Måleteknik

Fra Holstebro HTX Wiki
Skift til: navigering, søgning

For at kunne tolke hvordan et elektrisk kredsløb fungerer, og specielt for at kunne foretage fejlfinding er det vigtigt at kunne måle fornuftigt på elektronikken, ved hjælp af forskellige måleinstrumenter.

Måling af Spænding

Måling af spænding

Når man skal måle en Spænding skal man bruge et Voltmeter som normalt vil optræde i form af et Multimeter, der kan måle mange forskellige ting - her i blandt at måle spænding.

Helt basalt kan man måle spændingen over en modstand, ved at man kobler voltmeteret ind i kredsløbet som vist på diagrammet her til højre.

Fordelen ved at måle spænding er at man ikke behøver modificere noget i kredsløbet for at kunne måle spændinger.

Den normale måde at måle spændinger i et kredsløb er at man måler i forhold til stel, så en anden måde at måle spændingen over R2 på i det viste lille kredsløb ville være at man måler spændingen først på den ene side af R2, og derefter på den anden side af R2, og så beregner forskellen mellem de to målinger.

Hvis det er en lille spænding der ligger over R2, så vil det være en fordel at måle direkte over modstanden, da man så kan komme ned i et mere følsomt måleområde.

Måling ud fra stel-punktet

Kredsløbseksempel med Instrumentationsforstærker

I det viste kredsløb med en instrumentationsforstærker er der angivet spændinger både i forhold til stel, men også differentielle spændinger.

Den spænding man normalt betegner som indgangsspændingen til instrumentationsforstærkeren er UInD, der er en spændingsforskel, eller en differentiel spænding. Hvis man vil måle denne spænding direkte, så kan man ikke gøre det i forhold til stel. Man skulle i stedet måle hver indgang for sig, og trække dem fra hinanden for at få spændingen på indgangen.

Udgangsspændingen på instrumentationsforstærkeren UO måles i forhold til stel.

På indgangen vil man også have en common-spænding UInCm i forhold til stel. Denne spænding vil her betragtes som en kilde til en fejl, da den kun påvirker udgangen ved at der kan være fejl i instrumentationsforstærkeren, som fx. forskellig forstærkning i de ikke inverterende indgangsforstærkere.

Den sidste spænding der er angivet i forhold til stel er UCm2.

Inde i kredsløbet er der også angivet en UD2, der er den differentielle spænding der kommer ind i 2. trin - differensforstærkeren.

Måling af Strøm

Måling af strømstyrke

Når man skal måle en Strøm skal man bruge et Amperemeter som normalt vil optræde i form af et Multimeter, der kan måle mange forskellige ting - her i blandt at måle strøm.

Det at måle en strøm kræver at amperemeteret kobles ind i kredsløbet, som det er illustreret på diagrammet her til højre. Så længe man arbejder i de første prototype-stadier af konstruktionen fx. på fumlebræt er det normalt ikke et problem, men når opstillingen er kommet på print, så kan det være noget sværere at sætte amperemeteret ind, fordi det kræver at man laver en afbrydelse i kredsløbet for at kunne sætte amperemeteret ind. Hvis det fx. er en modstand, så kan man gøre det at man lodder den ene ende fri, og kobler amperemeteret ind der.

Når man måler ampere, så skal man være opmærksom på at amperemeteret faktisk er en komponent der kommer til at indgå i kredsløbet, og selvom et amperemeter skal have en lav indre modstand, så er en amperemåling generelt en spændingsmåling over en modstand, så for at kunne måle noget, så skal modstanden have en vis størrelse.

En fejlmulighed ved amperemåling er at amperemeteret har en sikring, som kan være sprunget, så amperemeteret blot sidder som en afbrydelse.

Måling af Modstand

Vil man måle modstand, så vil det typisk være et Multimeter man bruger til det.

Princippet i at måle modstand er at multimeteret sender en kendt strøm ud, og måler hvilken spænding der kommer, så omregnet ved ohms lov, så giver spændingen et udtryk for modstanden.

Her skal man igen være opmærksom på hvordan man måler.

Da multimeteret måler spændingen ud fra den strøm den selv sender ud, så vil et kredsløb med spænding på normalt give en fejlmåling, da kredsløbet selv giver spændinger ind i det måleobjekt man har, hvilket vil forstyrre målingen.

Det andet man skal være opmærksom på er, hvis man ønsker at måle værdien af en modstand, så vil der normalt sidde andre komponenter i kredsløbet, der vil kunne sidde i parallel med måleobjektet, og multimeteret kan ikke skelne mellem den modstand man ønsker at måle, og de andre komponenter der sidder parallelt over, så der vil man typisk måle forkert. En mulighed er at lodde den ene ende af modstanden fri, så der ikke ligger noget parallelt over den.

Der hvor modstandsmålingen vil fungere fint i et kredsløb er der hvor man leder efter afbrudte baner, hvor det ikke vil betyde noget at der sidder noget parallelt over, fordi modstanden alligevel skal være omkring 0 ohm. Det kan også fungere fint, hvis man leder efter kortslutninger - her vil det ønskede resultat være at der skal være en eller anden modstand over 0 ohm, og hvis der er en meget lav modstand, så er der en korslutning mellem måleåpunkterne.

Måling af spænding i forhold til tid

For kunne få et tidsbillede af hvordan en spænding forløber (pulser og svingninger), så anvender man et oscilloscop, der typisk vil kunne give et billede af to spændinger i forhold til samme stel. Betjeningen er beskrevet under oscilloscop.

Det man skal være opmærksom på er at spidsen af måleproben er der hvor man måler, og at den anden leder med krokodillenæbbet på er fælles stel for begge kanaler. Til det digitale PC-scop skal man være opmærksom på at denne fælles stel er forbundet til PC'en stel, og hvis man fx. bruger en Arduino, så har denne stel forbindelse på oscilloscopet forbindelse til Arduinoens GND ind gennem PC'en, så man kan ikke sætte scop-stel på andre niveauer.