitera.  Dlaczego  wystarczy  sobie
przypomnieć co  jest napisane w  dziale

tranzystory

. Musimy jeszcze znać

wartość

tranzystora (patrz:

tranzystory

). Tą wartość można uzyskać

z karty katalogowej dla danego tranzystora, można też przyjąć np.
wartość

=100 (wartość typowa dla tranzystorów małej mocy) lub jeśli w

naszym mierniku mamy możliwość pomiaru

tranzystora, czyli

współczynnika h

21e

to po prostu zmierzymy. Teraz już idzie gładko, ze

wzoru I

= I

(patrz:

tranzystory

) wyliczamy z grubsza nasz szukany

prąd bazy.

      W  praktyce  spotykamy  układy  w  których  musimy  dokonać  badania
przebiegu  sygnału,  oscyloskopem,  miernikiem  częstotliwości  itd.  Czy
w  tym  przypadku  mamy  do  czynienia  z  opornością  wewnętrzną?  Jak
najbardziej, dla przykładu, przeciętny oscyloskop ma oporność wejściową
rzędu  1M

, a dodatkowo jeszcze dokłada pojemność doprowadzeń.

Wpływ  tych  dwóch  wielkości  ma  ogromne  znaczenie  przy  badaniu
sygnałów  w  układach  cyfrowych  i  urządzeniach  w.cz.,  powoduje  czasem
tak  duże  zniekształcenie  sygnału,  że  określenie  kształtu  przebiegu  jest
praktycznie  niemożliwe.  W  praktyce  ratujemy  się  dodatkową  sondą
pomiarową,  która  ma  oporność  wej.  10M

i więcej, oraz wprowadza

minimalne obciążenie pojemnościowe.

   Czy zastanawiałeś się czasem nad taką rzeczą, co się dzieje w układzie
w  sytuacji  kiedy  wzrasta  temperatura  otoczenia.  Często  opracowując
jakiś układ planujemy położenie elementów w pobliżu innego podzespołu
np.  radiatora.  Ciepło  które  pojawia  się  w  czasie  pracy  urządzenia  ma
ogromny  wpływ  na  pracę  całości,  a  najszybciej  i  najgorzej  na  zmiany

ogromny  wpływ  na  pracę  całości,  a  najszybciej  i  najgorzej  na  zmiany
temperatury, reagują półprzewodniki.  Dobrze zaprojektowany układ daje
sobie  z  tymi  problemami  radę  ale  są  granice  wytrzymałości  po
przekroczeniu których  nastąpi nieuchronnie katastrofa. Dlatego  w trakcie
planowania  położenia  elementów  na  płytce  trzeba  o  tym  również
pomyśleć.  Warto  pomierzyć  temperaturę  w  jakimś  układzie,  jak  nie
multimetrem  to  termometrem,  a  już  wręcz  należy  zadbać  o  to,  aby
w  obudowie  naszego  urządzenia  był  swobodny  przepływ  powietrza,
szczególnie  w  naszych  zasilaczach  warsztatowych.  Doświadczenie
podpowiada nam, że wzrost temperatury jest wywołany wzrostem prądu
płynącego przez dany element i odwrotnie, wzrost temperatury powoduje
wzrost prądu.

      Teraz  trochę,  może  banalnych  i  często  pomijalnych  problemów  ale
czasami  bardzo  istotnych.  Rzecz  dotyczy  pomiarów  elementów,  a  raczej
badanie  ich  wartości.  Zanim  zaczniemy  montować  jakieś  układ,
gromadzimy niezbędne elementy i dokonujemy ich pomiaru, sprawdzenia (
powinien to być nawyk każdego konstruktora ).

Mało kiedy zastanawiamy się, jak wykonany jest np. rezystor węglowy,
a jak drutowy, jak wykonany jest kondensator styrofleksowy, jak

ceramiczny,  a  jak  elektrolityczny,  mało  kiedy  również  zastanawiamy  się
nad  sposobem  dokonywania  pomiaru.  Ale  w  trakcie  badania  danego
elementu  musimy  się  już  przez  chwilę  nad  tym  zastanowić.  Poniżej
omówimy sposoby pomiaru różnych elementów.

