Jaké zařízení dokáže nejpřesněji měřit odpor?

Ohmmetr se používá k měření odporu elektrického obvodu, odporu rezistorů a kontrole neporušenosti propojovacích vodičů. Ohmmetr multimetru dokáže měřit pouze činný odpor, reaktanci kondenzátorů a indukčnosti vůči střídavému proudu nelze měřit ohmmetrem. Na rozdíl od režimů měření proudu a napětí můžete s ohmmetrem zahájit měření buď od nejmenší meze nebo od největší meze měření. I v případě výrazného „přetížení“ zařízení neselže.

Při měření odporu je multimetr zapojen paralelně k části obvodu, jejíž odpor je třeba určit. V tomto případě musí být tento obvod zcela bez napětí a nesmí v něm protékat elektrický proud. Jinak multimetr selže.

Při práci s multimetrem v režimu měření odporu si musíte pamatovat, že:

– Elektrický obvod, jehož odpor je třeba měřit ohmmetrem, musí být zcela bez napětí;

– Čím blíže je naměřená hodnota zvolenému limitu měření, tím přesnější je výsledek měření. Když se na displeji zobrazí symbol „1“ (přetížení), je nutné přepnout na větší limit měření;

– Při měření malých odporů je nutné vzít v úvahu odpor sond;

– Při měření velkých hodnot odporu (MOhm – miliony Ohmů) je možné dlouhodobé stanovení odečtů – postupné pomalé zvyšování odečtů na jejich nominální hodnotu;

– Funkčnost ohmmetru se kontroluje vzájemným zkratováním sond. V tomto případě by měl přístroj udávat hodnoty blízké nule. Pokud při připojení sond multimetr neukazuje přesnou nulu (může se to stát v důsledku použití neoriginálních sond, vybité baterie apod.), je nutné provést opravu naměřené hodnoty o částku nulového posunu.

Doporučení pro použití digitálního multimetru

Jako zdroj energie pro digitální multimetr je lepší použít alkalickou (alkalickou) devítivoltovou baterii Krona. Použití solných baterií negativně ovlivňuje přesnost měření multimetru, zejména u modernějších modelů s podsvíceným displejem a při použití multimetru při nízkých teplotách. Pokud navíc vybitou solnou baterii nevyměníte včas, může dojít k jejímu odtlakování a vyteklý elektrolyt může poškodit multimetr.

Nejčastějším důvodem selhání multimetru je nastavení otočného přepínače pro volbu režimu měření do špatné polohy. Tomu napomáhá i špatně čitelná značka indikátoru na otočném přepínači, zejména za zhoršených podmínek viditelnosti. Tuto značku doporučujeme zvýraznit kontrastní barvou, například kapkou bílé barvy.

Další častou, ale ne tak fatální poruchou multimetru je přetržení drátu sondy v místě jejich uchycení (připájení) na hrot sondy. To je způsobeno skutečností, že při měření se sondy často otáčejí vzhledem ke své ose, zatímco spojovací vodič zůstává nehybný. V důsledku neustálého kroucení a odvíjení se měděné jádro spojovacího drátu v místě pájení láme. Aby k tomu nedocházelo, stačí upevnit spojovací vodič vzhledem k samotné sondě, například pomocí izolační pásky nebo teplem smrštitelné hadičky, jak je znázorněno na fotografii.

Pokud se přesto rozhodnete vyměnit vadné sondy za nové, kvalitnější, mějte na paměti, že v tomto případě může nula ohmmetru multimetru „zmizet“ kvůli změně odporu vodičů sondy.

Při provádění měření multimetrem uvnitř přístrojového vybavení s namontovanou montáží rádiových komponentů se doporučuje nasadit na hroty sond kusy PVC trubiček (cambrics) nebo teplem smrštitelné hadičky. To je nezbytné, aby se zabránilo náhodnému dotyku hrotu sondy několika bodů obvodu s různými potenciály (například kontaktní ploška a výstup blízké radioelektronické součástky), což může vést ke zkratu. Při použití izolačních trubic jsou ponechány odkryté pouze samotné hroty sond (jejich kuželovitá zašpičatělá část).

Při měření odporů se v závislosti na jejich hodnotách a požadované přesnosti měření používají různé metody.

