цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Как с помощью осциллографа можно измерить ток


Как с помощью осциллографа можно измерить ток

Автор: Mike(admin) от 15-07-2021, 23:55

Измерение тока осциллографом


Большинство осциллографов непосредственно могут измерять только напряжение, а не ток, однако есть несколько способов измерить ток с помощью осциллографа, и мы рассмотрим их в данном материале.


Как с помощью осциллографа можно измерить ток

Итак, вот два способа измерения тока с помощью осциллографа:


  1. Измерение падения напряжения на шунтирующем резисторе – в конструкции некоторых источников питания могут быть встроены шунтирующие резисторы для обратной связи. Один из способов – измерить падение дифференциального напряжения на таком резисторе. Обычно это резисторы небольшого номинала, часто менее 1 Ом.
  2. Измерение тока с помощью токоизмерительного щупа (датчика тока) – при использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа, токовые щупы могут обеспечивать широкий спектр важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши процессы измерения тока были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящую методику. У каждого из двух вышеперечисленных методов есть свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим далее.


Измерение тока как падения напряжения на шунтирующем резисторе


Если в блок питания встроен токочувствительный резистор («шунтирующий» резистор), это будет наиболее удобный подход. Измерение падения напряжения на измерительном резисторе с помощью активного дифференциального щупа даст хорошие результаты, если синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника, а падение напряжения достаточно велико.


Однако использование дифференциального щупа для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к снижению шума в системе измерения. Используйте наименьшее возможное затухание и ограничьте полосу пропускания щупа. Также имейте в виду, что емкость и сопротивление щупа будут параллельны чувствительному резистору, и, хотя они предназначены для минимизации воздействия на тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.


Как с помощью осциллографа можно измерить ток

Подключение токочувствительного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного рассмотрения конструкции. По мере увеличения значения сопротивления падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом Ома, что улучшает качество измерения тока. Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют цепи индуктивное сопротивление. И не забывайте, что входная емкость дифференциального щупа появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.


Если вы добавляете в схему измерительный резистор, постарайтесь добавить его как можно ближе к земле, чтобы минимизировать синфазные сигналы на резисторе, которые измерительная система должна подавлять. И, в отличие от высококачественных токовых щупов, характеристика подавления синфазного сигнала при измерениях дифференциального напряжения имеет тенденцию к падению по частоте, что снижает точность измерений высокочастотного тока с помощью измерительных резисторов.


Измерение тока с помощью токоизмерительного щупа


Ток через проводник вызывает образование поля электромагнитного потока вокруг проводника. Токовые щупы предназначены для определения силы этого поля и преобразования ее в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа. Это позволяет просматривать и анализировать формы токовых сигналов с помощью осциллографа. При использовании в сочетании с возможностями осциллографа для измерения напряжения токоизмерительные щупы также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности. В зависимости от математических возможностей осциллографа, эти измерения могут включать в себя мгновенную мощность, истинную мощность, полную мощность и фазу.


Существует два основных типа токоизмерительных щупов для осциллографов: щупы для измерения переменного тока и щупы для измерения переменного/постоянного тока.


Как с помощью осциллографа можно измерить ток

Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока в проводнике. Для работы трансформатора через проводник должен протекать переменный ток. Этот переменный ток вызывает формирование и схлопывание магнитного поля в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке за счет простого действия трансформатора. Этот связанный с током сигнал напряжения затем преобразуется и может отображаться на осциллографе в виде масштабированного по току сигнала.


Простейшие токочувствительные щупы представляют собой пассивные устройства, которые являют собой просто катушку, намотанную в соответствии с точными характеристиками на магнитный сердечник, такой как ферритовый материал. Некоторые из них являются сплошными тороидами и требуют от пользователя прокладки проводника через сердечник. В токовых щупах с разъемным сердечником используется точно разработанная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва цепи при испытании. Токоизмерительные щупы с разъемным сердечником обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но они механически жесткие и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.


Щупы переменного тока, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой щупам с твердым и разъемным сердечником. Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой, что позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. И поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем щупы с разъемным сердечником, и им требуются активные формирователи сигнала для интеграции сигнала от катушки и, следовательно, требуется источник питания.


Для многих систем преобразования энергии щупы переменного/постоянного тока с разъемным сердечником являются наиболее универсальными, точными и простыми в использовании решениями. В таких датчиках переменного/постоянного тока используется трансформатор для измерения переменного тока и устройство на эффекте Холла для измерения постоянного тока. Поскольку они включают в себя активную электронику с целью поддержки работы датчиков Холла, для работы щупов переменного/постоянного тока требуется источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые модели осциллографов.




© digitrode.ru


Теги: осциллограф, датчик тока




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий