Из опыта работы с программно-аппаратными комплексами (стр. 2 из 4)

1) Цифровой индикатор - на нем отображается результат измерений;

2) Переключатель режима - предназначен для выбора измеряемой величины - напряжения (V), тока (A), сопротивления (Ом). Каждый режим разбит на диапазоны измерений.

3) Клеммы (контакты) – для подсоединения измерительных проводов. Клеммы помечены знаками + и -, а провода имеют разные цвета. Это сделано для того, чтобы мультиметр был включен в цепь с соблюдением полярности.

При проведении измерений следует выбрать режим измерения.

Например, при измерении напряжения выбирается режим V и устанавливается предел измерения, скажем, 20V как на рисунке.

Предел измерения величины выбирается из расчета, что он должен быть больше измеряемой величины, но не слишком большой, чтобы получить достоверные результаты.

Если мы знаем, что будем измерять напряжения в пределах 10 - 15 вольт и установим предел измерения 1000 вольт, то показания прибора будут неточными, а если установим предел измерения 5 вольт, то прибор выйдет из строя, и вам придется заплатить за его ремонт.

Если с мультиметром все ясно, то попробуем произвести несколько измерений. Найдите на модуле ЕВ-101 учебной установки фрагмент схемы показанный на рисунке. Договоримся, что соединения на модуле мы будем изображать синим проводником, плюс мультиметра красным проводником и минус мультиметра зеленым проводником.

Установите перемычку и подключите мультиметр как показано на рисунке. Установите режим измерения напряжения с пределом 20 (или близким к 20) вольт. Поверните ручку регулятора напряжения по часовой стрелке до упора. Включите учебную установку. Лампа L1 должна загореться, а мультиметр показывать напряжение в пределах 11...12,3 вольта. Если это не так, то обратитесь к преподавателю. Сейчас мы измерили напряжение источника питания с подключенной нагрузкой - лампа L1.

Следующим этапом будет измерение сопротивления лампы L1. Для этого нужно изменить схему соединений, как показано на рисунке.

Не забудьте, что перед любыми изменениями схемы, учебную установку нужно выключать, а включать ее только при измерениях.

Для измерения сопротивления лампы следует установить мультиметр на предел измерения сопротивления R с диапазоном 200 Ом.

Если все готово, то включите учебную установку и снимите показания мультиметра. Сопротивление лампы должно быть примерно равно 15 ... 18 Ом. При измерении сопротивления лампы, или любого другого сопротивления цепи, это сопротивление должно быть обязательно отключено от цепи, иначе измерения будут неверными.

Разброс показаний напряжения и сопротивления связан с тем, что не существует идеально одинаковых источников питания и лампочек. Примем измеренное напряжение за 11,5 вольта и сопротивление лампы за 16 Ом. На первом уроке мы говорили, что измерять ток в цепи довольно сложно, так как измеряемую цепь нужно разорвать и мультиметр включить в разрыв цепи. Можно найти ток, если мы знаем сопротивление и напряжение приложенное к этому сопротивлению. Формула связывающая между собой ток, напряжение и сопротивление называется законом Ома для участка цепи постоянного тока. На рисунке показаны три варианта записи закона Ома.

Зная закон Ома рассчитаем ток проходящий через лампу L1. I = 11,5 / 16 = 0,72(Ампер). Теперь зная ток можем, заодно подсчитать мощность лампы L1.

P = I * U = 0,72 * 11,5 = 8,28 (Ватт).

Если на вашей учебной установке мультиметр имеет предел измерения тока до 1 ампера, то Вы можете измерить ток, проходящий через лампу L1, и сравнить его с расчетным результатом. Схема измерения тока показана на рисунке.

Электрические сопротивления

Мы знаем, что всякая нагрузка (лампа, паяльник, магнитофон, телевизор и т.п.) подключенная к источнику питания, является сопротивлением в цепи электрического тока. Чем больше сопротивление нагрузки, тем меньший ток протекает в цепи.

К источнику питания можно подключить несколько нагрузок. Подключить элементы нагрузки можно как последовательно (Рис. 1), так и параллельно (Рис. 2).

Рассмотрим, как будут распределяться токи, проходящие через сопротивления нагрузки при последовательном и параллельном включении.

При последовательном включении (смотрите рисунок) электрический ток I проходит последовательно через все элементы нагрузки IR и, следовательно, является постоянной величиной зависящей от суммы сопротивлений электрической цепи.

Общее сопротивление Re последовательно включенных сопротивлений равно их сумме: Re=R1+R2+...Rn-1+Rn.

При параллельном включении сопротивлений ток проходит раздельно через каждое сопротивление (см. рисунок)

и, следовательно, суммарный ток I равен сумме токов I1, I2,... In проходящих через все сопротивления. Суммарное сопротивление цепи Re параллельно включенных сопротивлений рассчитывается по формуле показанной на рисунке, и всегда имеет величину меньше меньшего сопротивления цепи.

В электронике, для изменения токов и напряжений в цепи,

применяют электрические сопротивления, которые называются "резисторы". Резисторы имеют разные типы конструкций. Наиболее распространены резисторы, изготовленные из керамических цилиндров, поверх которых нанесен токопроводящий слой. Края цилиндров имеют металлические контакты с выводами для подключения их в электрические цепи. Мощность таких резисторов зависит от их габаритных размеров. На рисунке показаны резисторы их маркировка и зависимость мощности от размеров.

Маркировка надписью на резисторах используется очень редко и только на резисторах мощностью более 1 Вт, В основном резисторы маркируются цветными полосами. Цветовая маркировка стандартна для резисторов изготовленных в любой стране мира.

Обычно резистор имеет четыре цветные полосы. Первая полоса всегда находится ближе к краю корпуса резистора (смотрите рисунок). Каждая полоса на резисторе имеет свое определенное назначение:

• 1 и 2 полоса - числа;
• 3 полоса - множитель, на который нужно умножить число, полученное из 1 и 2 полос;
• 4 полоса означает технологическое отклонение сопротивления от номинального значения в %.

Посмотрите на рисунок. Первая полоса красная - число 2. Вторая полоса желтая - число 4. Полученное таким образом число равно 24. Третья полоса красная - множитель 100. Умножаем 24 на 100 и получаем номинальное сопротивление резистора 2400 Ом. Четвертая полоса серебристая и означает отклонение от номинального сопротивления 10%. Рассчитаем минимальное и максимальное значение сопротивления. 10% от 2400 Ом равно 240 Ом. Найдем минимальное значение сопротивления Rmin: Rmin = 2400 Ом - 240 Ом = 2160 Ом. Найдем максимальное значение сопротивления Rmax: Rmax = 2400 Ом + 240 Ом = 2640 Ом.

Рассмотрим еще один пример. Первая полоса зеленая - число 5. Вторая полоса голубая - число 6 Полученное число 56. Третья полоса зеленая - множитель 100000. Умножим 56 на 100000 и получим сопротивление 5600000 Ом. Четвертая полоса отсутствует, поэтому отклонение от номинала будет равно 20% Рассчитаем максимальное и минимальное значение сопротивления. 20% от 5600000 Ом будет равно 1120000 Ом. Rmin = 5600000 Ом - 1120000 Ом = 4480000 Ом; Rmax = 5600000 Ом + 1120000 Ом = 6720000 Ом.

Вы наверно обратили внимание, что рассчитанные нами номиналы сопротивления резисторов имеют слишком большую размерность. Для удобной записи величины сопротивлений применяют кратные величины, которые перечислены в приводимой таблице.

Пользуясь таблицей, переведем полученные нами номиналы. Первое сопротивление имеет номинал 2400 Ом, что соответствует величине 2,4 КОм, а второе имеет номинал 5600000 Ом и соответственно 5,6 МОм.

Попробуем произвести несколько измерений сопротивлений резисторов, а затем сравним измеренное значение с расчетным значением по цветным полосам.

Найдите на учебном модуле фрагмент схемы, показанный на рисунке. Обратите внимание, что резисторы R12 и R13 включены параллельно, поэтому мы не сможем измерить сопротивления R12 и R13 раздельно, а только их общее сопротивление. Мы можем по цветным полосам определить их сопротивление, затем, по формуле, найти их общее сопротивление и сравнить его с измеренным значением.

Цветные полосы на резисторе R12 такие: 1-я - желтая, 2-я - голубая, 3-я - коричневая, 4-я золотистая.