Pomiar oporności
Wyobraźmy sobie że mamy do zbadania rezystor. Pomiar jego oporności
jest banalny, bierzemy omomierz, ustawiamy zakres np. 200k

i przykładamy końcówki przyrządu do wyprowadzeń elementu. Naszym
oczom ukazuje się jakaś wartość bardzo zbliżona do 200k

, np. 199,5k

czy też 200,2k

. Zdarza się że, podczas pomiaru łapiemy nasz rezystor za

końcówki palcami w których trzymamy już końcówki przyrządu, czy wtedy
nasz przyrząd pokaże wartość 200k

?. Zapewniam, że pokaże inną,

a dlaczego? Bo "dokładamy" równolegle oporność naszego ciała
(patrz:

elementy RLC

). Również podobny problem napotkacie przy

pomiarze oporności w zmontowanym układzie. W większości przypadków
zmierzona wartość nie będzie odpowiadała faktycznej wartości oporności
gdyż dokładają się równolegle oporności innych elementów układu.
W takim przypadku jeśli nie da się odczytać wartości z kodu paskowego
(patrz:

kod paskowy

), to najlepiej wylutować jedną końcówkę z układu

i wtedy dokonać pomiaru.

Pomiar pojemności
Jak zmierzyć pojemność kondensatora? Posłużmy się przykładem pomiaru
kondensatora  o  pojemności  powiedzmy  100pF.  Pół  biedy  kiedy  mamy
multimetr  i  osobne  gniazdo  do  pomiaru  pojemności,  chociaż  musimy
wiedzieć,  że  nasz  wyświetlacz  wcale  nie  musi  pokazywać  równe  100  (
pomijam  tolerancje  ), a  może  jeszcze  "dołożyć"  parę pF  tzw.  pojemność
doprowadzeń.  A  co  począć  kiedy  nasz  przyrząd  nie  ma  miernika
pojemności?  Wtedy  stosujemy  do  badania  omomierz.  Przykładamy
końcówki do wyprowadzeń kondensatora i widzimy, że na wskaźniku nic,
ani  drgnie.  Zadowoleni  stwierdzamy,  że  nasz  kondensator  nie  ma
zwarcia, a co z pojemnością? I na to jest rada. Pamiętamy że kondensator
nie przepuszcza prądu stałego, ale przepuszcza prąd zmienny przy okazji
stanowiąc  dla  niego  pewną  oporność.  Mamy  rozwiązanie,  do  pomiaru
kondensatora  zastosować  miliamperomierz  prądu  zmiennego  i  źródło
napięcia  zmiennego,  transformator  (byle  napięcie  tego  źródła  nie  było
większe od 24V - napięcie bezpieczne), można też zastosować generator
np.  akustyczny, musi  tylko  mieć  odpowiednie napięcie  na  wyjściu i  układ
separujący.  Podpinamy  nasz  kondensator  i  miliamperomierz  do  źródła
napięcia jak na rysunku 12.
Teraz  odczytujemy,  jaki  prąd  pokazuje  miliamperomierz.  Pojemność
obliczamy  z  wzoru  zamieszczonego  pod  rysunkiem.  Niestety,  ta  metoda
nie  zda  egzaminu  przy  małych  pojemnościach,  nie  jest  też  polecana  dla
kondensatorów powietrznych i z oczywistych względów elektrolitycznych.
I  uwaga,  bądźmy  przytomni  i  zwracajmy  uwagę  na  jakie  napięcie  pracy
jest  badany  kondensator,  aby  go  nie  "zabić"  już  w  trakcie  badania.
Kondensator  ładuje  się  do  wartości  maksymalnej  napięcia,  czyli  1,41
(pierwiastek z  2) razy większej od  wartości skutecznej, którą  to wartość
zmierzy nasz woltomierz gdy będziemy mierzyli napięcie zmienne, musimy
o tym pamiętać.
   Mały przykład - mamy układ jak na rysunku 13.
Zakładamy:
   - U1 = 20V (zmierzona wartość skuteczna);

- prostownik złożony z diod krzemowych, czyli spadek napięcia na
diodach ok. 1,5V (dlaczego? - zobacz

tutaj

);

Teraz liczymy:

Teraz liczymy:
   - napięcie po prostowniku, bez kondensatora C1,
      U2 = U1 - 1,5 [V] = 20 - 1,5 = 18,5 [V];
   - po podpięciu kondensatora, napięcie U2 zmieni się
      U2 = 1,41 · 18,5 = 26 [V]

Jak  na  "patelni"  widać  na jakie  napięcie  pracy  musimy  zastosować  nasz
kondensator.
I jeszcze drobne uwagi dotyczące kondensatorów:
   1. kondensator zmienia pojemność wraz ze zmianą temperatury;
   2. kondensator elektrolityczny musi mieć właściwą polaryzacje napięcia;

   3. nie wolno rozładowywać kondensatorów o dużej pojemności metodą
           zwarcia końcówek,  należy tego  dokonywać za  pomocą właściwego
       rezystora np. 100

/2W;

4. nie stosować w torze sygnału m.cz. kondensatorów ceramicznych
i odwrotnie, w torach sygnałów w.cz. kondensatorów zwijanych;

5. kondensator dla napięcia zmiennego stanowi oporność bierną czyli
tzw. reaktancje, zależną od częstotliwości napięcia;

    6. przy połączeniu kondensatorów  szeregowo, pojemność wypadkowa
              jest  mniejsza  od  najmniejszej  pojemności  zastosowanego
       w połączeniu kondensatora ;

7. przy połączeniu równoległym pojemność wypadkowa jest równa
sumie pojemności poszczególnych kondensatorów;

Pomiar diody
Co jeszcze mamy do badania? nasze ulubione półprzewodniki. Zaczniemy
od diody - więcej na temat diody znajdziesz

tutaj

. Wiadomo że dioda jest

elementem prostowniczym dla prądu zmiennego. Najczęściej sprawdzenia
jej  dokonujemy  omomierzem  mierząc  oporność  złącza  w  obu  kierunkach
jak  na  rys.  14.  Raz  mamy  małą  oporność,  a  raz  dużą.  I  wszystko  gra,
dioda jest dobra i możemy śmiało ją zastosować. Inaczej sprawa wygląda
gdy mamy już gotowy układ a dioda jest wlutowana i nie za bardzo chce
się  nam ją  wylutowywać.  Wtedy  zaczynamy  mierzyć  spadek  napięcia  na
diodzie.  Pamiętamy  że  na  złączu  diody  krzemowej  występuje  spadek
napięcia ok. 0,5 do 0,7V , a na diodzie germanowej 0,2 do 0,5V. Z reguły
zakładamy 0,7V Si oraz 0,2V Ge. Ale są przypadki ( pomijam diody Zenera
)  kiedy pomiar  spadku  napięcia  daje  inne wyniki.  Dla  przykładu,  badamy
mostek prostowniczy w układzie Gretza, wiadomo że w trakcie półokresu
napięcia  zmiennego  w  procesie  prostowania  prądu,  pracują  dwie  diody
szeregowo, czyli sumarycznie, nasz spadek napięcia na diodach powinien
wynosić ok. 1,5V, a wynosi np. 2V i w dodatku wszystko działa. Gdzie tkwi
problem?  wszystko  zależy  od  prądu  jaki  płynie  przez  diody.  Wraz  ze
zmianami prądu, zmienia się również oporność złącza diody i stąd zmienia
się też spadek napięcia na diodzie.

Pomiar tranzystorów
Najprostsza i zarazem najpopularniejsza metodą badania tranzystora jest
sprawdzanie  oporności  złącz  za  pomocą  omomierza.  Sama  metoda  ma
zalety  i wady.  Zalety  to,  szybkie zorientowanie  się  o poprawności  złącz,
określenie  typu  przewodności  i  możliwość,  orientacyjnego,  pomiaru
w  układzie.  Wady,  brak  100%  pewności  że  tranzystor  jest  naprawdę
dobry,  niemożność  określenia  poprawności  złącza  tranzystorów
wysokonapięciowych  brak  możliwości  określenia  współczynnika  h

21e

Badanie omomierzem przebiega w określony sposób i dokładnie pokazuje
to rys. 15 i tabelka.

Tabelka

NPN

PNP

duża

mała

duża

mała

duża

mała

Podobnie  możemy badać  tranzystory polowe.  Rzecz jest  trochę prostsza
bo  omomierz  podpinamy  do  złącz  D  -  dren,  S  -  źródło  (A)  i  dotykamy
palcem bramki  G tranzystora  (B) rys.  16. Omomierz  powinien wskazywać
spadek oporności złącza. Pamiętajmy przy okazji o bardzo ważnej rzeczy,
ładunek  elektrostatyczny,  "pasażer"  wędrujący  na  nas  (  może  osiągać
wartość  kilku  kV  )  bardzo  lubi  gdzieś  "uciekać"  do  miejsc  o  niższym
potencjale, w momencie sprawdzania  tranzystora ma wprost wymarzone
warunki  ku  temu  aby  przeskoczyć  do  bramki  tranzystora.  Skutek  będzie
tragiczny dla tranzystora,  praktycznie możemy go już  wyrzucić do śmieci.
Wniosek: ta metoda nie jest najlepsza.

Pomiar bezpieczników
Bezpiecznik,  prosty  element,  zawsze  skazany  na  zagładę,  którego
jedynym celem w życiu jest przep alić się. Należy wiedzieć, że bezpiecznik
ulegnie  przepaleniu,  kiedy  już  prąd  przez  niego  przepłynie!  nigdy
wcześniej.  Występują  jako  bezpieczniki  zwłoczne  i  bezzwłoczne.
Najczęściej  spotykane,  są  bezpieczniki  topikowe  w  szklanej  rurce,
bezpieczniki

wykonane

formie

rezystorów

elementów

półprzewodnikowych,

bezpieczniki

termiczne

oraz

bezpieczniki

polimerowe.  Bezpieczniki  zawsze  powinniśmy  sprawdzać  omomierzem,
a nie zestawem bateria + żarówka (chyba, że te o prądach kilkanaście lub
kilkadziesiąt  amper,  ale  to  już  nie  jest  elektronika).  Stosujemy
bezpieczniki  wszędzie  tam  gdzie  musi  zostać  wymuszone  przerwanie
obwodu  prądu  z  powodu  zwarcia  lub  przekroczenia  krytycznie  jego
wartości. Przede wszystkim mają one na celu "ochronę naszych kieszeni"
przed  dodatkowymi  wydatkami  (lub  też  stosowanie  ich  wymuszone  jest
odpowiednią  normą  dla  danych  urządzeń),  dla  przykładu  cena
bezpiecznika  to  ok.  0,5  zł  podczas  gdy  cena  np.  transformatora  to
przeciętnie  ok.  20zł.  Jakiego  typu  stosujemy  bezpieczniki,  to  zależy  od
układu,  bezzwłoczne  wszędzie  tam  gdzie  pobór  prądu  jest  mniej  więcej
stały  na  średnim  poziomie  i  muszą  one  pewnie  i  szybko  zadziałać
w  momencie  gwałtownego  wzrostu  prądu.  Zwłoczne  w  układach,  gdzie
w  momencie  rozruchu  występuje  gwałtowny  pobór  prądu,  a  następnie
prąd  maleje  (np.  w  obwodzie  uzwojenia  pierwotnego  transformatorów
dużej

mocy,

autotransformatorów

czy

silników).

Bezpieczniki

półprzewodnikowe w  układach o małym ale  bardzo szybkim, impulsowym
poborze  prądu,  gdzie  prąd  narasta  do  bardzo  dużej  wartości  w  bardzo
krótkim czasie  (np. takie bezpieczniki  są stosowane w  dyskach twardych
komputerów), zaletą  ich jest to, że  są małe gabarytowo i  bardzo szybko
działające.  Wreszcie  bezpieczniki  termiczne,  te  maja  na  celu  ochronę
urządzenia  np.  transformatora  w  przypadku  wzrostu  jego  temperatury.
Bezpieczniki  rezystorowe  o  małej  oporności  rzędu  1  -  3W,  ale
odpowiednio  wykonane,  te  stosujemy  w  układach  jako  zwłoczne  i  tanie
elementy  zabezpieczające,  np.  w  zasilaczach  komputerowych.  Można  je
łatwo  montować  (lutujemy  je  jak  oporniki)  w  przeciwieństwie  do
bezpieczników  topikowych  i  możemy  ich  zastosować  kilka  w  różnych
miejscach  układu.  Bezpieczniki  polimerowe,  szybkie  elementy  o  małym
zakresie  prądów,  tanie  i  łatwo  adoptowane  do  delikatnych  układów
elektronicznych,  niestety  w  większości  pracujące  przy  niskich  napięciach
rzędu 30 do  60V. Musimy sobie uświadomić,  że przepalenie bezpiecznika
to  nic  innego  jak  przerwanie  drucika  pod  wpływem  wzrostu  jego
temperatury  na  wskutek  przepływu  prądu.  Często  na  bezpieczniku
widzimy napis np. 1A/250V. Co on oznacza?, że bezpiecznik zadziała przy
prądzie powyżej 1A ale niezawodnie przy napięciu 250V.

Reasumując, musimy stosować i wybierać bezpieczniki bardzo dokładnie
aby mogły one pewnie i właściwie zadziałać. Miejmy na uwadze, że
w momencie przepalenia bezpiecznika, pojawia się w rurce łuk elektryczny
który też trwa jakiś czas.

Pomiar transformatorów
Teraz  zajmiemy  się  przez  chwilkę  transformatorami.  Jest  to  element
niezastąpiony  i  sprawiający  często  wiele  problemów,  pomijam  te
mechaniczne. Pierwszy, to gdzie i jakie uzwojenie jest wyprowadzone na
końcówki?  Drugi  i  podstawowy,  jakie  napięcia  daje  nasz  transformator?
Trzeci, jaką ma moc? Czwarty jaki prąd można z niego pobrać?

