V dnešnej dobe je k dispozícii toľko elektronických prístrojov a zariadení, ktoré sú navrhnuté na rôzne účely. Spoločným faktorom je, že všetky sú poháňané elektrinou. Ten prichádza v dvoch formách: jednosmerný prúd (DC) a striedavý prúd (AC). Schopnosť merať tieto prúdy je kľúčová pre identifikáciu problémov v elektronickom obvode alebo zariadení. Ukážeme vám, ako merať prúd digitálnym multimetrom.
Pochopenie aktuálneho v jednoduchých pojmoch
Elektrický prúd je ľahko pochopiteľný pomocou analógie systému prúdenia vody vo vnútri budovy, kde sa voda čerpá zo zeme do nadzemnej nádrže a voda tečie späť do zeme cez potrubia. Elektrický systém je dosť podobný: elektróny sa pohybujú okruhom namiesto vody. Pomocou rovnakého modelu je možné vizualizovať aj ďalšie komponenty elektrického systému.
Podobnosti medzi oboma systémami
Kladný pól zdroja energie (napr. batérie) je podobný úrovni vrchnej nádrže a záporný pól úrovni zeme. Tento potenciálny rozdiel medzi oboma svorkami sa nazýva napätie a meria sa vo voltoch, skrátene „V“.
Čím vyššia je nádrž, tým väčší je tlak vody. Podobne, čím vyšší je potenciálny rozdiel medzi svorkami batérie, tým väčší je elektrický tlak (napätie). Je to toto napätie, ktoré poháňa prúd cez obvod. Čím väčšie je napätie, tým viac prúdu cirkuluje v obvode. Prúd sa meria v ampéroch, skrátene „A“.
Napätie sa meria na svorkách zdroja energie (rovnako ako meranie výšky nadzemnej nádrže). Prúd sa meria vo vnútri okruhu (podobne ako pri meraní vody prietokomerom). Prúd sa meria pomocou ampérmetra, ktorý je súčasťou multimetra.
Súčasné meracie vlastnosti multimetra
Digitálny multimeter má LCD, otočný volič a porty na pripojenie vodičov sondy. Zvyčajne je napájaný 9V batériou. V závislosti od typu merania je potrebné pripojiť k príslušným portom dve sondy. Čierna sonda je pripojená na COM (skratka pre "spoločné"), pripojená k zemi. Pokiaľ ide o červenú sondu, pre nízke prúdy sa používa port mA; pre vysoké prúdy sa používa port 10A.
Pri 10A sa vo varovaní na našom multimetri zobrazuje „NEZAPOJENÝ MAXIMÁLNE 10A NA 10 SEKÚND MAX“ (vaše sa môžu líšiť). To znamená, že multimeter dokáže vydržať trvalý tok 10 A maximálne 10 sekúnd, kým sa vodiče vo vnútri dostatočne zahrejú a možno sa roztopia.
Meranie odberu prúdu elektronických komponentov DC
Testovacia doska je vybavená batériou, LED diódami, bzučiakom, nízkootáčkovým motorom a vysokorýchlostným motorom. Pomocou prepínačov sa každý z nich postupne zapne na meranie prúdu.
Toto je schéma zapojenia testovacej dosky. Prúd možno merať zapojením multimetra do série v ktorejkoľvek časti obvodu.
Pre pohodlie sú sondy pripojené bližšie k batérii. To pomôže merať prúd, keď sú niektoré alebo všetky prepínače zapnuté. Čierna sonda je pripojená k zápornému pólu batérie a červená sonda je pripojená k druhému vodiču, čím sa vytvorí sériový obvod.
Predtým, ako začnete merať prúd pomocou multimetra, je rozumné mať hrubý odhad prúdu, ktorý sa bude merať. Je to potrebné, pretože červená sonda musí byť pripojená k správnemu portu multimetra.
Ak chcete odhadnúť, pozrite sa na špecifikácie komponentu. Napríklad, ak má 5V jednosmerný motor menovitý výkon 0,5 W:
- Prúd = výkon / napätie
- Prúd = 0,5/5
- Prúd = 0,1A = 100mA
Teraz, keď máte približnú hodnotu prúdu, pripojte vodič k bežnému portu mA a nastavte otočný spínač multimetra na 200 mA.
V praxi je však rýchlejšie začať s vyššou hodnotou na otočnom voliči multimetra a prejsť na nižšie hodnoty pre presnosť. Ak nemáte prístup k špecifikácii elektronického komponentu, mali by ste urobiť toto.
Je známe, že LED diódy majú nízku spotrebu energie, takže multimeter je nastavený na meranie prúdu v miliampéroch (mA). Po meraní sa ukázalo, že dve jasné LED spotrebúvajú iba 7,43 mA.
Podobne aj bzučiaky nespotrebúvajú veľa energie. Pri 2,04 mA je ešte šetrnejší.
Meranie prúdu pomalobežného motora ukazuje 0,37A (370mA). Všimnite si, že port multimetra a otočný volič sa zmenili na 10A.
Vysokorýchlostný motor, ako sa očakávalo, spotrebuje ešte viac pri 0,53 A (530 mA).
