Прибор для измерения малых сопротивлений

Миллиомметр Raptor 4K – приставка к мультиметру

Понадобилось мне как-то изготовить шунт на 50 миллиОм. Но под рукой не оказалось прибора, чтобы измерить такое сопротивление. Имеющиеся в интернете схемы либо были сложны для повторения, либо это были 2-х проводные схемы, не обеспечивающие нужной точности измерений, либо нужно было подбирать какие-то детали. Ни одна из схем меня не устроила. Как и всегда, было принято решение разработать устройство самому.

Предлагаемая приставка имеет следующие особенности:

• простота конструкции при минимуме деталей;
• сборка доступна даже начинающему радиолюбителю;
• дешевизна приставки;
• диапазон измерений от 6 мОм до 3 Ом;
• высокая достоверность измерений;
• лёгкость настройки;
• нет необходимости в пересчёте показаний мультиметра;
• питание от порта USB.

Прибор выполнен как приставка к мультиметру. Он будет полезен при изготовлении шунтов, замере малых величин сопротивления. Им можно замерить сопротивление дорожек на печатной плате, отрезка медного провода и т.п.

Схема приставки:

Согласно расчёту, приставка позволяет измерять сопротивления от 6 миллиОм до 3 Ом. На практике были проверены резисторы от 1 миллиОм до 2,2 Ом.

Поскольку требовалось разработать измерительное устройство, а не показометр, его было необходимо проверить на более точном приборе, чтобы убедится в корректности измерений.

В качестве эталонного миллиомметра был использован мультиметр Agilent 34410A, откалиброванный в соответствии с технологией производителя, в сервис-центре Keysight Technologies. Калибровка обеспечивает погрешность измерения, не превышающую 0.010% + 0.004% (показания + диапазон) на диапазоне до 100 Ом.

По результатам тестирования выяснилось, что несмотря на высокое качество и достаточно малую погрешность мультиметра Agilent 34410A, его погрешности измерений (0.010% + 0.004%) недостаточно, чтобы определить абсолютную погрешность измерения приставки. Поэтому привожу результаты замеров разных резисторов, а вам оставляю возможность рассудить самостоятельно, достаточна ли точность приставки для ваших задач.

С результатами измерений вы можете ознакомиться в таблице:

В современных профессиональных мультиметрах используется 4-х проводная схема подключения измеряемой цепи, с применением зажимов Кельвина.

Такое включение позволяет с высокой точностью измерять малые сопротивления, поскольку компенсирует сопротивление проводов, щупов и сопротивление контакта щупа с измеряемой цепью. В отличие от 2-х проводной схемы, в результат измерения не вносятся значительные погрешности при измерении сопротивлений в единицы Ом, не говоря уже о миллиОмах.

Поэтому, при разработке было решено использовать именно 4-х проводную схему измерения. Для измерения сопротивления через резистор пропускается заранее известный фиксированный ток, установленный с максимально возможной точностью. Для этого используются 2 из 4 проводов. Двумя другими проводами производится измерение падения напряжения на резисторе.

Схема соединения с использованием щупов Кельвина частично компенсирует сопротивление контакта щупов с исследуемой цепью. Для простоты преобразования Ом в Вольты, ток через измеряемый резистор был выбран 50 мА. При меньшем токе начинает появляться нежелательная погрешность, которая складывается из погрешности приставки и погрешности мультиметра.

Для подачи на измеряемый резистор фиксированной величины тока, используется схема драйвера тока. Она состоит из: источника опорного напряжения на микросхеме MCP1525, операционного усилителя AD8541 и транзистора VT1. С помощью подстроечного резистора R2 устанавливается требуемый ток драйвера.

Так как при измерении малых сопротивлений падение напряжения на измеряемом резисторе мало, был использован усилитель токового шунта на микросхеме MAX4372T. Он позволяет усилить напряжение на его входе ровно в 20 раз. К нему и подключается мультиметр в режиме вольтметра или милливольтметра.

При отсутствии измеряемого резистора и подключенном питании на выходе приставки присутствует напряжение около 4,5-5 вольт.

Все компоненты приставки, за исключением подстроечного резистора R2, резистора R3 и разъёма mini-USB, размещены на одной стороне платы. Обратная сторона используется как экран. В местах сверловки под выводы R2 и R3, выводах на щупы и на мультиметр, отверстия раззенкованы с обратной стороны, для предотвращения короткого замыкания с экраном. По периметру платы просверлены отверстия, через которые земляной полигон соединяется с противоположной стороной. Резистор R3 убран в ПВХ трубочку.

Резистор R2 выбран многооборотный, типа СП5-2, но можно ограничиться и обычным подстроечным резистором.