Ad.1  -  na  wstępie  należy  dokładnie  oglądnąć  transformator  i  z  grubsza
określić gdzie ma końcówki. Teraz bierzemy omomierz i badamy pomiędzy
którymi końcówkami jest pokazywana oporność uzwojeń, jednym słowem
znajdujemy  obwody.  Wiemy,  że  uzwojenia  pierwotne  oraz  wtórne
anodowe,  mają  duże  oporności  rzędu  od  kilkudziesięciu

do kilku k

z racji dużej ilości zwojów, małej średnicy drutu, wymuszonych przez moc
transformatora. Może wydawać się niektórym kolegom dziwne, ale
transformatory o małej mocy mają duże oporności uzwojeń. Uzwojenia

wtórne, nisko napięciowe maja małe oporności, w zależności od ilości
zwojów i średnicy drutu, od kilku

do kilku dziesięciu

Ad.2  -  mając  rozpoznane  wyprowadzenia  uzwojeń,  możemy  podłączyć
nasz  transformator  do  napięcia  zmiennego.  Wymarzonym  sposobem
i  zarazem  bezpiecznym,  jest  podłączenia  przez  autotransformator  lub
trafo  separujące.  Po  podłączeniu,  badamy  woltomierzem  napięcia
zmiennego, napięcia na poszczególnych uzwojeniach.

Ad.3 - moc można określić, w przybliżeniu, na podstawie wyliczenia
przekroju rdzenia z wzoru:

P = 0,69·S

P - moc transformatora w [W] ; S - przekrój rdzenia [cm

]

Ad.4  -  prąd  jaki  możemy  pobrać  z  naszego  transformatora  wstępnie
można  określić  na  podstawie  grubości,  przekroju  drutu  jakim  nawinięte
jest  uzwojenie.  Niezbędne  są  w  tym  przypadku  tablice  z  parametrami
drutów nawojowych.
   Kilka uwag o których nie powinniśmy zapominać.

Transformator jest  elementem indukcyjnym.  Pracuje tylko  po podłączeniu
do  prądu  zmiennego.  Jest  źródłem  zakłóceń  spowodowanych  zmiennym
polem magnetycznym,  dlatego trzeba  bardzo starannie  wybierać miejsce
i  sposób  jego  umiejscowienia  w  urządzeniu.  Uzwojenia  można  łączyć
szeregowo  i  równolegle  ale  o  takich  samych  prądach  i  przekrojach.
Łączymy  uzwojenia  wg.  zasady  początek  z  końcem  -  szeregowo  lub
początek z  początkiem, koniec  z końcem  - równolegle.  Zamiana kierunku
uzwojeń  spowoduje  zniesienie  się  napięć  w  uzwojeniach.  Zawsze
stosujmy bezpiecznik po stronie pierwotnej transformatora. Starac się nie
dopuszczac  do  grzania  transformatora,  na  skutek  przeciążenia.

I najważniejsze, transformator jest elementem do którego powinniśmy
podchodzić z dużą ostrożnością i uwagą, ze względu na pojawienie się
napięć niebezpiecznych dla naszego zdrowia i życia.

W kolejnym cyklu zajmiemy się da lej elementami i zaczniemy już "mierzyć
w układach". Wszelkie pytania oraz sugestie proszę kierować na adres
tiktak@poczta.fm z tematem "Pomiary".

UWAGA: Wszystkie um ieszczone schem aty, inform acje i przykłady m ają służyć tylko do własnych celów edukacyjnych i nie należy ich

wykorzystywać do żadnych konkretnych zastosowań bez przeprowadzenia własnych prób i doświadczeń, gdyż nie udzielam żadnych

gwarancji, że podane inform acje są całkowicie wolne od błędów i nie biorę odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikające

z zastosowania podanych inform acji, schem atów i przykładów.

Wszystkie nazwy handlowe, nazwy produktów oraz znaki towarowe um ieszczone na tej stronie są zastrzeżone dla ich właścicieli.

Używanie ich tutaj nie powinno być uważane za naruszenie praw właściciela, jest tylko potwierdzeniem ich dobrej jakości.

All tradem arks m entioned herein belong to their respective owners.

They aren't intended to infringe on ownership but only to confirm a good quality.

Strona wygląda równie dobrze w rozdzielczości 1024x768, jak i 800x600.

Optym alizowana była pod IE dlatego polecam przeglądanie jej w IE5.5 lub nowszych przy rozdzielczości 1024x768.