Андрей Смирнов
Время чтения: ~24 мин.
Просмотров: 0

Какой мультиметр для автомобиля лучше выбрать и как им пользоваться

Измерения тока

Теоретическая часть закончилась, теперь перейдем к практической. Рассмотрим, как пользоваться тестером электрическим и проводить им измерения.

Чтобы измерить сопротивление, нужно переключатель прибора перевести в положение Ω. Практически во всех мультиметрах измерение разбито на следующие диапазоны:

  • 200 Ом;
  • 2000 Ом;
  • 20 кОм;
  • 200 кОм;
  • 2 МОм.

Замеры сопротивления в основном применяют для поиска обрыва в электрической цепи. Можно проверить работоспособность большинства бытовых электроприборов, таких как лампочка, утюг, электрический чайник и других. Протестировать работу большинства выключателей и розеток.

При проведении измерения на экране устройства отображается сопротивление цепи. Если сопротивление равно единице, это означает, что превышено максимальное значение в измеряемом диапазоне и нужно перейти на более высокий. Если же на самом максимальном диапазоне прибор показывает единицу, это означает, что в цепи присутствует обрыв.

Также имеется диапазон, который обозначают в виде диода или зуммера. Этот диапазон используют для прозвонки контакта. Когда контакт нормальный, то загорается светодиод на корпусе мультиметра или слышен звуковой сигнал. Если же контакта нет, то и мультиметр не подает никаких сигналов.

При измерении напряжения нужно придерживаться нескольких правил. Нужно идти от обратного, то есть измерения нужно начинать с самого верхнего диапазона. Когда прибор показывает величину меньше высшей границы предыдущего диапазона, следует переключиться на меньший диапазон. Так можно добиться более точных измерений с наименьшей погрешностью.

Соблюдение полярности при замерах переменного напряжения необязательно. При проведении замеров нельзя браться руками за металлическую часть щупа. Работать нужно предельно аккуратно, чтобы не вызвать короткого замыкания.

Чтобы произвести замеры постоянного напряжения, центральный переключатель тестера нужно перевести в положение V =. Измерения нужно проводить, придерживаясь такой же стратегии, как и с измерениями переменного напряжения. То есть начинать стоит с самого верхнего диапазона, постепенно снижаясь на нижний. Если делать иначе, есть большая уверенность того, что тестер выйдет из строя.

Сила тока измеряется при ремонте электронной техники. В домашних условиях такие измерения могут понадобиться, например, чтобы проконтролировать заряд аккумулятора электронного устройства. Если на зарядном устройстве отсутствует устройство для измерения силы тока или это устройство сломано, в этом случае можно воспользоваться мультиамперметром или мультиметром.

Практически во всех мультиметрах измерение сопротивления разбито на следующие диапазоны:

  • 200 мА (микроампер);
  • 2000 мА (микроампер);
  • 20 mA (миллиампер);
  • 200 mA (миллиампер).

Чтобы производить измерения в данных диапазонах, нужно использовать вышеописанное подключение щупов к прибору, то есть черный провод подключается к разъему со значком СОМ, а красный провод подключается к разъему со значком V Ω mA.

Если же имеется необходимость измерения больших токов в диапазоне от 200 мА до 10 А, тогда красный провод нужно переключить из разъема V Ω mA, в разъем 10A. Черный провод остается на своем месте в разъеме СОМ. Если красный провод не переключить в другое гнездо, то мультиметр может сгореть.

При измерении силы тока так же, как и при измерении напряжения, действует то же самое правило — начинать нужно с самого верхнего диапазона, постепенно спускаясь на более низкий. Если делать иначе, есть большая вероятность того, что тестер выйдет из строя.

Чтобы не испортить прибор, важно придерживаться следующей инструкции. Когда измеряем силу тока, то тестер подключаем последовательно в цепь

Если же измеряем напряжение или сопротивление, то тестер подключаем параллельно.

Важно! Не пытайтесь измерить силу тока в розетке электросети, это невозможно, и ваш прибор гарантированно выйдет из строя. Во избежание поломки устройства перед началом проведения измерений убедитесь, что центральный переключатель прибора установлен в требуемом секторе и в заданном диапазоне измерений

Во избежание поломки устройства перед началом проведения измерений убедитесь, что центральный переключатель прибора установлен в требуемом секторе и в заданном диапазоне измерений.

Игольница своими руками из баночки

21 января, 2017 — 15:39 ~ Мастер Сергеич ~ Мне нужно больше критики, только так я могу совершенствоваться, прошу мне не льстить

Метки

Аппаратная часть

Работа тестера делится на несколько этапов, которые повторяются циклически.

