Электр кедергісін өлшеу құралы

Кіріспе

Электр кедергісін өлшейтін құрал

Омметр – электр кедергісін өлшейтін электр аспап (электр тогының схема немесе компонент арқылы өтуіне кедергі). Мультиметрлер де кедергіні өлшеу режимінде омметр ретінде жұмыс істейді. Омметр кедергісі өлшенетін схемаға немесе компонентке ток жібереді. Содан кейін туындаған кернеуді өлшеп, Ом заңы арқылы кедергіні есептейді.

Омметрді ток өткізіп тұрған немесе қуат көзіне қосылған схемаға немесе компонентке қосуға болмайды. Омметрді қосу алдында қуатты ажырату керек. Омметрлерді қажеттілікке қарай тізбектей немесе параллель қосуға болады (өлшенетін кедергі схеманың бөлігі ме, әлде шунт кедергісі ме). Микроомметрлер (микроомметр немесе микроомметр) төмен кедергіні өлшеу үшін қолданылады. Мегометрлер (сондай-ақ, Megger сауда белгісі бар құрылғы) жоғары кедергіні өлшеу үшін қолданылады. Кедергіні өлшеу бірлігі – ом (Ω).

Дизайнның дамуы

Алғашқы оммаметрлер "рациометр" деп аталатын метр қозғалысының түріне негізделген. Бұл кейінірек жасалған аспаптарда кездесетін гальванометрлік қозғалысқа ұқсас болды, бірақ олар қалпына келтіру күшін беру үшін шашты бұрандалар орнына өткізгіш "байламдарды" қолданды. Бұлар қозғалыс үшін таза айналу күшін ұсынбады. Сонымен қатар, қозғалыс екі ораммен оралған. Бірі сериялық резистор арқылы батареямен жабдықталған. Екіншісі екінші резистор және сыналып жатқан резистор арқылы сол батареямен қосылды. Метрдегі көрсеткіш екі орам арқылы өтетін токтың қатынасына пропорционалды. Бұл қатынас сыналып жатқан резистордың шамасымен анықталды. Бұл шараның екі артықшылығы болды. Біріншіден, кедергінің көрсеткіші батареяның кернеуінен толығымен тәуелсіз болды (егер ол кернеуді шығарса) және нөлге түзету қажет емес еді. Екіншісі, кедергі шкаласы сызықтық болмаса да, шкала бүктеудің барлық диапазонында дұрыс болды. Екі орамды алмастыру арқылы екінші диапазон қамтамасыз етілді. Бұл шкала біріншіге қарағанда кері болды. Бұл аспаптың ерекшелігі – сынақ сымдары ажыратылғаннан кейін (соның салдарынан батарея қозғалыстан ажыратылды) кездейсоқ кедергі мәнін көрсетуді жалғастыруы болды. Омметрлер тек кедергіні өлшеді, өйткені оларды мультиметр құрамына енгізу қиын болды. Қолмен айналдырылатын генератормен жұмыс істейтін оқшаулау тестері де осы принцип бойынша жұмыс істеді. Бұл көрсеткіштің нақты өндірілген кернеуден толығымен тәуелсіз екенін қамтамасыз етті. Омметрдің кейінгі конструкциялары кедергі арқылы токты өлшеу үшін гальванометр арқылы кедергіге кернеуді қолдану үшін кішкентай батареяны ұсынды (батарея, гальванометр және кедергі тізбектей қосылған). Гальванометр шкаласы омада белгіленді, себебі батареяның тұрақты кернеуі кедергі артқан сайын метр арқылы өтетін токтың (соның салдарынан бұрылыс) азаятынын қамтамасыз етті. Омметрлер өздігінен тізбек құрайды, сондықтан оларды жиналған тізбек ішінде қолдануға болмайды. Бұл конструкция бұрынғы конструкцияға қарағанда әлдеқайда қарапайым және арзан болды және мультиметр конструкциясына енгізу оңай болды, сондықтан аналогты оммаметрдің ең көп таралған түрі болды. Бұл типтегі оммаметрлердің екі кемшілігі бар. Біріншіден, өлшеу нүктелерін қысқа тұйықтау және әрбір өлшеуден бұрын нөлдік Ом көрсеткіші үшін түзету жасау арқылы метрді нөлге келтіру қажет. Бұл батареяның кернеуі жасымен төмендегендіктен, метрдегі тізбекті кедергі толық бұрылыста нөлдік көрсеткішті сақтау үшін азайтылуы керек. Екіншісі, және біріншісінен туындайтын, сыналып жатқан кез келген резистор үшін нақты бұрылыс ішкі кедергі өзгерген сайын өзгереді. Ол шкаланың ортасында ғана дұрыс болады, сондықтан мұндай оммаметр конструкциялары әрқашан "тек орталық шкалада" дәлдікті көрсетеді. Омметрдің дәлірек түрінде кедергі арқылы тұрақты ток (I) өткізетін электрондық схема және кедергі арқылы кернеуді (V) өлшейтін басқа схема бар. Бұл өлшеулер аналогты-цифрлық түрлендіргіш (АЦТ) арқылы цифрландырылады, содан кейін микроконтроллер немесе микропроцессор ток пен кернеуді Ом заңы бойынша бөліп, оларды дисплейге шығарып, пайдаланушыға сол сәтте өлшенген кедергі мәнін көрсетеді. Бұл типтегі метрлер ток, кернеу және кедергіні бір уақытта өлшейтіндіктен, осы схемалар көбінесе цифрлық мультиметрлерде қолданылады.

The first ohmmeters were based on a type of meter movement known as a 'ratiometer'. These were similar to the galvanometer type movement encountered in later instruments, but instead of hairsprings to supply a restoring force they used conducting 'ligaments'. These provided no net rotational force to the movement. Also, the movement was wound with two coils. One was connected via a series resistor to the battery supply. The second was connected to the same battery supply via a second resistor and the resistor under test. The indication on the meter was proportional to the ratio of the currents through the two coils. This ratio was determined by the magnitude of the resistor under test. The advantages of this arrangement were twofold. First, the indication of the resistance was completely independent of the battery voltage (as long as it actually produced some voltage) and no zero adjustment was required. Second, although the resistance scale was non linear, the scale remained correct over the full deflection range. By interchanging the two coils a second range was provided. This scale was reversed compared to the first. A feature of this type of instrument was that it would continue to indicate a random resistance value once the test leads were disconnected (the action of which disconnected the battery from the movement). Ohmmeters of this type only ever measured resistance as they could not easily be incorporated into a multimeter design. Insulation testers that relied on a hand cranked generator operated on the same principle. This ensured that the indication was wholly independent of the voltage actually produced. Subsequent designs of ohmmeter provided a small battery to apply a voltage to a resistance via a galvanometer to measure the current through the resistance (battery, galvanometer and resistance all connected in series). The scale of the galvanometer was marked in ohms, because the fixed voltage from the battery assured that as resistance is increased, the current through the meter (and hence deflection) would decrease. Ohmmeters form circuits by themselves, therefore they cannot be used within an assembled circuit. This design is much simpler and cheaper than the former design, and was simple to integrate into a multimeter design and consequently was by far the most common form of analogue ohmmeter. This type of ohmmeter suffers from two inherent disadvantages. First, the meter needs to be zeroed by shorting the measurement points together and performing an adjustment for zero ohms indication prior to each measurement. This is because as the battery voltage decreases with age, the series resistance in the meter needs to be reduced to maintain the zero indication at full deflection. Second, and consequent on the first, the actual deflection for any given resistor under test changes as the internal resistance is altered. It remains correct at the centre of the scale only, which is why such ohmmeter designs always quote the accuracy "at centre scale only". A more accurate type of ohmmeter has an electronic circuit that passes a constant current (I) through the resistance, and another circuit that measures the voltage (V) across the resistance. These measurements are then digitized with an analog digital converter (adc) after which a microcontroller or microprocessor make the division of the current and voltage according to Ohm's law and then decode these to a display to offer the user a reading of the resistance value they're measuring at that instant. Since these type of meters already measure current, voltage and resistance all at once, these type of circuits are often used in digital multimeters.

Дәлдікті оммаметрлер

Өте кішкентай кедергілерді жоғары дәлдікпен өлшеу үшін жоғарыда аталған метрлер жеткіліксіз. Бұл, бір жағынан, өлшенетін кедергі оммаметрдің ішкі кедергісіне (мұны ток бөлу арқылы шешуге болады) пропорционалды түрде тым кішкентай болғанда, көрсеткіштің өзгеруі аз болады. Бірақ, негізінен, метрдің көрсеткіші өлшеу сымдарының кедергісі, контактілік кедергілер және өлшенетін кедергінің қосындысынан тұрады. Бұл әсерді азайту үшін жоғары дәлдікті омметр төрт терминалға ие, олар Келвин контактілері деп аталады. Екі терминал токты метрден және метрге жеткізеді, ал қалған екеуі метрге резистордағы кернеуді өлшеуге мүмкіндік береді. Осы схемада қуат көзі сыртқы терминалдар арқылы өлшенетін кедергіге тізбектеле қосылады, ал екінші терминалдар жұқа қабатты (гальванометр) кернеудің түсуін өлшеу үшін параллель қосылады. Осы типтегі метрде, бірінші жұқа қабаттардың кедергісінен және олардың контактілік кедергілерінен туындаған кернеудің түсуі метр ескере алмайды. Бұл төрт терминалды өлшеу әдісі Кельвин сезімдеуі деп аталады, оны 1861 жылы өте төмен кедергілерді өлшеу үшін Кельвин көпірін ойлап тапқан Уильям Томсон, Кельвин лордының құрметіне аталған. Төрт терминалды сезімдеу әдісін де төмен кедергілерді дәл өлшеу үшін қолдануға болады.