Měření odporu metodou ampérmetr-voltmetr. Metoda stanovení odporu pomocí ampérmetru a voltmetru je nepřímá, protože v tomto případě je podle odečtů přístrojů I a U pomocí Ohmova zákona nalezen požadovaný odpor:

Při měření odporu touto metodou lze přístroje zapnout dvěma způsoby (obr. 10.10), přičemž v obou případech nebudou výsledky přesné, pokud nebudou zavedeny příslušné korekce.

Když je ve schématu Obr. 10.10 přepínač je v poloze 1, chyba určení odporu r_x je způsobeno tím, že voltmetr měří nejen napětí na odporu, ale také úbytek napětí na ampérmetru odpor r_A. Když je naměřený odpor výrazně větší než odpor ampérmetru (r_{x >>} r_A), pak pokles napětí na odporu r_A lze zanedbat a požadovaný odpor lze vypočítat přímo z údajů přístroje pomocí vzorce (10.13). Jestliže odpor r_x a r_A jsou hodnotově srovnatelné, pak pro získání přesnějšího výsledku je nutné použít vzorec

Když je ve schématu Obr. 10.10 přepínač je v poloze 2, chyba určení odporu r_x je určeno tím, že ampérmetr ukazuje součet dvou proudů, z nichž jeden (I_x) prochází neznámým odporem r_x, ostatní (I_U) prochází voltmetrem: I = I_x + I_U. Pokud je naměřený odpor výrazně menší než odpor voltmetru (r_x r_U), pak proudem I_Uprůchod voltmetrem lze zanedbat a požadovaný odpor lze vypočítat přímo z odečtů přístroje pomocí vzorce (10.13). Pokud jsou tyto odpory hodnotově srovnatelné, pak pro získání přesnější hodnoty r_x použijte vzorec

Uvažovaná nepřímá metoda měření odporu není vždy vhodná, protože vyžaduje časově náročné dodatečné výpočty. Navíc se vyznačuje nízkou přesností v důsledku vlivu vnitřních odporů zařízení.

Měření odporu ohmmetrem. K přímému měření odporu se používají speciální přístroje – ohmmetry, které jsou kombinací magnetoelektrického miliampérmetru a speciálního měřicího obvodu (obr. 10.11). Stupnice takového zařízení je odstupňována v ohmech. Ve schématu Obr. 10.11 v sérii s miliampérmetrem г_а součástí je rezistor s odporem r_x, nastavitelný přídavný odpor s odporem r_p a napájení. V tomto případě je měřítko zařízení obráceno, protože se zvýšením měřeného odporu proud v zařízení klesá:

kdeU – provozní napětí ohmmetru. S konstantní U údaj přístroje závisí pouze na naměřeném odporu r_x,, protože každá hodnota r_x odpovídá určité aktuální hodnotě I_x. To umožňuje odstupňování miliampérmetrové stupnice v ohmech.

Hodnoty ohmmetru závisí na hodnotě e. d.s. zdroj energie, který se časem snižuje, což je značná nevýhoda těchto zařízení. Aby při změně e. DC. provozní napětí zdroje U zůstaly konstantní, ohmmetry jsou vybaveny speciálním přídavným odporem r_p, kterým se přístroj před měřením seřídí (nulové nastavení).

V praxi se nejčastěji používají ohmmetry, jejichž odečet nezávisí na e. d.s. zdroj napájení. Jako takové ohmmetry se používají magnetoelektrické. logometry – zařízení, která nemají mechanické zařízení k vytvoření protipůsobícího točivého momentu. Magnetoelektrický poměrový měřič se skládá ze dvou cívek namontovaných na jedné ose pod úhlem 90° a navzájem pevně spojených.

Cívky jsou umístěny v poli permanentního magnetu (obr. 10.12). Proudy jsou k nim přiváděny ze společného zdroje energie přes ohebné vodiče, které nevytvářejí prakticky žádný protipůsobící moment. Konstantní přídavný odpor s odporem r je zapojen do série s jednou z cívek_д, a v obvodu druhé cívky – rezistor s naměřeným odporem r_x. Cívky se sériově zapojenými odpory tvoří dva paralelní obvody. V tomto případě se proudy protékající cívkami rovnají I₁ = U/(r₁ +r_x) a já₂ = U/(r₂ +r_д), kde r₁ a r₂ – respektive odpor cívek.

