نحوه اندازه گیری جریان، ولتاژ و مقاومت
برای استفاده از یک آمپر متر جهت اندازه گیری جریان، مدار باید باز شود و ابزار اندازه گیری به صورت سری وارد مدار شود.
هنگام قرار دادن آمپر متر در یک مدار، باید به قطبیت توجه داشت. دو پایانه روی یک آمپر متر تعبیه شده است: قرمز برای مثبت و مشکی برای منفی (یا مشترک).
توجه: همیشه توجه داشته باشید که پیش از اتصال آمپرمتر به هر مداری، تغذیه مدار را قطع کنید.
پایانه منفی باید به نقطه منفی تر مدار و پایانه مثبت به نقطه مثبت تر مدار وصل شود. وقتی آمپر متر وصل شود، سوزن (عقربه) اندازه گیری از چپ به راست حرکت می کند. اگر سوزن در جهت عکس حرکت کند باید جای سیم ها را عوض کرد.
راه دیگر اندازه گیری جریان بدون نیاز به باز کردن مدار و قرار دادن آمپر متر به صورت سری، استفاده از یک مقاومت با مقدار مشخص در مدار است. مقاومت، شانت آمپرمتر نامیده شده و ممکن است توسط سازنده نصب شده باشد یا برای استفاده موقت در نظر گرفته شده باشد. می توان مقاومت را برای آزمونهای بعدی مدار باقی گذاشت به شرطی که مقدار آن به قدری کوچک باشد که در عملکرد عادی مدار، مشکلی ایجاد نکند.
هدف از استفاده از مقاومت، ایجاد ولتاژ خروجی کوچک برای اندازه گیری است. بهترین ابزار اندازه گیری، DMM است زیرا قادر است ولتاژهای کوچک را با دقت اندازه گیری کند. قانون اهم (I=E/R) برای اندازه گیری میزان جریان اندازه گیری شده توسط شانت به کار می رود. تقسیم ولتاژ قرائت شده توسط مقدار مقاومتی، میزان جریان عبوری از مداررا تعیین خواهد کرد. یک مقاومت 0.1 اهمی را که به عنوان شانت مورد استفاده قرار می گیرد نشان می دهد. اگر DMM، 330 میلی ولت را قرائت کند جریان عبوری از مدار 3.3 آمپر خواهد بود.
مزیت استفاده از این روش آن است که لازم نیست مدار را باز کرده و آمپر متر را درون آن جای دهیم. همچنین توجه کنید که ولتاژ هم علاوه بر جریان قرائت می شود.
توجه: یک آمپرمتر قیاسی هرگز نباید به صورت موازی با عناصر مدار قرار گیرد. در صورت اتصال موازی، فیوز درون آمپرمتر خواهد سوخت و ممکن است به ابزار اندازه گیری یا مدار تحت تست آسیب بزند. هرگز یک آمپرمتر را مستقیماً به منبع ولتاژ وصل کنید.
پس از اتصال آمپرمتر به مدار و پیش از وصل تغذیه مدار، آمپرمتر را در بالاترین مقیاس (پیش از اعمال تغذیه) قرار دهید. پس از اعمال تغذیه، آمپرمتر را می توان در مقیاس مناسب تنظیم کرد. این کار از رانده شدن عقربه اندازه گیر به موقعیت توقف کامل جلوگیری می کند.
مقاومت داخلی آمپرمتر به مدار اضافه می شود و مقاومت کلی مدار را افزایش می دهد. بنابراین جریان اندازه گیری شده مدار، کمی کمتر از مدار واقعی جریان مدار است. گر چه بدلیل آنکه مقاومت آمپرمتر معمولاً در مقایسه با مقاومت مدار بسیار کوچک است، از این خطا صرفنظر می شود.
یک آمپرمتر گیره ای به هیچ اتصالی به مدار نیاز ندارد و از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط شار جریانی برای اندازه گیری مقدار جریان مدار استفاده می کند.
اندازه گیری ولتاژ
ولتاژ بین دو نقطه وجود دارد و مانند جریان در مدار جاری نمی شود. بنابراین یک ولت متر که برای اندازه گیری ولتاژ استفاده می شود به صورت موازی با مدار قرار می گیرد.
توجه : اگر یک ولت متر قیاسی به صورت سری با مداری قرار گیرد، جریان بسیار زیادی می تواند از آن عبور کند و ممکن است به آن صدمه بزند. .
قطبیت مهم است. پایانه منفی ولت متر باید به نقطه منفی تر و پایانه مثبت تر به نقطه مثبت تر در مدار وصل شود. اگر اتصالات جا به جا شوند، عقربه به سمت چپ اندازه گیر منحرف خواهد شد و هیچ اندازه گیری صورت نخواهد گرفت. در این صورت، جای سیمها را با هم عوض کنید.
بهترین کار، قطع تغذیه مدار، اتصال ولت متر و وصل مجدد تغذیه مدار است. در ابتدا ولت متر را در بالاترین مقیاس خود قرار دهید. پس از اعمال ولتاژ به مدار، اندازه گیر را به مقیاس مناسب برگردانید.