Этап 1. Начальные проверки

  • проверим, не подключено ли к линии какое-либо активное оборудование. Все управляющие линии (порт C, напомню) переводим в Hi-Z состояние, измеряем напряжение на всех линиях. Они должны быть околонулевыми. В противном случае мы понимаем, что с другой стороны провода подключено что угодно, но не наша ответная часть, и дальше продолжать смысла не имеет. Зато имеет смысл сообщить пользователю, что «на линии есть напряжение!».
  • проверим уровень сигнала на PB2. Если там 0, то батарея разряжена. Сообщим о неполадке пользователю, если все ОК — идем далее.

Этап 3. Выяснение схемы кроссировки

Замеряя сопротивления между линиями, мы получаем систему линейных уравнений. Сравнив полученные значения R 1 … R N с эталонными, мы выясним схему кроссировки.

Сопротивление вычислить несложно. Подадим на линию X высокий уровень, на линию Y — низкий, а прочие линии порта C оставим в Hi-Z. В цепи (см. рис. 3) падение напряжения на известном нам сопротивлении, образованном параллельным включением R1.Y и R2.Y по схеме составляет U 1 , а на неизвестном R xy падает (U 2 — U 1). Значит, R xy = (R 1 || R 2) * (U 2 — U 1) / U 1 .
Рис. 3. Принцип измерения сопротивления

Если N

При N = 3 у нас есть лишь один возможный вариант. Измерив все доступные сопротивления R 12 , R 13 , R 23 , мы получим систему:
R 1 + R 2 = R 12
R 1 + R 3 = R 13
R 2 + R 3 = R 23
Легко показать, что:
R 1 = 1/2 * (R 12 + R 13 — R 23)
R 2 = R 12 — R 1
R 3 = R 13 — R 1 .

При бо
льших значениях N мы можем составлять систему уравнений множеством способов, проводя замеры различных сопротивлений R xy . На первый взгляд, разницы, как выбирать, какие сопротивления измерить, нет. Однако, дьявол обитает в мелочах. На примере N = 8 поясню, что я имею в виду. В первой реализации алгоритма я делал измерения так:
R 1 + R 2 = R 12
R 1 + R 3 = R 13

R 1 + R 8 = R 18
R 2 + R 3 = R 23
Сложив два первых уравнения и вычтя последнее, получим то же самое 2R 1 = R 12 + R 13 — R 23 , а все остальные сопротивления найдем из уравнений 1 — 7, где R 1 уже известно.

Проблема кроется в том, что при некоторых видах кроссировки значение R 1 оказывалось велико (15 кОм и выше), а погрешность измерения сопротивления с его увеличением возрастает. В итоге, получалось так, что малые относительно R 1 сопротивления номиналом 1-2 кОм измерялись с погрешностью в 70-80%! Очевидно, что для обеспечения хорошей точности нам стоит составить систему так, чтобы на месте R 1 оказалась другая неизвестная, минимальная из всех. Для этого нам придется выполнить все возможные измерения (хорошо, что их не так много, в худшем случае 28). Фактически, мы получили матрицу 8 х 8, симметричную относительно главной диагонали (ясно, что R xy = R yx). Выберем из всех результатов минимальный, пусть это R ij = R i + R j . В строке i найдем R ik , такое, что R ik > R ij , но меньше прочих элементов строки. Получим:
R i + R j = R ij
R i + R k = R ik
R j + R k = R jk
Решаем и находим среди R i , R j , R k наименьшее (предположим, им оказалось R i). оставшиеся неизвестные R x находим из R x = R ix — R i .

Этап 4. Определение точки обрыва, если таковая имеется

Переводим все линии порта C, кроме той, которая подключена в той жиле, где есть обрыв, в Hi-Z. Подаем на жилу +5В, заряжая ее. Измерим напряжение на ней, это будет наше начальное U 0 . Переводим все линии в Hi-Z. Начинается разряд кабеля через резистор R2.X сопротивлением 1 МОм. Выждав 1 мс, измеряем напряжение на этой линии U.

Нельзя забывать, что цепи на плате, разъем и т.д. тоже имеют свою емкость, так что устройство нужно откалибровать на паре кусков кабеля разной длины. У меня получилось при нулевой длине 1710 пФ, и емкость кабеля 35 пФ / м. Практика использования показала, что даже если и врет оно, то не сильно, процентов на 10. Ситуация вида «где ж недожали контакт, в шкафу на патч-панели или в розетке?» решается мгновенно.