Vlivem proudů procházejících cívkami vznikají dva momenty, směřující proti sobě a v závislosti na poloze cívek v prostoru: M₁ = C₁I₁ = I₁F₁(a) a M₂ = C₂I₂ = I₂F₂ (α), kde C₁ =F₁ (a) a C₂ = F₂ (α) – koeficienty úměrnosti v závislosti na poloze cívek v magnetickém poli; a je úhel odchylky roviny cívky 1 vzhledem k vertikální ose OO’.

Funkce f₁(α) a F₂(α.) závisí na konstrukci přístroje a volí se tak, aby byla zajištěna dostatečná citlivost přístroje v celém rozsahu měřených hodnot. K tomu je nutné splnit podmínku F₁(α) ≠ F₂ (α), protože jinak neexistuje žádný vztah mezi odchylkou pohyblivého systému zařízení a poměrem proudu. Pro zajištění tohoto stavu je vzduchová mezera přístrojů navržena tak, aby v celém rozsahu stupnice nebyla žádná poloha pohyblivého systému, ve které by byly cívky ve stejných magnetických polích. Toho je dosaženo díky elipsoidnímu tvaru centrálního jádra (obr. 10.12) a válcovému vývrtu pólových nástavců.

Pod vlivem točivých momentů se pohyblivý systém zařízení otáčí, dokud není v rovnovážném stavu při M₁ = М₂ nebo já₁F₁ (α) = I₂F₂ (a). Proto já₁ /I₂ = F₂ (a)/F₁ (α) = F (α), nebo

Z (10.17) vyplývá, že výchylka pohyblivého systému zařízení je určena pouze poměrem proudů I.₁/I₂. Jelikož jsem₁/I₂ = (r₂ +r_д)/(r₁ +r_x), pak úhel vychýlení pohyblivého systému zařízení při konstantních hodnotách odporu r₁, r₂, r_д závisí pouze na naměřeném odporu r_x a nezávisí na napětí napájecího zdroje. Poslední okolnost je zásadní při použití poměrových měřičů jako přístrojů určených k měření neelektrických veličin.

V obvodech střídavého proudu se používají poměrové měřiče elektromagnetických a elektrodynamických systémů. Logometry elektromagnetického systému se používají k měření frekvence, kapacity, indukčnosti a dalších veličin. Elektrodynamické poměrové měřiče se používají k měření různých veličin v obvodech střídavého proudu. Zejména jsou široce používány jako fázové měřiče.

Měření odporu mostní metodou. Mostní metoda (obr. 10.13) umožňuje nejpřesněji měřit odpor. K jednomu z ramen můstku je připojen odpor s odporem r_xa v dalších třech

tři ramena – nastavitelná a známá hodnotou odporu r₁, r₂, r₃. K mostním bodům а и b je připojen zdroj stejnosměrného proudu a magnetoelektrický galvanometr G je připojen k diagonále můstku mezi body c a d. Při měření odporu r_x hodnoty ostatních tří odporů se změní tak, že dojde k rovnováze můstku, při kterém se proud v obvodu galvanometru rovná nule. Rovnováha můstku nastává za podmínky, že je rozdíl potenciálů mezi body с и d rovna nule. Proto v rovnovážném stavu mostu oba přes ramena eso и сb procházejí stejné proudy: I₁ = I₂a přes ramena ad и db: I₃ = I₄. Na základě toho pro schéma na Obr. 10.13 lze napsat I₁r₁ = I₃r₃, I₂r₂ = I₄r_x. Když tyto rovnice vydělíme navzájem, dostaneme r_l/r₂ =r₃/r_xodkud

Spolu s vyváženými můstky jsou široce používány pro měření odporu. nevyvážené mosty, umožňuje rychleji měřit odpor (ale méně přesně, protože jejich hodnoty závisí na stabilitě napětí napájecího zdroje). Hodnota naměřeného odporu v těchto můstcích je určena přímo z odečtů přístroje. U nevyvážených můstků se často používají magnetoelektrické poměrové měřiče jako měřicí zařízení pro zlepšení přesnosti měření.

Vyvažování mostů lze provádět ručně nebo automaticky. Automatické vyvažování se používá v případech, kdy je potřeba sledovat změny měřeného odporu a řídit jeho hodnotu.