В наши дни существует так много электронных гаджетов и приборов, предназначенных для самых разных целей. Общим фактором является то, что все они питаются от электричества. Последний бывает двух видов: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Возможность измерения этих токов имеет решающее значение для выявления проблем в электронной схеме или устройстве. Мы покажем вам, как измерить ток с помощью цифрового мультиметра.
Понимание тока простыми словами
Электрический ток просто понять с помощью аналогии с системой протока воды внутри здания, где вода перекачивается из-под земли в верхний резервуар, а вода возвращается в землю через трубы. Электрическая система очень похожа: по цепи вместо воды перемещаются электроны. Другие компоненты электрической системы также можно визуализировать с помощью той же модели.
Сходства между обеими системами
Положительная клемма источника питания (например, батареи) аналогична уровню верхнего бака, а отрицательная клемма — уровню земли. Эта разность потенциалов между обеими клеммами называется напряжением и измеряется в вольтах, сокращенно «В».
Чем выше бак, тем больше давление воды. Точно так же, чем выше разность потенциалов между клеммами батареи, тем больше электрическое напряжение (напряжение). Именно это напряжение управляет током в цепи. Чем больше напряжение, тем больший ток циркулирует в цепи. Ток измеряется в амперах, сокращенно «А».
Напряжение измеряется на клеммах источника питания (точно так же, как и при измерении высоты верхнего бака). Ток измеряется внутри контура (аналогично измерению воды расходомером). Ток измеряется с помощью амперметра, который входит в состав мультиметра.
Функции измерения тока мультиметра
Цифровой мультиметр имеет ЖК-дисплей, поворотный переключатель и порты для подключения проводов датчика. Обычно он питается от батареи 9V. Два датчика должны быть подключены к соответствующим портам в зависимости от типа измерения. Черный щуп подключен к COM (сокращение от «общий»), соединенному с землей. Что касается красного щупа, то для малых токов используется порт мА; для больших токов используется порт 10А.
Для 10 А предупреждение на нашем мультиметре показывает «UNFUSED 10A MAX For 10 SECONDS MAX» (у вас может отличаться). Это означает, что мультиметр может выдерживать постоянный ток 10 А в течение максимум 10 секунд, прежде чем провода внутри станут достаточно горячими и, возможно, расплавятся.
Измерение потребляемого тока электронных компонентов постоянного тока
Тестовая плата оснащена аккумуляторной батареей, светодиодами, зуммером, низкоскоростным и высокоскоростным двигателями. Используя переключатели, каждый из них будет включен по очереди для измерения тока.
Это принципиальная схема тестовой платы. Ток можно измерить, подключив мультиметр последовательно к любой части цепи.
Для удобства щупы подключены ближе к батарее. Это поможет измерить ток, когда какой-либо или все переключатели включены. Черный щуп подключается к отрицательной клемме аккумулятора, а красный щуп подключается к другому проводу, образуя последовательную цепь.
Прежде чем приступить к измерению тока с помощью мультиметра, целесообразно получить приблизительную оценку тока, который будет измеряться. Это необходимо, поскольку красный щуп необходимо подключить к правильному порту мультиметра.
Для оценки ищите характеристики компонента. Например, если двигатель постоянного тока 5 В имеет номинальную мощность 0,5 Вт:
- Ток = мощность / напряжение
- Текущий = 0,5/5
- Ток = 0,1 А = 100 мА
Теперь, когда у вас есть приблизительное значение тока, подключите провод к обычному порту мА и установите поворотный переключатель мультиметра на 200 мА.
На практике, однако, быстрее начать с более высокого значения на поворотном диске мультиметра и перейти к более низким значениям для точности. Если у вас нет доступа к спецификации электронного компонента, это то, что вы должны сделать.
Известно, что светодиоды потребляют мало энергии, поэтому мультиметр настроен на измерение тока в миллиамперах (мА). При измерении два ярких светодиода потребляют всего 7,43 мА.
Точно так же зуммеры не потребляют много энергии. Это еще более экономно при 2,04 мА.
Измерение тока низкоскоростного двигателя показывает 0,37 А (370 мА). Обратите внимание, что порт мультиметра и поворотный переключатель были изменены на 10 А.
Высокоскоростной двигатель, как и ожидалось, потребляет еще больше при 0,53А (530мА).