Как проверить заряд АКБ по индикатору

На многих необслуживаемых аккумуляторах установлены индикаторы заряда, позволяющие визуально определить состояние батареи. Эта опция впервые появилась на японской продукции и быстро завоевала популярность благодаря удобству и доступности.

Гидрометр, как называют индикатор, представляет собой прозрачное окошко на крышке батареи. Цвет окошка меняется в зависимости от состояния АКБ:

  • Зеленый — полный заряд.
  • Серый либо белый — нужно зарядить.

У некоторых индикаторов окошко краснеет при потере емкости.

Принцип действия прибора основан на изменении плотности электролита при разном уровне заряда. Работает это так:

  • При зарядке аккумулятора плотность электролита растет и поплавок поднимается, приближаясь к окошку.
  • Если АКБ разряжена, плотность падает и шарик тонет в электролите. В результате окошко индикатора меняет цвет на серый или черный.

В некоторых моделях индикаторов имеется красный шарик, который всплывает при снижении плотности электролита. Этим обеспечивается красная индикация разряда.

При падении уровня электролита через окошко будет виден не шарик, а непосредственно электролит. Чтобы предотвратить разрушение пластин, в банки нужно долить дистиллированную воду и зарядить аккумулятор.

Достоинство индикатора в том, что устройство позволяет определить состояние батареи без применения специальных приборов. Это удобно при покупке аккумулятора или в дорожных условиях, когда нужно быстро проверить состояние АКБ. Однако индикация при помощи поплавка не всегда позволяет сделать точные выводы о работоспособности аккумулятора. Поэтому в случае сомнений нужно использовать мультиметр или нагрузочную вилку. Они пригодятся и в случае, когда нужно проверить батарею, не оснащенную индикатором.

Датчик скорости

Перед замерами обязательно осмотрите элемент. Возможно, он просто окислился или оплавился.

После подключайте мультиметр и измеряйте. Порядок действий тот же, что с датчиком детонации.

Единственное – ударять им обо что-либо не нужно. Можно просто повращать или потрясти. Если мультиметр вообще не покажет напряжения – датчик неисправен.

Внешнее строение и функции

В последнее время специалисты и радиолюбители в основном пользуются электронными моделями мультиметров. Это не значит, что стрелочные совсем не используются. Они незаменимы когда из-за сильных помех электронные просто не работают. Но в большинстве случаев дело имеем именно с цифровыми моделями.

Есть разные модификации этих измерительных приборов с разной точностью измерений, разным функционалом. Есть автоматические мультиметры, в которых переключатель имеет всего несколько положений — им выбирают характер измерения (напряжение, сопротивление, сила тока) а пределы измерения прибор выбирает сам. Есть модели, которые могут быть связаны с компьютером. Данные измерений они передают сразу на компьютер, где их можно сохранить.

Автоматические мультиметры на шкале имеют только виды измерений

Но большинство домашних мастеров пользуются недорогими моделями среднего класса точности (с разрядностью 3,5, которая обеспечивает точность показаний в 1%). Это распространенные мультиметры dt 830, 831, 832, 833. 834 и т.д. Последняя цифра показывает «свежесть» модификации. Более поздние модели имеют более широкий функционал, но для домашнего применения эти новые возможности некритичны. Работа со всеми этими моделями мало чем отличается, так что будем говорить в общем о приемах и порядке действий.

Строение электронного мультиметра

Перед тем как пользоваться мультиметром, изучим его строение. Электронные модели имеют небольшой жидкокристаллический экран, на котором отображаются результаты измерений. Ниже экрана имеется переключатель диапазонов. Он вращается вокруг своей оси. Той частью, на которой нанесена красная точка или стрелка, он указывает на текущий тип и диапазон измерений. Вокруг переключателя нанесены метки, по которым выставляется тип измерений и их диапазон.

Общее устройство мультиметра

Ниже на корпусе имеются гнезда для подключения щупов. В зависимости от модели гнезд бывает два или три, щупов всегда два. Один положительный (красного цвета), второй отрицательный — черного. Черный щуп всегда подключается к разъему, подписанному «COM» или COMMON или который имеет обозначение как «земля». Красный — в одно из свободных гнезд. Если разъемов всегда два, проблем не возникает, если гнезд три, надо в инструкции прочесть, при каких измерениях в какое гнездо вставлять «плюсовой» щуп. В большинстве случаев красный щуп подключают в среднее гнездо. Так проводится большая часть измерений. Верхний разъем необходим, если измерять собрались ток до 10 А (если больше, то тоже в среднее гнездо).