Настройка устройства сводится лишь к тому, чтобы подстроечным резистором выставить ток 50 мА. Для этого к входам приставки C+ и C- подключается мультиметр в режиме измерения постоянного тока и на USB разъём подаётся питание.

Советую даже при возможности использовать более точный мультиметр. Настройка закончена.

Формула пересчёта

Согласно закону Ома, R=U/I. Ток нам заранее известен- 50мА. Заранее известен коэффициент усиления MAX4372T, он равен 20. А поскольку 20*0.05А=1, то на каждый измеренный приставкой Ом приходится 1В напряжения, измеренный мультиметром.

Считывание показаний с мультиметра производится следующим образом. Если мультиметр находится в режиме вольтметра, то показания на его дисплее будут в Омах. Если мультиметр в режиме милливольтметра, то показания в миллиОмах. Ничего умножать, делить, вычитать, компенсировать, сбрасывать ноль, и т.п.

, как в ряде других конструкций, не нужно. Здесь проявляется главное удобство работы с данной приставкой. Если на мультиметре есть режим измерения милливольт, и он, к примеру, имеет предел 400 mV, то в этом режиме мультиметра мы можем измерить резисторы до 400 мОм.

Резисторы больше этого номинала следует измерять уже на режиме вольтметра, и показания будут в Омах.

Сборка приставки

Корпус был выбран стандартный, из линейки Gainta, модель G431.

Печатная плата с односторонним монтажом, для упрощения изготовления. Однако, применён двусторонне фольгированный текстолит. С другой стороны платы он служит экраном. Для соединения его с земляным полигоном, по периметру платы просверлены отверстия, и в них пропущен монтажный провод, пропаянный с обеих сторон. При изготовлении печатной платы я заклеиваю скотчем фольгу на противоположной стороне, и она не стравливается в растворе.

Мини-USB разъём выполнен на своей маленькой плате, на обратной стороне которой также находится фольга. Эта платка вместе с напаянным на неё разъёмом паяется встык к основной плате. Питание с разъёма подается на основную плату посредством небольшого отрезка монтажного провода. Разводку платы сначала делал под установку разъёма, но затем разъём был вынесен отдельно. В архиве в одном файле 2 платы: основная и платка для разъёма mini-USB.

  Крепление платы в корпусе производится двумя саморезами по диагонали.

Проводники от зажимов до приставки были выполнены экранированным проводом МГТФ-Э 0.12, но можно использовать любой экранированный провод. Главное, чтобы каждый из 4 проводов был в своём экране, для исключения влияния наводок.

Провода от зажимов до приставки уложены попарно в свои термоусадочные трубки.

Так как при замере малых сопротивлений счёт идёт на милливольты, проводники от приставки до мультиметра также были выполнены проводом МГТФ-Э 0.12. Они уложены внутрь термоусадочной трубки, и лишь на конце разветвляются. Для подключения приставки к мультиметру в запасах были найдены советские штыревые разъёмы с подпружиненным штырём. Пришлось их немного модифицировать, отрезав резьбовую часть.  Можно также использовать широко распространённые banana-plug (бананы).

Питание приставки должно быть в диапазоне  4.5-5.5В. Рекомендуется запитка от 5 вольт ровно. Источник питания должен обеспечивать ток не менее 0.1А. Можно, к примеру, использовать USB порт компьютера. Если будет использоваться какое-либо зарядное устройство для портативной техники, обязательно проверьте его выходное напряжение. Оно не должно быть выше 5,5 вольт.

Обзор и тестирование миллиомметра в ролике:

Авторы устройства:

Nusik1975 aka Андрей Бучнев

Shodan aka Андрей Быканов

Тула, 2017 год.

Источник: https://misrv.com/raptor4k/

Измерение малых сопротивлений, шунтов

   В радиолюбительской или электротехнической практике иногда возникает необходимость измерения малых сопротивлений (менее 1 Ом), например, при проверке обмоток трансформаторов, контактов реле, шунтов, расчёте заземления.

Как же померять сопротивление величиной в милиомы или даже микроомы? Как известно, измерение сопротивлений основано на преобразовании их величины в ток или напряжение.

На этом принципе и строится работа приставки к вольтметру для измерения малых сопротивлений.

Приставка милиомметр

Схема приставки для измерения малых сопротивлений

   Эта простая схема из одного зарубежного сайта, предназначается для измерения низких значений сопротивления — от 0,001 до 1.999 ом. «Прямой Индикация Сопротивления, Ом». Вы должны использовать отдельный аккумулятор для её питания.

Напряжение питания стабилизировано микросхемой LM317LZ. Рекомендуем именно малогабаритную LM317LZ, а не LM317. Но вы можете также использовать и LM317, если хотите.

Подстроечный резистор должен быть настроен точно на ток 100 мА, чтобы получить высокую точность измерения сопротивления.

Плата печатная приставки для измерения малых сопротивлений

   На дисплей цифрового вольтметра (обычного мультиметра D830) будет выведено значение в Омах, от 0,001 до 1.999 Ом. Для испытаний прибора померяйте несколько параллельно соединённых одноомных резистора.

Аналоговый измеритель малых сопротивлений

   Можно собрать не просто приставку, а готовый самостоятельный прибор. В этом аналоговом милиомметре используется два режима измерения сопротивления. При стабильном токе в 1А (шкала 1 деление = 0,002 Ом) и при стабильном токе 0,1А (шкала 1 деление = 0,02 Ом).

Это для головки показанной на фото 1. Как видно из фото, измерительная головка имеет ток полного отклонения 100 мкА. Цена маленького деления — 2 мкА. При токе в 0,1А прибор будет измерять сопротивление с 0,02 Ома до 1-го Ома. Т.е.

отклонение стрелки на последнее деление шкалы будет соответствовать одному Ому.

Принципиальная схема милиомметра

   Принцип работы прибора заключается в измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении при прохождении через него определенного стабильного тока.

Сопротивление рамки у стрелочного измерительного прибора равно 1200 Ом, ток полного отклонения — 0,0001 А, значит, если мы будем использовать этот индикатор в качестве вольтметра, потребуется подать на нее напряжение величиной U = IхR = 0,0001х1200 = 0,12 В = 120 мВ для отклонения стрелки на последнее деление шкалы. Именно такое напряжение должно упасть на сопротивлении в 1 Ом на пределе измерения прибора от 0,02 Ома до 1 Ома. Значит на данном пределе измерения нам надо пропустить через измеряемый резистор стабильный ток величиной I = U/R = 0,12/1 = 0,12A = 120 мА. Тоже самое можно рассчитать и для другого предела.

   Форум по измерительной технике

   Схемы измерительных приборов

Источник:

Измерение малых сопротивлений. Схема приставки

Порой появляется необходимость выполнить измерение малых сопротивлений – обмоток реле, трансформаторов (до 20 Ом) или шунтов измерительных приборов (до 2 Ом). Приведенная в данной статье схема приставки к милливольтметру, позволяет выполнить замер сопротивлений на 2-х пределах: до 2 Ом и 20 Ом.

Вся работы данной приставки построена на измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении при заведомо известном значении тока протекающего через него. На транзисторе VT1 создается постоянное значение тока. Его повышенная стабильность создается работой операционного усилителя, который осуществляет управление транзистором VT1.

Значение постоянного тока в момент измерения сопротивлений до 20 Ом -10 мА и 100 мА при измерении до 2 Ом. Для увеличения стабильности работы всей схемы, микросхема DA1, в свою очередь, запитана от стабилизатора 78L05 (DA2).

 Переключателем SA1 осуществляется выбор предела измерений. Кнопка SA3 нажимается только в момент осуществления измерений. Для защиты вольтметра от поломки, при включении измерителя без резистора, в схему добавлен диод VD1.

Калибровка приставки

Сперва ручки переменных резисторов R2 и R5 необходимо установить в средние положения. Далее на приставку подают напряжение 8…24 В. Постоянную величину тока, протекающего через замеряемое сопротивление, возможно установить 2-я способами.

Первый способ потребует использования высокоточного миллиамперметра. Необходимо его щупы подсоединить к зажимам измеряемого малого сопротивления.

Переключатель приставки SA1 перевести в положение замера сопротивлений до 2 Ом (верхнее по схеме), а на миллиамперметре установить диапазон до 200 мА.

Затем нужно нажать на кнопку SA3 и путем изменения сопротивления переменного резистора R5 выставить ток 100 мА.

Второй способ калибровки заключается в применении образцовых сопротивлений на 1 и 10 Ом. Путем изменения сопротивлений резисторов на каждом диапазоне установить падение напряжения на образцовых резисторах 100 мВ.

В данной приставке можно применить операционный усилитель LM324 или  К1401УД2А. Стабилизатор 78L05 можно заменить на К142ЕН5А, транзистор BD135 можно заменить на КТ815, КТ817, а  диод на КД103А. Транзистор VT1 необходимо разместить на небольшом радиаторе.

Для подключения измеряемого резистора малого сопротивления удобно использовать зажимы типа «крокодил». Особое внимание следует уделить способу подсоединения щупов вольтметра.

Их непременно нужно подключить непосредственно к зажимам, в которых находится измеряемое сопротивление — в этом случае сопротивление проводов щупов не повлияет на результаты измерения.

Источник:

Измерение ультрамалых сопротивлений

Техника измерений

  Статьи, аналитика  Техника измерений

В профессиональной и радиолюбительской практике приходится встречаться с необходимостью измерения ультрамалого сопротивления. В статье рассказывается о возникающих при этом проблемах и способах их решения.