Измерение переменного тока
В отличие от постоянного тока переменный ток (AC) не находит широкого применения в низковольтной электронике. По этой причине многие мультиметры не оснащены амперметром переменного тока. Но для тех, кто это делает, измерение переменного тока похоже на процесс постоянного; однако поворотный переключатель должен быть установлен на переменный ток.
Измерение тока в устройствах переменного тока
Основным преимуществом переменного тока являются минимальные потери мощности при передаче на большие расстояния. Переменное напряжение понижается с помощью трансформаторов и подается на электроприборы. Небольшие бытовые приборы преобразуют ток в постоянный и используют его (например, зарядные устройства для телефонов и ноутбуки). Более крупные приборы используют переменный ток напрямую (например, водонагреватели и двигатели).
Напряжение, подаваемое на эти приборы, варьируется от 120 В до 230 В в зависимости от стандартов, принятых в разных странах. Важно отметить, что эти напряжения достаточно высоки, чтобы вызвать травму или даже поставить под угрозу жизнь человека, если обращаться с ними без надлежащих мер предосторожности. Поскольку ток измеряется внутри цепи, настоятельно НЕ рекомендуется использовать мультиметр при измерении переменного тока высокого напряжения.
Что вы можете сделать, так это использовать токоизмерительные клещи для измерения переменного тока. Счетчик использует электромагнитное поле переменного тока для измерения тока, и ему не нужно контактировать с проводом, поэтому он безопасен. Зажим необходимо поместить вокруг провода, и показания будут отображаться; он может измерять токи до 1000А.
Однако есть одна проблема с токоизмерительными клещами. Для получения показаний зажим должен быть размещен вокруг только одного провода. Но шнуры питания приборов обычно представляют собой связку из трех проводов (фаза, нейтраль и земля). Итак, настенная розетка амперметр было бы идеально для измерения токов приборов.
Измерение и контроль тока в 5-вольтовых устройствах
Многие современные гаджеты питаются от 5-вольтовых USB-адаптеров и повербанков. Полезно измерить ток, чтобы понять жизненно важные функции, например, чтобы не перезарядить аккумуляторы во время зарядки. Это можно сделать с помощью обычного мультиметра: можно использовать удлинитель USB, снять гильзу, обрезать плюсовой провод, затем подключить его концы к щупам мультиметра и измерить ток. Однако это громоздкое решение.
Что проще, так это использовать USB-мультиметр специально разработан для измерения двух важных параметров: напряжения и тока. Просто подключите его в линию, и показания будут отображаться с перерывами.
Счетчик простой, но опять же очень полезный гаджет. Допустим, вы покупаете новый iPhone Pro Max 14 без официального зарядного устройства Apple. Вы покупаете стороннее зарядное устройство отдельно, доверяете наклейкам и подключаете его. Что будет дальше, зависит от того, насколько вам повезет. Возможные результаты колеблются между звуковым сигналом и бумом.
Разумнее будет проверить адаптер, прежде чем подключать его к дорогому телефону. Если есть проблема, самое худшее, что может случиться, это то, что взорвется недорогой USB-метр, а не ваш телефон стоимостью более 1000 долларов.
Вы также можете использовать USB-метр для проверки портов компьютера и убедиться, что напряжение правильное, а сила тока достаточна для питания периферийных устройств, таких как жесткий диск USB.
USB-метр также можно использовать для непрерывного мониторинга. Телефоны, не оснащенные светодиодными индикаторами зарядки, необходимо проверить, включив экран, чтобы убедиться, что зарядка завершена. USB-амперметр показывает непрерывный ток, протекающий по цепи. Высокое значение тока означает, что телефон все еще заряжается; низкий означает, что зарядка завершена.
Одноплатные компьютеры, такие как Raspberry Pi, также питаются от USB 5 В. Производительность Pi напрямую зависит от качества блока питания. Вы можете заметить мигание красного индикатора на плате Pi, что указывает на неподходящий источник питания. С помощью USB-мультиметра вы можете контролировать напряжение и ток, подаваемые на Pi, корректировать источник питания и добиваться максимальной производительности.
Понимание и измерение силы тока — это просто
Теперь вы знаете, как измерять ток цифровым мультиметром, а также токоизмерительными клещами или USB-мультиметром. Наряду с измерением тока мультиметр может использоваться для измерения напряжения, сопротивления и многих других электрических параметров. Научиться пользоваться одним из них — это путь к пониманию мира электроники.