Куда подключать щупы мультиметра

Есть модели тестеров, в которых гнезда расположены не справа, а внизу (например, мультиметр Ресанта DT 181 или Hama 00081700 EM393 на фото). Разницы при подключении в этом случае нет: черный на гнездо с надписью «COM», а красный по ситуации — при измерении токов до от 200 мА до 10 А — в крайнее правое гнездо, во всех других ситуациях — в среднее.

Гнезда для подключения щупов на мультиметрах могут располагаться снизу

Есть модели с четырьмя разъемами. В этом случае два гнезда для измерения тока — одно для микротоков (менее 200 мА), второе для силы тока от 200 мА до 10 А. Уяснив что и для чего имеется в приборе, можно начинать разбираться как пользоваться мультиметром.

Положение переключателя

Режим измерений зависит от того, в каком положении находится переключатель. На одном из его концов есть точка, она обычно подкрашена белым или красным цветом. Вот этот конец и указывает на текущий режим работы. В некоторых моделях переключатель сделан в виде усеченного конуса или имеет один край заостренный. Этот острый край тоже является указателем. Чтобы работать было проще, можно на этот указывающий край нанести яркую краску. Это может быть лак для ногтей или какая-то стойкая к истиранию краска.

Положение переключателя диапазонов измерений на мультиметре

Поворотом этого переключателя вы изменяете режим работы прибора. Если он стоит вертикально вверх, прибор выключен. Кроме этого есть следующие положения:

  • V с волнистой чертой или ACV (справа от положения «выключено»)- режим измерения переменного напряжения;
  • A с прямой чертой — измерение постоянного тока;
  • A с волнистой чертой — определение переменного тока (этот режим есть не на всех мультиметрах, на представленных выше фото его нет);
  • V с прямой чертой или надпись DCV (слева от положения выключено) — для измерения постоянного напряжения;
  • Ω — измерение сопротивлений.

Также есть положения для определения коэффициента усиления транзисторов и определения полярности диодов. Могут быть и другие, но их назначение надо искать в инструкции к конкретному прибору.

Советы по экономии

  • Читать
    Газ
  • Читать
    Вода
  • Читать
    Электричество

Типы мультиметров

Все «цешки» подразделяются на две большие группы:

  • аналоговые;
  • цифровые.

Визуально они отличающиеся видом элемента, где отображается измеряемая величина.

Аналоговые тестеры

В аналоговых мультиметрах на лицевой стороне установлена таблица под прозрачным пластиком. На ней нанесены сразу несколько шкал. Во время работы на измеренную величину указывает тонкая стрелочка, которая в состоянии покоя должна находиться на нуле, что можно и нужно корректировать. Такой способ регистрации измерений объясняет, почему аналоговые мультиметры еще называют стрелочными.

Аналоговый тестер

«Начинкой» у таких устройств служит микроамперметр, а также наборы резисторов и шунтов, обеспечивающих сохранность прибора и возможность измерения различных величин.

Такое устройство тестера определяет ряд недостатков.

  1. С прибора неудобно считывать показания. Это особенно характерно для нелинейных шкал.
  2. Измерения проводятся с большой погрешностью. В некоторых моделях неточность несколько нивелируется подстроечным резистором.
  3. Для стрелочных амперметров важна правильная полярность подключения. При этом они не особо подходят для измерения напряжения и силы тока переменного направления.

Аналоговый мультиметр показывает величину измеряемого параметра с помощью стрелки

Стрелочные тестеры обладают двумя преимуществами.

Наиболее часто отмечаемый плюс – это ценовая доступность.

Аналоговые модели хорошо себя проявляют там, где важно не столько точное показание, сколько регистрация изменений в исследуемой цепи. Это важно, например, при оценке конденсатора

А в автомобиле колебание напряжения определяют при диагностике лямбда-зонда – устройства, необходимого для коррекции состава топливно-воздушной смеси с целью снижения загрязнения выхлопных газов.

Второе преимущество обычно ценно не для обывателя, а для специалистов. Непрофессионалы все же отдают предпочтение другой группе мультиметров. К тому же на данный момент мало кто выпускает аналоговые тестирующие электросеть устройства.

Аналоговый мультиметр MF14B

Цифровые «цешки» 

В группу цифровых тестеров входят устройства, выдаваемые результат на светодиодный или жидкокристаллический дисплей. Причем первый вариант экрана характерен для более старых моделей.

Расширение дисплея еще называют разрядностью. Эта характеристика означает число разрядов, которые способен выдать прибор. Она связана с точностью измерения и, соответственно, ценой устройства. Чаще всего используют модели с разрядностью 3,5, которая означает, что точность тестера составляет 1%. Однако есть 8-разрядные «цешки». Их точность превышает сотые доли процента.

