1. В сообществе нашего форума Вконтакте создан раздел по продаже электронных компонентов.
    Каждый может продать в нем свои залежавшиеся детали. Подробности здесь.

Измерение физических величин

Тема в разделе "Аналоговая техника", создана пользователем _VN_, 25 дек 2014.

  1. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    В этой теме будет сделана попытка изучения процесса измерения при помощи стрелочного тестера YX-360TRF. Почему именно такая марка прибора? Этот прибор прошёл "естественный отбор" на выживаемость и доказал свою надёжность после многократных падений и перегрузки электрической части при ошибках коммутации пределов измерения. Рекомендую тем, кому понадобится аналоговый измерительный прибор.
    Модные сейчас цифровые тестеры, конечно, хороши, но в данной теме буду описывать методику измерения на разных пределах именно на этом тестере. Если у кого-то имеется другой прибор, то не следует волноваться. Методы измерений физических величин универсальны и справедливы для любого измерительного прибора.
    Вообще процесс измерения должен к конечном итоге закончится цифровым значением измеряемой величины и, внимание, погрешностью измерения. Последнее часто для "простоты" отбрасывают, а это уже попытка ввести в заблуждение получателя результатов таких "упрощённых" измерений.
    Самая неудобная и неприятная процедура для начинающих, состоит в том, что необходимо указать погрешность измерения, которая заранее расчитана при разработке прибора и указана в техническом описании на него.
    Например, после измерения напряжения 10 Вольт и 1 Вольт на шкале прибора "10 Вольт" вы должны записать 10.0 плюс-минус 0.3 Вольта и 1.0 плюс -минус 0.3 Вольта, соответственно. Сказанное относится к тестеру YX-360TRF.

    Вложения:

    • 595.pdf
      Размер файла:
      270,2 КБ
      Просмотров:
      3
  2. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    В данном сообщении попробую описать отличия процессов измерения между аналоговым и цифровым тестером.
    Аналоговый тестер в режиме измерения тока и напряжения всегда потребляет ток от измеряемой цепи. Цифровой тестер не измеряет постоянно, а записывает значение измеряемого напряжения в аналоговом запоминающем устройстве (АЗУ) в течение короткого промежутка времени и только после этого АЗУ подключается к АЦП для перевода напряжения в цифровой код.
    Для процесса измерения тока в тестере ясно, что измеряемый ток попадает на эталонный резистор, к которому параллельно подключена электромагнитная катушка гальванометра.
    В режиме измерения напряжения гальванометр включается последовательно с резистором, минимальное значение которого 20 кОм написано на головке прибора (20kOm/V). На самом деле это сопротивление больше на 5 kOm за счёт сопротивления защитного предохранителя.
    Практическая проверка сказанного выше заключается в измерении этого сопротивления при помощи цифрового тестера DT9208A, щупы которого подсоединяются к щупам тестера. В результате проверим электрические характеристики цифрового и аналогового приборов одновременно.
    Тестер установлен для измерения тока 50 мкА и напряжения до 0.1 Вольта. Мультиметр переключен в режим измерения сопротивления до 20 кОм.
    Показания тестера 200 на шкале 250, после пересчёта 80 мV и 40 mkA,соответственно. Так измерено напряжение и измерительный ток на щупах мультиметра, который показал сопротивление 2.01 kOm. Указанное сопротивление тестера 20 kOm/V относится к измерению 1 Вольта, поэтому после пересчёта и получим 25 kOm/V, что больше того, что указано на головке прибора, и на точность измерения не влияет.
    Для простоты вы должны понимать перечисленные цифры следующим образом:
    1. Если на пределе измерения 0.1 Вольта тестер показал значение 80 mV, то при этом из измеряемой цепи через него прошёл ток 40 mkA, что эквивалентно подключению к измеряемой цепи сопротивления 2 kOm. Или при измерении тока 40 mkA на щупах тестера будет напряжение 80 mV.
    2. Мультиметр при измерении сопротивления 2 kOm подаёт на щупы измерительное напряжение 80 mV и ток 40 mkA.