К числу задач, требующих измерения сопротивлений вплоть до 1 мОм с заданной точностью, относятся, например, изготовление шунтов (в том числе и для измерительных приборов), измерение переходного сопротивления контактов реле, переключателей и т. п. Аналогичная задача возникает и при необходимости отбора мощных полевых транзисторов по критерию сопротивления открытого канала, поскольку у современных транзисторов это значение доходит до нескольких миллиом.

В широко распространенных методах измерения последовательно с измеряемым сопротивлением Rx неизбежно включено паразитное сопротивление Rn, образованное соединительными проводами, переходным сопротивлением входных клемм или гнезд, контактных переключателей и т. п. Сопротивление Rn обычно находится в пределах 0,4…

0,1 Ом; конкретное его значение зависит от ряда причин, в том числе и типа прибора. Например, в цифровых мульти-метрах с автоматическим переключением предела измерений оно меньше, чем у приборов с контактными переключателями. Измерить сопротивление Rn предельно просто — достаточно установить нижний предел измерения омметра и замкнуть щупы.

Такие измерения являются также проверкой состояния контактов, которую целесообразно периодически проводить, особенно для мультиметров с галетными переключателями. При хорошем состоянии контактов сопротивление не должно превышать вышеуказанного значения 0,4 Ом, при большем — прибор следует разобрать и почистить контакты.

Для получения надежных результатов измерения следует провести несколько раз, после каждого проворачивая переключатель по кругу.

Ввиду того что сопротивление Rn включено последовательно с Rx, омметр измеряет их суммарное значение. Конечно, для больших значений сопротивления эта ошибка невелика и ее не учитывают. Иначе обстоит дело при измерении малых значений.

Другими словами, именно значение Rn является основным фактором, ограничивающим предел измерения сопротивления «снизу», и поэтому в широко распространенных цифровых мульти метрах нижний предел измерения равен 200 Ом, что соответствует цене единицы младшего разряда 0,1 Ом.

Для приборов, имеющих АЦП 41/г разряда, цена единицы младшего разряда составляет 0,01 Ом, поэтому в таких цифровых мультметрах нередко есть возможность учесть в показаниях влияние сопротивления подводящих проводов

Из изложенного понятно, что для измерения ультрамалого сопротивления необходим измеритель с нулевым значением Rn Технически, конечно, возможно создание прибора с весьма малым значением Rm однако полностью исключить его нереально — законы физики не позволяют.

Рис. 1

Подобный метод используют и в геофизических исследованиях, где аналогичные проблемы возникают при измерении электросопротивления земных пород. Конечно, сопротивления земных пород не являются ультрамалыми и в зависимости от вида пород и их состояния (сухие, влажные, талые, мерзлые и т. п.

) меняются в самых широких пределах, но суть проблемы такая же — исключить влияние переходного сопротивления. В геофизике — это сопротивление забитых в землю измерительных электродов, но конкретная причина появления переходных сопротивлений и порядок их значений не являются суть важными.

Важно лишь то, что необходимо измерить сопротивление в условиях, когда переходные сопротивления соизмеримы или даже превышают (иногда даже значительно) измеряемое. Метод, позволяющий полностью исключить влияние переходных сопротивлений, получил название «метода четырех зондов».

Насколько важен этот метод в геофизике, можно судить хотя бы по тому, что на нем основана вся электроразведка, в том числе и вертикальное электрозондирование (ВЭЗ).

Обратите внимание — вольтметр подключен непосредственно к Rx, поэтому влияние Rn полностью исключается. При этом, правда, появляется паразитное сопротивление Rnv в цепи вольтметра, образуемое контактным сопротивлением в точках подключения вольтметра (на рисунке показаны стрелками) и сопротивлением соединительных проводов вольтметра.

Однако влияние Rnv пренебрежимо мало и его можно не учитывать, поскольку условие Rv > Rnv (где Rv — входное сопротивление вольтметра) выполняется практически всегда Действительно, минимальное значение входного сопротивления мультимет-ра у самых простых моделей составляет 1 МОм, а значение Rnv заведомо меньше 1 кОм.

Значение Rx измеряемого сопротивления вычисляют по известной простейшей формуле Rx= U/I.

Выбор тока в измерительной цепи осуществляют исходя из требований к точности измерения сопротивления Модуль (абсолютное значение) относительной погрешности измерения сопротивления является суммой модулей относительных погрешностей измерения тока и напряжения. Для простоты (или просто для определенности в начале расчета) разделим эту погрешность поровну для тока и напряжения.

Например, если требуемая погрешность измерения сопротивления не более 2 %, то для тока и напряжения следует применять приборы не хуже класса 1,5. Цифровые мультиметры в большинстве случаев обеспечивают необходимую точность измерения тока, и с этим проблем обычно не возникает. Несколько сложнее обстоит дело с измерением напряжения. Покажем это на примере измерения сопротивления 1 мОм.

Источник: https://electshema.ru/spravochnik-elektrika/izmerenie-malyh-soprotivlenij-shuntov.html

Измеритель сопротивления: как называется прибор и как проводятся измерения?

Сопротивление элементов электрической цепи — важнейший параметр, поскольку от него зависит величина протекающего в цепи тока. А сила тока, в свою очередь, определяет сечение проводов, номинал автоматов защиты и многое другое. Какой же используют прибор для измерения сопротивления в той или иной ситуации?

Принципы измерения электрического сопротивления

Различают два вида электрического сопротивления: активное и реактивное.

Активное или резистивное

Это противодействие материала движению электрически заряженных частиц, имеющее место при любом виде тока.

Закон Ома наглядно

Определяется из закона Ома для участка цепи: R = U/I, где:

• R — сопротивление участка цепи, Ом;
• U — падение напряжения на участке цепи, В;
• I — сила тока на данном участке, А.

Таким образом, для вычисления активного сопротивления элемента требуется приложить к его выводам некоторое известное напряжение и замерять силу протекающего в цепи тока.

Реактивное

Существует только в цепях переменного тока, подразделяется на два типа:

Емкостное сопротивление в цепи переменного тока

Для расчета реактивного сопротивления применяются более сложные методики и приборы.

Конструкция простейшего омметра

Омметр — прибор для измерения активного сопротивления. Самый простой вариант — аналоговый или стрелочный. Действие основано на способности протекающего по проводнику тока создавать магнитное поле, значительно усиливающееся при сматывании провода в катушку.

Внутри аналогового омметра имеются такие компоненты:

1. подвижная катушка на пружинке с присоединенной к ней стрелкой;
2. постоянный магнит;
3. блок ограничивающих резисторов R (нужный выбирается переключателем);
4. источник питания — батарейка или аккумулятор;
5. щупы с разъемами для подключения к прибору.

При подсоединении щупов к выводам проверяемого элемента с сопротивлением RX, цепь замыкается и через катушку течет ток.

Его величина зависит от RX, а ограничивающий резистор R исключает возможность короткого замыкания. От силы тока зависит индукция магнитного поля, создаваемого катушкой, и, соответственно, сила ее взаимодействия с постоянным магнитом.

Чем выше эта сила, тем больше смещается катушка, растягивая пружину, и тем дальше отклонится прикрепленная к ней стрелка. Подключая разные ограничивающие резисторы, меняют чувствительность прибора — от нее зависит диапазон измерений.

Цифровой омметр

Цифровой омметр — современный вариант. Вместо аналогового измерительного механизма используются датчики напряжения и тока, отсылающие сигнал на микропроцессор. Тот анализирует данные и выводит результат на жидкокристаллический дисплей.

Преимущества перед аналоговыми:

• высокая точность показаний;
• результаты измерений легко читаются (при использовании аналогового омметра приходится вглядываться в шкалу);
• компактные размеры;
• дополнительные функции: память, фиксация показаний и пр.

Недостаток цифровых моделей: датчики опрашивают цепь через определенные временные интервалы, потому невозможно отследить изменения измеряемого параметра в режиме реального времени.

Из-за этого профессиональные мастера-электронщики часто отдают предпочтение аналоговым моделям.

В быту применяют не омметры, а мультиметры — многофункциональные приборы для измерения нескольких параметров (сопротивление, напряжение, сила тока, емкость конденсатора и т.д.).

Мегаомметры

Важное значение имеет величина сопротивления изоляции токоведущих частей, поскольку она обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановки и предотвращает короткое замыкание. Изоляцию изготавливают из диэлектриков — материалов с высоким электрическим сопротивлением, измеряемым мегаомами.

Потому для создания тока в цепи напряжения источника, тока имеющегося в обычном омметре недостаточно. Мегаомметр оснащен генератором постоянного тока, приводимым в действие вращением рукоятки. Он способен развивать напряжение до 2,5 кВ.

Вместо двух разъемов для подключения щупов, как у омметра, в мегаомметре имеется три с такой маркировкой:

1. «З» (в некоторых моделях «Rx»): земля;
2. «Л» («-»): линия;
3. «Э»: экран.

Первые два разъема используют при измерении сопротивления изоляции между токоведущими частями и землей либо между разными фазами. При помощи разъема «Э» нейтрализуют помехи, влияющие на точность показаний.

Мегаомметры также делятся на аналоговые и цифровые. В первых применяется тот же измерительный механизм, что и в обычных омметрах.

При работе с мегаомметром из-за высокого напряжения требуется осторожность; после измерений необходимо по особой методике разрядить наведенную прибором высоковольтную разность потенциалов (заряд накапливается протяженными участками кабелей).

Измерительные мосты постоянного тока

Недостаток омметров — большая погрешность. В обычных условиях она допустима, но в ряде случаев требуется более точное определение сопротивления.

Для измерения собирают мостовую схему из 4-х резисторов, один из которых — тестируемый (Rx), а три других — образцовые регулируемые (R1, R2, R3).

Одну диагональ моста подключают к полюсам источника питания, к другой через выключатель и ограничивающий резистор подсоединяют амперметр высокой чувствительности (милли- или микроамперметр). Подстраивая резисторы R1, R2 и R3, проверяющий балансирует мост — добивается, чтобы на амперметре отобразился «0».

Такая ситуация наступит при равенстве произведений сопротивлений на противоположных плечах моста, откуда определяют сопротивление Rx тестируемого элемента по формуле: Rx = (R1*R3)/R2.

Контура заземления

Залог надлежащей работы защитного заземления — его низкое сопротивление.

Требуется регулярно проверять сопротивление контура заземления, поскольку он может возрастать из-за следующих причин:

• окисление (коррозия) поверхности электродов заземлителя;
• увеличение удельного сопротивления грунта;
• нарушение контакта между токопроводящей шиной и заземлителем из-за коррозии или механических повреждений.

Измерение сопротивления заземлителя также вычисляют по закону Ома для участка цепи.

Для этого на определенном расстоянии от тестируемого заземлителя, в грунт вбивают основной и вспомогательный измерительный электроды, затем соединяют их проводами с заземлителем.

Полученную цепь подключают к калиброванному источнику питания и замеряют две величины:

1. протекающий в цепи ток I;
2. падение напряжения U на участке между тестируемым заземлителем и вспомогательным электродом.

Искомое сопротивление определяют делением: R = U / I.

Измерение контура заземления

Описанный метод амперметра и вольтметра является наиболее простым, но дает значительную погрешность. Поэтому работа современных приборов основана на более точных методах, например, компенсационном. Сопротивление контуров заземления измеряют как аналоговыми приборами (МС-08, Ф4103-М1, М4116), так и цифровыми.

Весьма удобны приборы с токоизмерительными клещами, обладающие следующими преимуществами:

• не используются дополнительное оборудование и электроды (необходимо двое токоизмерительных клещей);
• не требуется разрывать цепь заземлителя.

Удельного сопротивления грунта

Некоторые из приборов для измерения сопротивления контура заземлителя, дополнительно снабжены функцией определения удельного сопротивления грунта. Для этого электроды подключают по иной схеме. Например, часто используют метод 4-х электродов.

Важно не располагать электроды ближе 20 м от коллекторов, металлических башен и прочих конструкций с хорошей проводимостью, так как они сильно искажают результаты измерений.

В цепях переменного тока

В цепях переменного тока помимо активного сопротивления имеет место реактивное. Для его измерения применяются другие приборы.

Петли фаза-ноль

Сопротивление участка электросети от трансформатора на подстанции до розетки нормируется. Если оно вследствие ошибок при монтаже или неверного подбора сечения проводов окажется завышенным, это приведет к несбалансированному режиму работы и даже аварии.

Данный участок представляет собой петлю, образованную фазным и нулевым проводниками. Отсюда и название — петля фаза-ноль.

Порядок действий при расчете сопротивления:

1. вольтметром замеряют напряжение U1 между фазой и нулем в розетке. В идеале следует замерять ЭДС на выводах обмотки трансформатора, но доступа к нему обычно нет;
2. в розетку включают нагрузку и последовательно с ней — амперметр. Нагрузка подбирается так, чтобы сила тока I в цепи была стабильной и составляла 10 – 20 А. При меньших значениях завышенное сопротивление петли может себя не проявить;
3. вольтметром определяется падение напряжения U2 на нагрузке.

Расчет производят так:

1. вычисляют полное сопротивление цепи: R1 = U1/I;
2. рассчитывают сопротивление нагрузки: R2 = U2/I;
3. определяют сопротивление петли фаза-ноль путем вычитания из полного сопротивления цепи сопротивления нагрузки: Rп = R1 – R2.

Обычным мультиметром выполнить измерения нельзя — он дает большую погрешность. Требуются приборы повышенной точности — класса 0,2. Это измерители лабораторного уровня: они часто поверяются и требуют от оператора высокой квалификации.Вместо амперметра и вольтметра по отдельности для измерения сопротивления петли фаза-ноль, используют специальные приборы.

Иногда их называют «измерителями тока короткого замыкания», но это не совсем верно: непосредственно токи КЗ прибор не определяют, он лишь вычисляет его значение, основываясь на результатах измерения (по обычному закону Ома).

Прибор содержит:

• высокоточный амперметр;
• высокоточный вольтметр;
• нагрузочный резистор;
• элементы питания для функционирования цифрового блока обработки данных.

Пользователю достаточно вставить щупы в розетку и нажать кнопку «пуск». Измеритель сам выполнит порядок действий, описанный выше, и отобразит результат на дисплее.

по теме

Как правильно пользоваться прибором для измерения сопротивления изоляции:

В процессе эксплуатации электросети приходится замерять сопротивление самых разных ее элементов. Для этого выпускают широкий перечень приборов, каждый из которых имеет свое назначение и не может быть заменен другими.

Источник: https://proprovoda.ru/instrument/izmeritelnyj/soprotivleniya.html

Нюансы и правила проверки сопротивления мультиметром

Мультиметр может пригодиться не только специалисту-электрику, но и практически каждому хозяину в быту. Это многофункциональный и компактный прибор, измеряющий силу тока, напряжение, и многие другие параметры. Чтобы провести проверку сопротивления мультиметром, потребуется всего пару минут. В продаже сегодня можно найти как электронные модели, так и аналоговые, но по большей части разница между ними заключается лишь в способе отображения и подробности информации.

Разновидности

Сначала пару слов о разновидностях приборов. Раньше чаще всего использовался аналоговый мультиметр, в котором установлены обычные стрелочки для отображения показаний. Сегодня более востребованы электронные модели, но и аналоговые не спешат уходить в прошлое, ими пользуются преимущественно профессионалы.

Причины этого кроются в следующем. Стрелочные более стабильно работают в зонах электромагнитных полей. Кроме того, электронные модели требуют питания (чаще всего батарейки), а износ элементов питания может напрямую сказаться на погрешности измерений. Стоит также отметить и возможность выхода из строя из-за сильных электростатических разрядов. Аналоговый мультиметр показывает более точный результат.

Есть преимущества и у цифровых моделей. Они доступнее отображают информацию, и способы выводить на экран разницу между измеряемыми показателями и эталонными.

Основы управления прибором

У многих моделей мультиметров есть свои характерные особенности, но имеются также и общие для всех разновидностей правила. К примеру, для начала измерений следует прикоснуться концами металлических щупов (они снабжены ручками из изолирующего материала) к проводнику.

Величина того параметра, который измеряется мультиметром в текущий момент должна быть в пределах диапазона, который задается специальным переключателем на корпусе.

Именно поэтому рекомендуется производить замеры, выставляя максимальный режим измерения, а после подгоняя точность или наоборот. Впрочем, наиболее технически продвинутые аппараты способны определять пределы измерений автоматически.

Также следует помнить правила:

• для того чтобы измерить силу тока, вначале потребуется создать разрыв в цепи и подключить в образовавшийся промежуток амперметр;
• для использования вольтметра его необходимо подключать к точкам с разным потенциалом;
• для измерения сопротивления требуется вначале полностью отключить элемент от цепи, после чего через него пропускается ток от встроенного элемента питания мультиметра.

Схема подключения щупов следующая. Тот, который с черным проводом, вставляется в гнездо СОМ (отрицательный полюс), красный – в гнездо VΩma. Помните, что сегодня на рынке имеется широкий ассортимент моделей, так что нюансы использования могут варьироваться. Чтобы избежать досадной неудачи, рекомендуется дополнительно ознакомиться с руководством пользователя.

Устройство

У подавляющего большинства моделей основа устройства полностью идентична. Единственной разницей могут стать обозначения, ряд дополнительных возможностей и пределы измерения. В любом случае, на фронтальной панели располагаются все элементы управления устройством. Среди них: гнезда для подключения щупов, экран, а также переключатель режима измерения сопротивления.

За аппаратную составляющую отвечает микросхема 1CL7106. При измерении напряжения сигнал проходит через резистор R17 и передается на вход 31. Сила тока воспринимается резисторами в зависимости от того, какой диапазон был установлен пользователем. Падение напряжения в результате поступает на вход 32.

Щупы

В бюджетных моделях тестеров щупы чаще всего особым качеством не отличаются. Не стоит в данном случае судить по внешнему виду, так как их специально делают максимально красивыми и глянцевыми. Внимание следует обратить, в первую очередь, на провод – он должен быть максимально эластичным и хорошо держаться.

Для того чтобы проколоть изоляцию провода или найти выводы микросхемы с малым шагом, концы щупа сделаны в форме игл. В качестве материала для их изготовления используется бронза, которая не слишком хорошо держит заточку. В отдельных случаях некачественные щупы могут обламываться в местах заделки. Наконец, некачественные щупы могут давать ненадежный контакт в гнездах мультиметра.

В качестве решения специалисты чаще всего «доводят их до ума» собственными силами. Для этого они припаивают провода к наконечникам и подгоняют разъемы в гнезда. Наконечники в таком случае требуется обязательно залудить, иначе показатели будут разные в зависимости от нажима. Для уменьшения сопротивления, провода можно заменить кабелем более толстого сечения, комплектные обладают сопротивлением до 0,5 Ом и выше.

Проверка перед работой

Токоведущие жилы в щупах мультиметра с течением времени изнашиваются, что крайне негативно сказывается на точности измерения. Именно поэтому важно проверять их до начала работы. Делается это просто.

Переключатель ставят на самый низкий диапазон, после чего замыкают провода друг с другом. Следом аналогичным образом проверяется изоляция на ручках. Если контакт плохой, показания на экране начнут сбиваться. Отдельно следует отметить вариант проверки в режиме прозвонки.

В случае неустойчивого звукового сигнала контакты следует заменить.

Инструкция

Итак, как измерить сопротивление мультиметром? Для этого требуется всего три шага, однако вначале следует в обязательном порядке убедиться, что проверяемая сеть полностью обесточена.

Измерительный провод черного цвета вставляется в гнездо COM, после чего шнур красного цвета вставляется в VΩmA. Затем требуется включить прибор. Чаще всего это делается поворотом переключателя измерений. Для работы с самыми малыми сопротивлениями потребуется поставить переключатель на букву «омега» и установить диапазон на 200, то есть в пределах 0,1-200 Ом (измерение малых сопротивлений).

Если провода разомкнуты, на экране должна быть единица, что показывает очень высокое (бесконечное) сопротивление.

Для того чтобы произвести измерение, требуется одновременно прикоснуться к контактам цепи. Если система работает исправно, мультиметр измерит показания. Если производится проверка на обрыв питания, тестер отобразит новые показания.

Сопротивление в таком случае должно быть достаточно низким, вплоть до 1,5 Ома. Если же требуется померить сопротивление потребителя тока, например, лампочки или обмотки трансформатора, показатель может подскочить до 150-200 Ом.

Имеется достаточно характерная особенность: с ростом мощности потребителя тока проверка сопротивления прибора мультиметром показывает более низкий результат.

Если цифры на экране тестера при измерениях не меняются, следует переключиться на более высокий диапазон.

Если мультиметр отображает все те же значения – переходим к новому диапазону и продолжаем попытки. Имеется здесь важный момент. Если поставить переключатель на 2000к и взяться за контакты щупов голыми руками, то получится, что мы меряем сопротивление тела, что, разумеется, скажется на результатах.

Особенности и нюансы

У работы мультиметра есть сразу несколько важных особенностей, которые могут повлиять на результат его работы. Рассмотрим несколько важных примеров.
Достаточно часто возникает ситуация, когда требуется измерить сопротивление детали, уже впаянной в плату.

В таком случае можно даже не пытаться провести измерение в сборе – результат гарантированно будет неверным. Причина проста: любой элемент на плате связан с другими, так что мультиметр в ходе испытания покажет лишь общий показатель.

Если требуется протестировать только один элемент, придется извлекать его из схемы.

Сопротивление изоляции кабелей следует мерить только в теплых и сухих условиях, поскольку обледенение и влажность дадут неверный результат.
Не стоит забывать и про состояние щупов мультиметра. Максимально точный результат можно получить лишь с исправными деталями. Проверить их состояние можно следующим образом: приложите оголенные концы друг к другу и подвигайте их. Если показания мультиметра будут сильно прыгать, значит, щупы надо срочно заменить. С неисправными деталями на точные данные рассчитывать не приходится.

Наконец, следует отметить исправность аккумулятор. Каждый специалист скажет, что стоит батарее начать разряжаться, как показания тестера уходят все дальше от истины. Чаще всего на экране появляется значок-индикатор разрядки. В таком случае следует или заменить батарею, или подзарядить прибор.

Пример измерения

Рассмотрим на примере как проверить сопротивление наушников. Чаще всего они присоединяются к ПК или плееру при помощи разъема miniJack. Он состоит из трех частей. Наиболее близкая к держателю – общий канал, потом идет раздельные для правого и левого каналов.

Для проверки достаточно прикоснуться одним щупом мультиметра к общему каналу, а вторым к правому и левому по очереди. Точное сопротивление указывается в техническом паспорте наушников, но чаще всего оно составляет порядка 40 Ом. Если показания сильно отличаются, значит в проводе имеется короткое замыкание. Для проверки дополнительно меряем так. Прикасаемся одним щупом к правому каналу, а вторым – к левому. В идеале сопротивление должно быть ровно вдвое больше.

Как видно, измерения сопротивления проводить довольно просто. Надо быть уверенным в исправности мультиметра и понимать значение измеряемой величины.

Источник: https://EvoSnab.ru/instrument/avo/izmerenie-soprotivlenija-multimetrom