Ручные цифровые мультиметры

Вообще разнообразие модификаций – одно из преимуществ цифровых мультиметров. Некоторые современные модели могут на дисплее отображать форму сигнала, выполняя функцию осциллографа. Есть тестеры, которые можно подключать к персональному компьютеру, где можно проводить дальнейшую обработку результатов. 

Принцип устройства всех модификаций един. Конструктивную основу составляет контроллер, снабженный аналого-цифровым преобразователем. В микросхеме есть блок для анализа напряжения, то есть в основе лежит вольтметр. В этом, кстати, заключается еще одно отличие от аналоговых вариантов, где первичным измерителем является микроамперметр.

С помощью мультиметра можно измерить напряжение, силу тока, сопротивление резистора или же проверить целостность соединений и проводников

Кроме того, в сравнении со стрелочными приборами, мультиметры, снабженные дисплеем, имеют еще несколько положительных качеств.

  1. Они прочнее.
  2. С цифровым мультиметром проще работать.
  3. Измерения проводятся с большей точностью.

Главный минус цифровых тестеров – это их чувствительность к помехам в виде электромагнитных излучений. Кроме того, они не отмечают колебания измеряемых значений, выдавая усредненную величину.

Но именно цифровые мультиметры удобно применять как дома, так и в автомобиле. 

Как же работает зарядка?

Принцип работы устроен таким образом, что с помощью снижения электронапряжения временный ток преобразовывается в постоянный. Чтобы данная схема работала, не обойтись без диодного моста и понижающего трансформатора. Напряжение зарядки должно быть выше на 5-10 процентов, нежели заявленные характеристики данного параметра у самой батареи. Величина тока также должна быть на 10 процентов больше объема батареи. Зарядка может происходить также и от автомобильного аккумулятора, в случае чего выше описанные пункты не стоит учитывать.

Для правильной проверки необходимо подключить лампу, номинал которой будет соответствовать зарядке. Но более простой способ – это проверить напряжение мультиметром, ведь именно этот прибор даст более подробное состояние проверяемого зарядного устройства. Но и тут есть свои подводные камни, ведь подзарядка для различного типа приборов происходит по-разному, а значит и способы проверки будут отличаться.

8.2.1. Инверторы напряжения

Однофазный
мостовой инвертор напряжения.
Принцип действия инвертора напряжения
рассмотрен в гл. 7 на примере однофазной
мостовой схемы на тран­зисторах.
Синусоидальная ШИМ в этой схеме, как и
в однофазной полу мостовой, может быть
осуществлена на основе сравнения
основной (первой) гармоники выходного
напряжения с несущим сигналом треугольной
формы. При этом в мос­товой схеме, в
отличие от полумостовой схемы, возможно
использование как однополярной, так и
двух полярной модуляции.

На
рис. 8.3 представлена упрощенная
функциональная схема однофазного
мос­тового инвертора напряжения. В
этой схеме ключи
S1—S4
аналогичны ключам в схеме на рис. 8.1. Для
упрощения представления процессов
модуляции на стороне постоянного тока
посредством соединения двух конденсаторов
равной емкости С
показана точка схемы 0.

Рис.
8.3. Однофазная мостовая схема инвертора
напряжения

Различные
комбинации состояний ключей SI—S4
в мостовом инверторе приведены в табл.
8.1, где включенное состояние ключа S
обозначено
«1», а выключенное — «0». В табл. 8.2
представлены значения
н
апряжений
uaи ub
(относительно точки 0) и их разница
uab=uaub.
В зависимости от вида модуляции в
процессе работы инвертора могут
использоваться различные комбинации
состояний ключей. Рассмотрим возникновение
и смену состояний ключей для однополярного
и двух полярного видов модуляции.

При
однополярной модуляции используются
два сигнала управления модуляции uM(θ)
и uM(θ)
одновременно (см. рис. 8.4, а).
При этом существуют две последовательности
импульсов управления ключами. Одна
управляет ключами S1
и S4,
а другая — ключами S3
и S2.
Для принятых обозначений последовательность
импульсов, создаваемая при сравнении
опорного сигнала uM(θ)
с сигналом треугольной формы
uH(θ),управляет
ключами S1
и S4
и определяет напряжение ua
(относительно условного узла 0).