    Для "знающих" людей такой стиль изложения покажется заумным и поэтому ненужным. Зачем это знать? Не проще ли просто взять и "померить"? В этом случае Вы будете похожи на известную литературную личность Шарикова, который для решения всех проблем предлагал всё отнять и разделить поровну...
    В следующих сообщениях постараюсь показать методику работы с тестером для проверки характеристик конденсаторов. Это потому, что практически все они не соответствуют каким-либо техническим требованиям и предназначены для массового потребителя. Цена конденсатора, который соответствут написанному на его корпусе в десятки раз выше той, что на корпусе конденсаторов с китайской барахолки, где товар отпускают на вес и грузят лопатами. В моей практике конденсатор фирмы Samsung по "фирменной" цене мне продали не в магазине, а в фирме у хороших знакомых.
    Последнее редактирование: 27 дек 2014
  3. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Для полноты изложения входных характеристик тестера YX-360TRF показана таблица расчётного и измеренного входного сопротивления в диапазоне измерения DCV от 0.1 до 1000 Вольт постоянного напряжения:
    0.1V -> 2kOm
    0.25V -> 5kOm
    2.5V -> 50kOM
    10V -> 200kOm
    50V -> 1MOm
    250V -> 5MOm
    1000V -> 20MOm
    Входной ток тестера на всех перечисленных выше пределах составил 50mkA при отклонении стрелки прибора на всю шкалу.
    Входное сопротивление мультиметра на всех диапазонах измерения постоянного напряжения DCV от 0.2 до 1000 Вольт составило 16MOm, 10MOm по паспорту прибора.
    Последнее редактирование: 29 дек 2014
  4. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Есть у тестера режим измерения ёмкости баллистическим методом. Для этого переключатель уставливается в положение
    х100 kOm, к щупам тестера подключается измеряемый конденсатор и фиксируется визуально максимальное значение ёмкости по шкале С(mkF).
    Проверил конденсатор 0.1 mkF, показал ориентировочно 0.1 mkF. Стрелка движется достаточно быстро и значение максимума можно зафиксировать приблизительно, что, конечно, является недостатком.
    Но несомненым преимуществом такой техники является её дешевизна. Например, китайский мини-тестер "WG-WX" спокойно отдаю тем, кто подходит ко мне на работе с просьбой "дай тестер померить". Уже известно из опыта, что в течение месяца неопытный пользователь такой тестер принесёт обратно уже в нерабочем состоянии.
    Последнее редактирование: 30 дек 2014
  5. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Мне предстоит разработать блок питания электродвигателя постоянного тока и там придётся ставить фильтрующие конденсаторы.
    Незадолго до настоящего времени у меня вышел из строя блок питания моего монитора LCD. Нашлась неисправность по внешнему виду конденсаторов. Новые покупал в магазине пр. Абая угол ул.Сейфуллина. Проработали несколько дней и снова вышли из строя. Нормальные конденсаторы нашёл с третьей попытки. Они были самые дорогие...
    Чтобы не повторяться, решил заняться проблемой проверки конденсаторов перед его монтажом, иначе нет смысла начинать эту работу по причине того, что отказ в полевых условиях недопустим по экономическим соображениям.
    "Простые" методы меня не интересуют. Нужна полная проверка напряжений Vr, Vs и Vf конденсаторов, которые при их производстве не производятся. Кроме названных параметров, необходимо проверять ёмкость конденсатора в различных точках его рабочей характеристики.
    Прочитал про устройство и свойства конденсаторов и мои намерения уже не кажутся напрасными.

    Вложения:

    Последнее редактирование: 30 дек 2014
  6. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Проблема полной и надёжной проверки конденсаторов решается методом сравнения переходных характеристик заряда-разряда эталонного и проверяемого кондесаторов . График для тока заряда конденсатора одинаков для любого типа и номинала. Меняется только время переходного процесса и амплитуда напряжения. Эталонный и проверяемый конденсатор одновременно подключаются в источнику напряжения. Для согласования времени переходного процесса последовательно с испытуемым конденсатором включается переменное сопротивление. Тестер в режиме измерения постоянного напряжения включается между выводами испытуемого и эталонного конденсаторов. Таким образом с максимальной разрешающей способностью и достоверностью можно отбраковать деффектные конденсаторы.
  7. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Перед началом работы необходимо провести поиск информации и патентов по этой теме. И мои предположения по физике работы электролитических конденсаторов подтвердились...
    http://www.pro-radio.ru/measure/4178-8/
    Из найденной информации следует сделать следующие выводы:
    1. Новый и не только новый электролитический конденсатор необходимо формовать в течение часа при ограниченном токе и непрерывном контроле температуры корпуса перед проверкой его характеристик и установкой в электронную плату;
    2. Новый конденсатор после шести месяцев хранения уже не имеет своих паспортных электрических характеристик;
    3. Инструкция по эксплуатации должна предусматривать периодическое включение аппаратуры через каждые полгода;
    4. Устройство для проверки параметров конденсаторов должно иметь режим формовки с датчиком температуры и таймером на 1 час;
    5. Перечисленные методики применялись и, возможно, применяются при разработке и эксплуатации аппаратуры с высоким уровнем надёжности;
    6. В мощных инверторах блоки электролитов включаются в схему через перемычки и имеют специальные контакты для подключения к источнику напряжения с целью их формовки.
    Почему у нас эти меры обеспечения надёжности не практикуются? Вероятно потому, что нас считают страной третьего мира, которым и так хорошо.

    http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=42955&st=0

    Вложения:

