Введение в электронику

Измерения силы тока, напряжения, сопротивления, мощности и частоты переменного тока необходимы при работе и ремонте цепей переменного тока и различных устройств.

В этой главе описано наиболее важное тестирующее оборудование, используемое для проведения различных измерений переменного тока.

Приборы с перемещающейся катушкой — это приборы магнитоэлектрической системы. Аналоговый измерительный прибор, изображенный на рис. 13-1 — это прибор с перемещающейся катушкой.

Рис. 13-1. Аналоговый измерительный прибор, используемый для измерений величины переменного тока

Цифровые приборы, показания которых легко читаются (рис. 13-2), в последнее время заменяют аналоговые приборы. Однако большинство школ и предприятий все еще используют аналоговые приборы.

Рис. 13-2. Цифровой измерительный прибор, используемый для измерений величины переменного тока.

Приборы магнитоэлектрической системы рассчитаны на измерение постоянного тока. Для того чтобы с помощью этого прибора измерить переменный ток, его сначала надо преобразовать в постоянный. Это осуществляется с помощью устройства на диодах, которое называется выпрямителем. Процесс преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Выпрямители размещаются между входом прибора и измерительной системой и позволяют протекать току только в одном направлении (рис. 13-3). Выпрямители преобразуют синусоидальный ток в пульсирующий постоянный ток, который поступает на измерительный прибор.

Рис. 13-3. Выпрямители, используемые для преобразования переменного тока в постоянный перед подачей его на измерительный прибор магнитоэлектрической системы.

Измерительный прибор переменного тока второго типа использует перемещение железных лопастей (рис. 13-4).

Рис. 13-4. Измерительный прибор электромагнитной системы, использующий железные лопасти, не требует преобразования переменного тока в постоянный.

Этот прибор называется прибором электромагнитной системы. Он не требует преобразования переменного тока в постоянный и состоит из двух железных лопастей, размещенных внутри катушки. Одна лопасть неподвижна, а другая может вращаться. Стрелка прибора прикреплена к подвижной лопасти и перемещается пропорционально среднеквадратичному значению тока, текущего по катушке.

Магнитное поле катушки индуцирует северный и южный полюсы на железных лопатках. Вследствие того, что одноименные полюсы отталкиваются, а обе лопасти имеют одинаковую полярность, они отталкиваются друг от друга.

Перемещение железной лопасти, соответствующее отклонению стрелки на всю шкалу, требует большего тока, чем для соответствующего перемещения катушки в приборах магнитоэлектрической системы. По этой причине приборы электромагнитной системы редко применяются в цепях со слабыми токами. Приборы электромагнитной системы допускают большую погрешность при измерении переменных токов с частотами свыше 100 герц. Они используются преимущественно на частоте 60 (50) герц.

Работа измерительных клещей (рис. 13-5) основана на том, что переменный ток, протекающий по проводнику, создает магнитное поле, изменяющееся при изменении тока.

Рис. 13-5. Работа измерительных клещей основана на том, что ток, текущий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле.

Каждый раз, когда переменный ток изменяет полярность, магнитное поле меняет направление. Измерительные клещи используют трансформатор с размыкающимся сердечником. Это позволяет разомкнуть сердечник и обхватить им проводник. На конце сердечника находится катушка, которую пересекают магнитные силовые линии. Благодаря этому в катушке индуцируется переменное напряжение. Это переменное напряжение должно быть выпрямлено перед подачей на измерительный прибор, обычно магнитоэлектрической системы. Измерительные клещи используются для измерения больших переменных токов. Ток, текущий по проводнику, должен быть достаточно большим для того, чтобы создать достаточно сильное магнитное поле, которое сможет индуцировать ток в катушке измерительных клещей.

Основным назначением приборов для измерения переменного тока является измерение токов. Однако эти приборы могут также использоваться для измерения переменного напряжения и мощности. Поскольку переменный ток периодически меняет свое направление, полярность включения прибора в цепь переменного тока не имеет значения. Однако для измерения тока измерительный прибор должен включаться в цепь последовательно. При измерении напряжения измерительный прибор должен подключаться к цепи параллельно.

Вы всегда должны быть уверены, что измеряемые ток. или напряжение лежат в пределах измерения прибора. Для перестраховки неизменно начинайте измерения с наивысшего предела, а потом переходите на более подходящую шкалу.

13-1. Вопросы

Осциллограф является наиболее универсальной частью оборудования, применяемого для работы с электронными цепями (рис. 13-6). Он обеспечивает визуальное отображение того, что происходит в цепи.

Рис. 13-6. Осциллограф является наиболее универсальной частью оборудования, доступного специалисту.

Осциллограф показывает изменение напряжения в электронной цепи как функцию времени и позволяет измерить следующие параметры:

1. Частоту сигнала.

2. Продолжительность сигнала.

3. Фазовые соотношения между сигналами.

4. Форму сигнала.

5. Амплитуду сигнала.

Основными частями осциллографа являются: электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), генератор развертки, усилители горизонтального и вертикального отклонения, блок питания (рис. 13-7).

Рис. 13-7. Блок-схема основных частей осциллографа.

Генератор развертки вырабатывает пилообразное напряжение, подаваемое на вход усилителя горизонтального отклонения. Усилители горизонтального и вертикального отклонения увеличивают амплитуду входного напряжения до уровня, способного отклонять электронный пучок в электронно-лучевой трубке. Блок питания обеспечивает постоянное напряжение для работы усилителей и электронно-лучевой трубки.