Таблица
8.1

Значения
напряжений

Номер

Ключи
и диоды, находящиеся в проводящем
состоянии

Напряжение

состояния

iab>0

iab<0

ua

ub

uab

I

S1,
S2

D1,
D2

Ud

II

D3,
D4

S3,
S4

Ud

III

SI,
D3

D1,
S3

IV

S2,
D4

S4,
D2

При использовании
для сравнения с несущим сигналом
отрицательного

модулирующего
сигнала —uM(θ)
будет формироваться последовательность
импульсов, управляющих ключами S2
и S3
и определяющих напряжение ubo.
В результате при включении ключей S1,
S4
происходит одновременная модуляция
потенциалов узла а
относительно 0 и модуляция потенциала
узла b при
включении ключей S3,
S2.
При этом потенциал узла а относительно
узла 0 равен
при включенных ключах S1,
S2
(состояние I) и
при включенных ключах S2,
S4
(состояние IV). Потенциал узла b
относительно 0 равен
при включенных ключах S3,
S4
(состояние II) и
при включенных S1,
S3
(состояние III).

На
выходе инвертора формируется напряжение
uab(θ).
Форма напряжения uab(θ)
имеет вид последовательности однополярных
импульсов на каждом полупериоде
синусоиды, задаваемой сигналом модуляции
uM(θ)
(рис. 8.4).

Рис.
8.4. Диаграммы основных сигналов при
синусоидальной однополярной модуляции
в однофазной мостовой схеме инвертора
напряжения: а
— модулирующий uм
и несущий uн
сигналы; б
— выходное напряжение ub,
uаЬ,ua

Алгоритм
переключения изменяется при переходе
от одно полярной к
двух полярной модуляции.
При реализации этого вида модуляции
периодически сме­няются два состояния
ключей I и II (см. табл. 8.1). Условия
переключения сле­дующие (8.5):

uM(θ) > uH(θ) состояние
I;

uM(θ) < uH(θ) состояние
II. (8.5)

Переключения
состояний I и II соответствуют процессу
модуляции в схеме полу мостового
инвертора напряжения (см. рис. 8.1, а),
реализуемой переключением ключей SI
и S2.
Выходные напряжения в мостовом и
полумостовом инверторах различаются
амплитудами импульсов напряжения. В
мостовой схеме амплитуда импульсов
напряжения равна Ud
а не Ud/ 2, как в
полумостовой. При модуляции соответственно
напряжению изменяется максимальное
значение амплитуды первой гармоники
напряжения, которая, согласно (8.6), станет
равной Ud
при Мa
= 1. При переходе в режим сверх модуляции
с Мa
> 1 происходит вырождение модулированного
напряжения в напряжение прямоугольной
формы с амплитудой первой гармоники
(см. рис. 8.3):

.
(8.6)

Рассмотрим
более подробно влияние на электромагнитные
процессы однофазного инвертора напряжения
активно-индуктивной нагрузки. В этой
схеме ток основной гармоники нагрузки
отстает от напряжения основной гармоники,
обусловливая необходимость изменения
потока энергии из нагрузки в источник
питания постоянного тока. После изменения
знака основной гармоники напряжения
ток имеет прежнее направление. В схеме
предусмотрены диоды D1—D4,
включенные параллельно ключам S1—S4.
На интервалах «вывода» энергии,
накопленной в индуктивностях нагрузки,
отрицательный ток iab
протекает через встречновключенные
диоды, возвращаясь в источник постоянного
тока напряжения Ud
(см. табл. 8.2). Момент прохождения тока
через нуль (смена его направления) (8.7)
зависит от параметров нагрузки. Если
учитывать только основную гармонику
тока и выходного напряжения, то этот
момент определяется углом φH:

φн=arctg•ω1Lн/Rн,
(8.7)

где
𝜔1
частота основной гармоники; LH,RH
— индуктивность и активное сопротивление
нагрузки.

Очевидно,
что значение угла φH
влияет на распределение тока нагрузки
между ключевыми элементами и «обратными»
диодами. Например, при активной нагрузке
через «обратные» диоды ток не протекает,
а при индуктивной нагрузке среднее
значение тока нагрузки распределяется
поровну между управляемыми ключами и
обратными диодами.

При
синусоидальной ШИМ в выходном напряжении
присутствуют гармоники напряжения n-го
порядка, определяемые коэффициентом
кратности частот Mf.

.
(8.8) 

Здесь
при однополярной модуляции: k=1,3,5,…,
при l=2,4,6,…;

при двухполярной
модуляции:

k=1,3,5,…,
при l=2,4,6,…;
k=2,4,6,…,
при l=1,3,5,…;

Таким
образом, частотные спектры выходного
напряжения однофазных инверторов
содержат кроме первой гармоники
частотойƒ1 высшие гармоники, кратные
коэффициенту Mf
с боковыми частотами, зависящими от
значений числа k.
Преимуществом однополярной модуляции
является более высокое значение частоты
наиболее низкочастотной гармоники
спектра, так как гармоники в этом случае
кратны удвоенному значению Mf
при l=
2, 4, … При увеличении Mf
коэффициент искажения выходного
напряжения существенно уменьшается.
Это позволяет использовать «легкие»
пассивные LC-фильтры
для получения практически синусоидального
напряжения.