Meranie striedavého prúdu
Na rozdiel od jednosmerného prúdu, striedavý prúd (AC) nenachádza veľa aplikácií v nízkonapäťovej elektronike. To je dôvod, prečo mnoho multimetrov nemá AC ampérmeter. Ale pre tých, ktorí to robia, je meranie AC podobný proces ako DC; otočný ovládač však musí byť nastavený na AC.
Meranie prúdu v AC spotrebičoch
Primárnou výhodou AC je minimálna strata energie pri prenose na veľké vzdialenosti. Striedavé napätie sa znižuje pomocou transformátorov a privádza sa do spotrebičov. Menšie spotrebiče premieňajú prúd na jednosmerný prúd a využívajú ho (napríklad nabíjačky telefónov a notebooky). Väčšie spotrebiče využívajú priamo striedavý prúd (príklady zahŕňajú ohrievače vody a motory).
Napätie, ktoré je privádzané do týchto spotrebičov, sa pohybuje medzi 120 V a 230 V v závislosti od noriem prijatých v rôznych krajinách. Je dôležité poznamenať, že tieto napätia sú dostatočne vysoké na to, aby spôsobili zranenie alebo dokonca ohrozili ľudský život, ak sa s nimi zaobchádza bez náležitých opatrení. Keďže prúd sa meria vo vnútri obvodu, dôrazne sa odporúča NEPOUŽÍVAŤ multimeter pri meraní vysokonapäťového striedavého prúdu.
Čo môžete urobiť, je použiť a kliešťový meter na meranie striedavých prúdov. Merač využíva elektromagnetické pole striedavého prúdu na meranie prúdu a nemusí byť v kontakte s drôtom, takže je bezpečný. Svorku je potrebné umiestniť okolo drôtu a zobrazí sa údaj; dokáže merať prúdy až do 1000A.
S kliešťovými meračmi je však jeden problém. Svorka by mala byť umiestnená len okolo jedného vodiča, aby sa získal údaj. Ale napájacie káble spotrebičov sú zvyčajne zväzok troch vodičov (živý, neutrálny a uzemňovací). Takže, a nástenný ampérmeter ideálne by bolo merať prúdy spotrebičov.
Meranie a monitorovanie prúdu v 5 voltových prístrojoch
Mnoho moderných zariadení je napájaných 5V USB adaptérmi a power bankami. Je užitočné merať prúd, aby ste pochopili životné funkcie, napríklad aby ste počas nabíjania neprebíjali batérie. To sa dá urobiť pomocou bežného multimetra: môžete použiť predlžovací kábel USB, odstráňte puzdro, odrežte kladný vodič, potom pripojte jeho konce k sondám multimetra a zmerajte prúd. Je to však ťažkopádne riešenie.
Čo je jednoduchšie, je použiť a USB multimeter ktorý je špeciálne navrhnutý na meranie dvoch dôležitých parametrov, napätia a prúdu. Stačí ho pripojiť do radu a namerané hodnoty sa budú zobrazovať prerušovane.
Merač je jednoduchý, no opäť veľmi užitočný prístroj. Povedzme, že si kúpite nový iPhone Pro Max 14 bez oficiálnej nabíjačky Apple. Nabíjačku tretej strany si kúpite samostatne, uchováte svoju dôveru v nálepky a zapojíte ju. Čo sa stane ďalej, závisí od toho, aké máte šťastie. Možné výsledky sa pohybujú medzi pípnutím a kaboom.
Rozumnejšou voľbou je skontrolovať adaptér pred jeho zapojením do drahého telefónu. Ak sa vyskytne problém, najhoršie, čo sa môže stať, je, že lacný merač USB vybuchne namiesto vášho telefónu s hodnotou 1000 a viac dolárov.
Merač USB môžete použiť aj na kontrolu portov počítača a uistenie sa, že napätie je správne a že je dodávaný dostatočný prúd na ovládanie periférnych zariadení, ako je napríklad pevný disk USB.
USB meter je možné použiť aj na nepretržité monitorovanie. Telefóny, ktoré sa nedodávajú s LED indikátormi nabíjania, je potrebné skontrolovať zapnutím obrazovky, aby ste zistili, či je nabíjanie dokončené. Ampérmeter USB ukazuje nepretržitý prúd pretekajúci obvodom. Vysoký prúd znamená, že telefón sa stále nabíja; nízka znamená, že nabíjanie je dokončené.
Jednodoskové počítače ako Raspberry Pi sú tiež napájané z 5V USB. Výkon Pi je priamo ovplyvnený kvalitou napájacieho zdroja. Na doske Pi si môžete všimnúť blikajúce červené svetlo, ktoré indikuje nedostatočné napájanie. Pomocou USB multimetra môžete monitorovať napätie a prúd smerujúci do Pi, opraviť napájanie a získať najlepší výkon.
Pochopenie a meranie prúdu je jednoduché
Teraz viete, ako merať prúd digitálnym multimetrom a tiež kliešťovým meračom alebo USB multimetrom. Spolu s meraním prúdu je možné použiť multimeter na meranie napätia, odporu a mnohých ďalších elektrických parametrov. Naučiť sa ho používať je vstupnou bránou k pochopeniu sveta elektroniky.
