V dnešní době je k dispozici tolik elektronických přístrojů a zařízení navržených pro širokou škálu účelů. Společným faktorem je, že všechny jsou poháněny elektřinou. Ten přichází ve dvou formách: stejnosměrný proud (DC) a střídavý proud (AC). Schopnost měřit tyto proudy je klíčová pro identifikaci problémů v elektronickém obvodu nebo zařízení. Ukážeme si, jak měřit proud digitálním multimetrem.
Pochopení Current v jednoduchých termínech
Elektrický proud je snadno pochopitelný pomocí analogie systému proudění vody uvnitř budovy, kde je voda čerpána ze země do horní nádrže a voda teče zpět do země skrz potrubí. Elektrický systém je docela podobný: elektrony se pohybují obvodem místo vody. Pomocí stejného modelu lze vizualizovat i další součásti elektrického systému.
Podobnosti mezi oběma systémy
Kladný pól zdroje energie (např. baterie) je podobný úrovni horní nádrže a záporný pól úrovni země. Tento potenciální rozdíl mezi oběma svorkami se nazývá napětí a měří se ve voltech, zkráceně "V".
Čím vyšší je nádrž, tím větší je tlak vody. Podobně, čím vyšší je rozdíl potenciálů mezi svorkami baterie, tím větší je elektrický tlak (napětí). Je to toto napětí, které pohání proud obvodem. Čím větší je napětí, tím více proudu cirkuluje v obvodu. Proud se měří v ampérech, zkráceně "A".
Napětí se měří na svorkách zdroje energie (stejně jako měření výšky horní nádrže). Proud se měří uvnitř okruhu (podobně jako při měření vody průtokoměrem). Proud se měří pomocí ampérmetru, který je součástí multimetru.
Funkce měření proudu multimetrem
Digitální multimetr má LCD, otočný volič a porty pro připojení vodičů sondy. Obvykle je napájen 9V baterií. V závislosti na typu měření je třeba k příslušným portům připojit dvě sondy. Černá sonda je připojena ke COM (zkratka pro "common"), připojena k zemi. Pokud jde o červenou sondu, pro nízké proudy se používá port mA; pro vysoké proudy se používá port 10A.
Pro 10A se na našem multimetru zobrazuje varování „UNFUSED 10A MAX for 10 SECONDS MAX“ (vaše se může lišit). To znamená, že multimetr může odolat trvalému toku 10A po dobu maximálně 10 sekund, než se dráty uvnitř dostatečně zahřejí a případně se roztaví.
Měření odběru proudu stejnosměrných elektronických součástek
Testovací deska je vybavena baterií, LED diodami, bzučákem, nízkootáčkovým motorem a vysokorychlostním motorem. Pomocí přepínačů se každý z nich postupně zapne, aby se změřil proud.
Toto je schéma zapojení testovací desky. Proud lze měřit zapojením multimetru do série v jakékoli části obvodu.
Pro větší pohodlí jsou sondy připojeny blíže k baterii. To pomůže měřit proud, když jsou některé nebo všechny spínače zapnuty. Černá sonda je připojena k zápornému pólu baterie a červená sonda je připojena k druhému vodiči a tvoří sériový obvod.
Než přistoupíte k měření proudu multimetrem, je rozumné mít hrubý odhad proudu, který bude měřen. To je nutné, protože červená sonda musí být připojena ke správnému portu multimetru.
Chcete-li odhadnout, podívejte se na specifikace součásti. Pokud má například 5V DC motor jmenovitý výkon 0,5 W:
- Proud = Výkon / Napětí
- Proud = 0,5/5
- Proud = 0,1A = 100mA
Nyní, když máte přibližnou hodnotu proudu, připojte vodič k běžnému portu mA a nastavte otočný přepínač multimetru na 200 mA.
V praxi je však rychlejší začít s vyšší hodnotou na otočném voliči multimetru a přejít na nižší hodnoty pro přesnost. Pokud nemáte přístup ke specifikaci elektronické součástky, měli byste udělat toto.
Je známo, že LED spotřebovávají nízkou spotřebu, takže multimetr je nastaven na měření proudu v miliampérech (mA). Při měření se ukázalo, že dvě jasné LED spotřebovávají pouze 7,43 mA.
Podobně bzučáky nespotřebovávají mnoho energie. Při 2,04 mA je ještě úspornější.
Měření proudu pomaloběžného motoru ukazuje 0,37A (370mA). Všimněte si, že port multimetru a otočný volič byly změněny na 10A.
Vysokorychlostní motor podle očekávání spotřebovává ještě více při 0,53A (530mA).
Měření AC proudu
Na rozdíl od stejnosměrného proudu nenachází střídavý proud (AC) mnoho uplatnění v nízkonapěťové elektronice. To je důvod, proč mnoho multimetrů nemá střídavý ampérmetr. Ale pro ty, kteří to dělají, je měření AC podobný proces jako DC; otočný ovladač však musí být nastaven na AC.
Měření proudu v AC spotřebičích
Primární výhodou střídavého proudu je minimální ztráta energie při přenosu na velké vzdálenosti. Střídavé napětí je snižováno pomocí transformátorů a přiváděno do spotřebičů. Menší spotřebiče převádějí proud na stejnosměrný a využívají jej (příklady zahrnují nabíječky telefonů a notebooky). Větší spotřebiče využívají střídavý proud přímo (příklady zahrnují ohřívače vody a motory).
Napětí, které je přiváděno do těchto spotřebičů, se pohybuje mezi 120 V a 230 V v závislosti na normách přijatých v různých zemích. Je důležité si uvědomit, že tato napětí jsou dostatečně vysoká, aby způsobila zranění nebo dokonce ohrozila lidský život, pokud by se s nimi zacházelo bez řádných opatření. Vzhledem k tomu, že proud se měří uvnitř obvodu, důrazně se doporučuje NEPOUŽÍVAT při měření vysokonapěťového střídavého proudu multimetr.
Co můžete udělat, je použít a klešťový měřič k měření střídavých proudů. Elektroměr využívá k měření proudu elektromagnetické pole střídavého proudu a nemusí být v kontaktu s vodičem, takže je bezpečný. Svorku je třeba umístit kolem drátu a zobrazí se hodnota; dokáže měřit proudy až 1000A.
U klešťových měřičů je však jeden problém. Svorka by měla být umístěna pouze kolem jednoho vodiče, aby bylo možné získat odečet. Napájecí kabely spotřebičů jsou však obvykle tvořeny svazkem tří vodičů (živý, neutrální a zemní). Takže, a nástěnný ampérmetr by bylo ideální pro měření proudů spotřebičů.
Měření a monitorování proudu v 5V přístrojích
Mnoho moderních gadgetů je napájeno 5V USB adaptéry a powerbankami. Je užitečné měřit proud, abyste porozuměli životním funkcím, například abyste během nabíjení nepřebíjeli baterie. To lze provést pomocí běžného multimetru: můžete použít prodlužovací kabel USB, odstranit objímku, odříznout kladný vodič, poté připojit jeho konce k sondám multimetru a změřit proud. To je však těžkopádné řešení.
Co je jednodušší, je použít a USB multimetr který je speciálně navržen pro měření dvou důležitých parametrů, napětí a proudu. Stačí jej zapojit do řady a naměřené hodnoty se budou zobrazovat přerušovaně.
Měřič je jednoduchý, přesto opět velmi užitečná vychytávka. Řekněme, že si koupíte nový iPhone Pro Max 14 bez oficiální nabíječky Apple. Nabíječku třetí strany si koupíte samostatně, uchováte si důvěru v nálepky a zapojíte ji. Co se stane dál, záleží na tom, jaké máte štěstí. Možné výsledky se pohybují mezi pípnutím a kaboomem.
Moudřejší volbou je zkontrolovat adaptér před připojením k drahému telefonu. Pokud dojde k problému, nejhorší, co se může stát, je, že levný měřič USB vybuchne místo vašeho telefonu za 1000 $ a více.
Měřič USB můžete také použít ke kontrole portů počítače a ujištění se, že napětí je správné a že je dodáván dostatečný proud pro napájení periferií, jako je pevný disk USB.
USB metr lze také použít pro nepřetržité sledování. Telefony, které nejsou vybaveny LED indikátory nabíjení, je třeba zkontrolovat zapnutím obrazovky, abyste zjistili, zda je nabíjení dokončeno. Ampérmetr USB ukazuje trvalý proud protékající obvodem. Vysoký proud znamená, že se telefon stále nabíjí; nízká znamená, že nabíjení je dokončeno.
Jednodeskové počítače jako Raspberry Pi jsou také napájeny 5V USB. Výkon Pi je přímo ovlivněn kvalitou napájecího zdroje. Na desce Pi si můžete všimnout blikajícího červeného světla, které indikuje nedostatečné napájení. Pomocí USB multimetru můžete sledovat napětí a proud jdoucí do Pi, opravit napájení a získat nejlepší výkon.
Pochopení a měření proudu je snadné
Nyní víte, jak měřit proud digitálním multimetrem a také klešťovým nebo USB multimetrem. Spolu s měřením proudu lze multimetr použít k měření napětí, odporu a mnoha dalších elektrických parametrů. Naučit se používat jeden je vstupní branou k pochopení světa elektroniky.