Значения
амплитуд первых гармоник выходного
напряжения определяются входным
напряжением инвертора Ud
и, согласно (8.1), индексом амплитудной
модуляции Ма.
При работе инвертора с индексом 0 < Мf
< 1 амплитуда первой гармоники выходного
напряжения Uam1>Ud.
Для того чтобы повысить это значение,
не ухудшая спектральный состав выходного
напряжения, применяются модифицированные
методы синусоидальной ШИМ. В качестве
примера приведем следующие:


трапецеидальный (рис. 8.5, а);


ступенчатый (рис. 8.5, б);

• с
инжекцией гармоник (рис. 8.5, в).

в

Рис.
8.5. Модифицированные методы синусоидальной
ШИМ: а
– трапецеидальный;
б

ступенчатый;
в
– с инжекцией
гармоник

Эти
методы позволяют повысить амплитуду
выходного напряжения Uam1
на 5—15 % по сравнению с традиционным
методом сравнения несущего сигнала
треугольной формы с опорным синусоидальным.
При этом спектральный состав выходного
напряжения позволяет обеспечить
эффективную фильтрацию высших гармоник.

При
существенных ограничениях частоты
импульсной модуляции может быть
использован метод селективного исключения
ряда высших гармоник. Обычно в таких
случаях исключаются низкочастотные 3,
5 и 7-я гармоники частотного спектра
напряжения. Это следует из зависимости
амплитуд высших гармоник от ширины
импульсов.

Например,
в схемах однофазных инверторов напряжения,
работающих с коммутацией ключей один
раз за каждый полупериод, импульсы
выходного напряжения имеют прямоугольную
форму (рис. 8.6). При широтно — импульсном
регулировании напряжения ширина
прямоугольных импульсов изменяется и
гармонический состав выходного напряженияuab
(ϑ) (8.9) может быть определен из следующей
зависимости:

,
(8.9)

где
Ud
входное напряжение на стороне постоянного
тока инвертора; n
— номер гармонической составляющей; δ
— относительная (угловая) длительность
прямоугольного импульса на интервале
одного полупериода.

Рис. 8.6. Диаграммы
избирательного исключения из спектрального
состава выходного напряжения однофазного
инвертора напряжения 3-й и 5-й гармоник

Из
формулы (8.8) видно, что при δ = 2π /3 3-я
гармоника исключена из спектрального
состава выходного напряжения инвертора,
т. е. происходят только две коммутации
ключей за один полупериод.

Если
число коммутаций N
за один полупериод увеличить, то можно
обеспечить подавление большего числа
гармоник. Общим правилом для однофазных
схем инверторов является исключение
числа гармоник, равногоN1.
Например, при числе коммутаций
N =
3, производимых
в схеме с двух полярной модуляцией,
когда Мa
= 0,3 при соответствующих значениях углов
α1
и α 2
(рис. 8.6), из спектра будут исключены 3-я
и 5-я гармоники. Соответственно при
N
= 4 возможно
исключение гармоник 3, 5, 7-й.

При
однополярной модуляции значения углов
α будут отличаться от значений углов,
определенных для двух полярной модуляции.

Широко
применяемый метод гистерезисной или
«дельта»-модуляции позволяет получать
простым способом напряжения и токи
заданной формы. В простейшем варианте
этот метод применяется при импульсном
управлении постоянным током (рис. 8.7).

б

Рис.
8.7 Метод гистерезисной модуляции тока
в полу мостовой схеме:

а
— диаграмма тока нагрузки; б
— диаграмма выходного напряжения

По
существу он сводится к «слежению» за
нахождением сигнала управ­ления в
области допустимых отклонений от
текущего значения задающего или опорного
сигнала. При отклонении сигнала управления
от допустимого значения [(+Δi)—(-Δi)]
происходит формирование сигналов на
переключение силовых клю­чей
преобразователя. При формировании
синусоидального напряжения в качестве
задающего сигнала используется сигнал
синусоидальной формы с частотой основ­ной
гармоники. Отметим, что недостатком
метода является изменение частоты
импульсов управления, которая зависит
от скорости изменения модулирующего
сигнала duH
/dt.
Например, при модулирующем сигнале
синусоидальной формы (рис. 8.7) частота
импульсов на интервале значений, близких
к максимальной амплитудой, выше, чем на
интервалах, близких к переходу синусоиды
через нуль.