مقاومت داخلی ولت متر با عنصر تحت اندازه گیری به صورت موازی قرار می گیرد. مقاومت کلی حاصل موازی کردن مقاومتها، همیشه از کوچکترین مقاومت کوچکتر است. در نتیجه ولتاژ قرائت شده توسط ولت متر کوچکتر از ولتاژ واقعی دو سر عنصر است. در اغلب موارد، مقاومت داخلی ولت متر بسیار بالاست. لذا خطا بسیار کوچک است و می توان از آن صرفنظر کرد. ولی اگر ولتاژ در یک مدار مقاومت بالا اندازه گیری می شود، مقاومت اندازه گیر ممکن است اثر قابل توجهی بر اندازه گیری داشته باشد. برای چنین مواقعی معمولاً ولت مترهایی با مقاومت داخلی بسیار بسیار بالا طراحی شده است.
در حال حاضر، DMM بهترین ابزار اندازه گیری موجود می باشد. محدوده های ولتاژی، تأثیر بار گذاری بسیار اندکی بر مدار تحت آزمون دارند. مقاومت داخلی اندازه گیر در محدوده ولتاژی آن معمولاً در حدود 10MΩ است این مقدار برای یک اندازه گیر قیاسی 20000Ω/V یا 20000Ω به ازای یک ولت تغییر است.
اندازه گیری مقاومت
اهم متر با اعمال یک ولتاژ معلوم، مقاومت مدار یا عنصر مورد نظر را اندازه می گیرد. ولتاژ توسط باتری تأمین می گردد. وقتی ولتاژ ثابتی از طریق عنصر تحت آزمون به مدار اندازه گیر اعمال می شود، عقربه بر اساس شار جریانی منحرف می شود. انحراف عقربه اندازه گیر با مقدار مقاومت در حال اندازه گیری تغییر می کند. برای اندازه گیری مقاومت مدار یا عنصر، اهم متر به صورت موازی با عنصر یا مدار قرار می گیرد.
توجه: پیش از اتصال اهم متر به مدار، اطمینان حاصل کنید که تغذیه قطع شده است.
هنگام اندازه گیری یک عنصر در مدار، یک سر عنصر را از مدار قطع کنید. این کار سبب حذف مسیرهای موازی می شودکه سبب ایجاد قرائت ناصحیح از مقدار مقاومت می گردد. برای قرائت صحیح، باید ابزار را از مدار جدا کرد. سپس سیمهای اهم متر به دو سر ابزار وصل می شوند.
چون هدف اولیه استفاده از اهم متر، اندازه گیری مقاومت است می توان از آن برای تعیین باز بودن، اتصال کوتاه بودن یا بسته بودن مدار استفاده کرد. یک مدار باز دارای مقاومت بی نهایت است زیرا جریانی در آن جریان نمی شود.
یک مدار اتصال کوتاه دارای مقاومت صفر است زیرا جریان بدون افت ولتاژ از آن عبور می کند. یک مدار بسته، یک مسیر کامل برای عبور جریان است. مقدار مقاومت یک مدار بسته، به عناصر موجود در آن بستگی دارد.
آزمایش مدار باز، اتصال کوتاه و مدار بسته، تست اتصال پیوسته نامیده می شود. این روش، روشی است برای تعیین پیوسته بودن مسیر، برای تعیین باز یا بسته بودن مدار، کمترین مقیاس روی اهم متر را استفاده کنید. ابتدا مطمئن شوید که عنصری در مدار وجود نداشته باشد که در اثر عبور جریان از اهم متر آسیب ببیند. سپس سیمهای اهم متر را به دو سر مدار تحت آزمون وصل کنید. اگر قرائتی رخ داد، مسیر بسته، یا اتصال کوتاه است. چنانچه قرائتی حاصل نشد، مسیر باز است. وقتی مداری کار نمی کند این آزمون مفید است.
DMM دارای مزایایی نسبت به مولتی متر قیاسی است. این مزایا شامل دقت بالاتر، قرائت رقمی و تکرار قرائت است. برخلاف VOM، DMM برای اندازه گیری مقاومت، جریان کمی مصرف می کند. این به ما امکان می دهد که اتصالات نیمه هادی را آزمایش کنیم. در واقع، بسیاری از DMM ها دارای محدوده خاصی برای آزمون اتصال نیمه هادی هستند. این اندازه گیرها، جریان 1 میلی آمپری را از اتصال تحت آزمون عبور می دهند.
ویژگی دیگر DMM، وجود سیگنال صوتی یا «بیپ» برای اتصال پیوسته است. این به کاربر امکان می دهد که به جای تمرکز بر روی اندازه گیر و قرائت آن، روی مدار تمرکز داشته باشد و با شنوائی، اتصال پیوسته را چک کند. استفاده از بوق زدن برای اندازه گیری مقاومت نیست و بیشتر برای اندازه گیری اتصال می باشد.
توجه: در استفاده از هر نوع اندازه گیر، مهم است که از تماس انگشتها با پراب ها جلوگیری شود تا از موازی شدن مقاومت بدن با عناصر تحت آزمون و ایجاد خطا جلوگیری شود.