    Последнее редактирование: 9 янв 2015
  8. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Ёмкость конденсатора и рабочее напряжение Вам известны из школьных учебников. Есть ещё одно свойство, которое вычисляется аналитически и имеет определяющую роль при расчёте электронных устройств. Оно характеризует величину энергии запасённой на его обкладках. Формула запасаемой энергии проста и её легко можно найти в любом учебнике по физике. В этом сообщении будет проведён анализ конденсатора с позиции его способности к фильтрации помехи. Известно, что помеха обычно определяется амплитудой импульса напряжения. Поэтому определим амплитуду помехи равной 1 Вольту для простоты расчётов. Расчитаем количество энергии, которое должно поступить от источника помехи в конденсатор, при котором его напряжение возрастает на 1 Вольт при разных уровнях рабочего напряжения конденсатора. Ёмкость конденсатора будем считать равной 2 Ф. Получим следующие интересные цифры, которые приведены во вложенном файле.
    Из данных в таблице можно сделать главный вывод, что фильтрующие свойства конденсатора как поглотителя энергии помехи растут с увеличением рабочего напряжений при одинаковой электрической ёмкости. Следовательно, при заданной энергии помехи, например, в 1 Джоуль значение небходимой ёмкости конденсатора при увеличении рабочего напряжения уменьшается в соответствии с приведёнными цифрами рабочего напряжения и энергии помехи. Например, конденсатор с рабочим напряжение на нём в 100 Вольт поглотит энергии в 20 раз больше, чем конденсатор при напряжении 10 Вольт при одинаковом скачке напряжения на 1 Вольт на нём за счёт энергии помехи.
    На практике при построении схем, где имеют место импульсы напряжения помехи, рабочее напряжение следует выбирать возможно большего значения, что потребует меньшей величины ёмкости фильтрующего конденсатора.
    Это утверждение легко проверяется по данным из таблицы.

    Вложения:

    Последнее редактирование: 18 янв 2015
  9. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Для начинающих сложно понимание энергии и проще представлять помеху как скачок напряжения на конденсаторе. Поэтому предыдущий расчёт сделан для поглощённой энергии помехи 0.105 Дж, которая попадает на конденсатор ёмкостью в 1 Фараду и заряженного до напряжения 1 Вольт. Укаэанная энергия на осциллографе видна как увеличение (скачок) напряжения на конденсаторе на 0.1 Вольта. Аналогичный расчёт сделан для этого же конденсатора, но заряженного до напряжения 10 Вольт и прироста энергии на 0.105 Дж. Все подробные расчёты показаны на вложенном файле.
    По результатам расчёта можно сделать следующий вывод:
    При увеличении рабочего напряжения в 10 раз практически в 10 раз уменьшается скачок напряжения на конденсаторе при одинаковой энергии 0.105 Дж.
    Эта цифра совсем непохожа на расчёты в предыдущем сообщении, но это чисто психологическая иллюзия. Расчёты Вы можете проверить сами. Рабочие напряжения и ёмкость конденсатора выбраны исходя из простоты расчётов.

    Вложения:

  10. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Все эти рассуждения выглядят для многих непонятными и, следовательно, ненужными. Но эти законы электротехники применяются при расчётах более 200 лет. Например, Эйнштейн изобрёл в 1908 году свой потенциал-мультипликатор на основе переключаемых подвижными контактами конденсаторов, который усиливал постоянное напряжение в 360000 раз. Нестабильность нуля такого электро-механического усилителя была равна 0.0003 Вольта. Выпускался серийно для научных экспериментов.
    Немногие из читающих это сообщение смогут собрать такой усилитель из имеющихся в наше время операционных усилителей.
    Последнее редактирование: 24 янв 2015
  11. _VN_

    _VN_ В доску свой

    Сообщения:
    488
    Симпатии:
    64
    Род занятий:
    Инженер
    Адрес:
    Алматы
    Для разрабатываемой схемы купил ионистор 0.1 Фарады 5.5 Вольта. 0.1 Ф = 100000 Микрофарад. Энергетические характеристики по энергии 0.1 х 5.5 х 5.5 = 1.5 Дж Размеры D=12mm и H=7mm.
    Такая энергия выделяется на резисторе 500 Ом, через который будет проходить ток I = 10 mA в течение 30 секунд. Будет использоваться как источник питания для датчика уровня. Если будет режим кратковременного включения в течение 0.5 секунды, то получается, что можно сделать не менее 60 циклов измерения. Обычно делается до 5 замеров.
    При первой проверке тестером было что-то непонятное. Оказалось, ионистор нужно зарядить и разрядить перед началом работы с ним. Электрические характеристики и его цена впечатляют...
    P.S. 1.5 Дж энергии достаточно для подъёма груза 15.29 Кг на высоту 1 Метр. Такой же энергией обладает тело массой 1 грамм, двигающееся со скоростью 57 метров в секунду.
    Последнее редактирование: 2 май 2015

Поделиться этой страницей