Для
стабилизации этой частоты используют
специальные методы управления.
Гистерезисный метод модуляции обычно
применяют при высоких значениях
коэффициента Mf
для исключения возможности возникновения
низкочастотных гармоник.

Проверка заряда без нагрузки

Чтобы выявить полностью неисправные элементы, достаточно произвести простую проверку:

  • Выбрать режим мультиметра, соответствующий измерению величины постоянного напряжения.
  • Установить предел измерения, равный 20В.
  • Приложить щупы прибора к контактам проверяемой батареи и замерить напряжение.
  • Снять показания тестера.

Если напряжение, показанное при проверке батарейки мультиметром, составляет более 1,35В – аккумулятор исправен и подойдет для работы в любом электроприборе. Если заряд элемента меньше этого уровня, но не ниже 1,2В – его можно использовать в нетребовательных устройствах. При более низком уровне заряда использование батареи невозможно, и она подлежит утилизации.

В качестве нагрузочного элемента можно использовать обычную лампочку, предназначенную для работы в карманном фонарике. Светодиоды для этого не подойдут из-за слишком малого сопротивления. Объем нагрузки должна составлять от 100 до 200 мА – это самый распространенный показатель для большинства современных электрических изделий средней мощности.

Точность работы мультиметра

В зависимости от сложности, устройство может иметь от 2,5 (самые простые) до 8,5 (прецизионные) разряда отображения чисел. Наиболее распространены приборы с 3,5 разряда. Разрядность указывает, что прибор может отражать количество разрядов от 0 до 9 полностью или частично. Например, для 3,5 разряда возможны измерения в пределах 0,000…1,999. Если величина выходит за указанные пределы, требуется ручное или автоматическое переключение на другой диапазон.

Точность работы не зависит напрямую от разрядности, хотя связь есть. Так, у приборов с 2,5 разряда погрешность измерения около 10%, у приборов с 4,5 – до 0,1%. При разрядности выше 5 точность оговаривается отдельно для каждого вида измерений и может доходить до 0,01%.

У стационарных приборов точность обычно выше, чем у портативных.

Точность работы мультиметра

Для любого мультиметра в инструкции описаны характеристики, где сказано, насколько результат замера может отличаться от действительной величины. Имеет значение разрядность индикатора. У самых простых устройств она равна 2,5. Для прецезионных эта характеристика выше, и равна 8,5. Под разрядностью стоит понимать способность отображать результат от 0 до 9 в полном объеме.

На примере это выглядит следующим образом. Если разряд равен 3,9, тестер способен позволяет выводить данные от 0,000 до 1,999 включительно без переключения режима. В противном случае требуется дополнительная несложная настройка.

Но это что касается удобства пользования. Точность работы мультиметра зависит от разряда лишь косвенно. Однако связь очевидна. Если взять прибор с разрядностью 2,5, отклонения возможны в пределах 10% в сторону увеличения или уменьшения.

Для профессиональной работы электронщики покупают тестеры с разрядом 4,5. Тогда максимальная погрешность всего 0,1%. Более дорогие приборы позволяют замерять параметры цепи и электродеталей с отклонением в 0,01% от показаний, выведенных на индикатор (экран, монитор). Портативные приспособления имеют меньший класс точности, чем стационарные, непереносные.

Доработка крепления мультиметра

Еще одно неудобство при измерениях с мультиметром — это нехватка третьей руки. Постоянно приходится в одной руке удерживать мультиметр, а другой работать одновременно двумя щупами. Если замеры происходят за рабочим столом, то нет проблем. Положил инструмент, освободил руки и работай.

А что делать если измеряешь напряжение в щитке или в распредкоробке под потолком?

Проблема решается просто и недорого. Для того, чтобы иметь возможность закрепить мультиметр на металлической поверхности, на обратной стороне прибора с помощью термоклея или двухстороннего скотча, приклеиваете обыкновенные плоские магниты.

И ваш девайс ничем не будет отличаться от дорогих зарубежных аналогов.

Еще один вариант недорогой модернизации мультиметра в части его удобного размещения и установки на поверхность при замерах — изготовление самодельной подставки. Для этого вам понадобится всего 2 скрепки и термоклей.

А если у вас нет поблизости вообще никакой поверхности где можно разместить инструмент, что делать в этом случае? Тогда можно использовать обыкновенную широкую резинку, например от подтяжек.

Делаете из резинки кольцо, пропускаете его через корпус и все. Таким образом мультиметр можно удобно закрепить прямо на руке, наподобие часов.

Во-первых, теперь мультиметр никогда больше не выпадет из рук, и во-вторых показания всегда будут перед глазами.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации