การวัดกระแสไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์

โดยทั่วไปแล้ว ค่าแอมแปร์ (CT) คือค่าที่แสดงปริมาณไฟฟ้าที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำในหนึ่งวินาที ในกรณีนี้ เชื่อกันว่าในตัวนำไฟฟ้าจะมีค่าถึง 1 A ในกรณีที่ปริมาณไฟฟ้าเท่ากับ 1 คูลอมบ์ผ่านหน้าตัดของมันทุกวินาที วัดเป็นแอมแปร์ (A) นอกจากนี้ยังใช้หน่วยเพิ่มเติม เช่น มิลลิแอมแปร์ (1/1000 A) และไมโครแอมแปร์ (1/100000 A)

ทำไมคุณต้องวัดกระแส

อิทธิพลที่มีนัยสำคัญต่อขนาดของความแรงกระแสนั้นกระทำโดยแรงดันและความต้านทานของวงจรไฟฟ้า ซึ่งวัดเป็นหน่วยต่างๆ เช่น โวลต์ (V) และโอห์ม ตามลำดับ ในกรณีนี้ การเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่มีความต้านทานคงที่ของวงจรไฟฟ้าทำให้เกิดความแรงของกระแสเพิ่มขึ้น และความต้านทานของวงจรที่มีค่าแรงดันคงที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ค่าความต้านทานของวงจรเพิ่มขึ้น กระแส (I) แรงดันไฟ (U) และความต้านทาน (R) ขึ้นอยู่กับแต่ละอื่น ๆ และสัมพันธ์กันด้วยสูตรเชิงประจักษ์:

• ฉัน = U / R
• U = ฉัน * R
• R = U / ฉัน

ในเวลาเดียวกัน ให้ถือว่ากระแส 1 A เกิดขึ้นในตัวนำที่มีความต้านทาน 1 โอห์ม หากใช้แรงดันไฟฟ้า 1 V

เมื่อวัด CT ด้วยมัลติมิเตอร์แล้ว คุณสามารถ:

• เพื่อชี้แจงการใช้พลังงานที่แท้จริงของเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยเฉพาะ
• ค้นหาข้อบกพร่องในเครื่องใช้ไฟฟ้าหากกำลังไฟฟ้าจริงไม่ตรงกับค่าที่ประกาศไว้ในเอกสารประกอบ
• ค้นหาความจุไฟฟ้าของแหล่งพลังงานอิสระ (แบตเตอรี่ ฯลฯ );
• ระบุการมีอยู่ของกระแสไฟรั่วในวงจรไฟฟ้า และหากจำเป็น ให้ระบุบริเวณที่บกพร่อง
• ตรวจสอบเครื่องชาร์จแบตเตอรี่เพื่อดูว่ากระแสไฟชาร์จตรงกับค่าที่ระบุหรือไม่ ฯลฯ

การวัดดังกล่าวดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ - แอมมิเตอร์ มีพันธุ์เพียงพอในตลาดภายในประเทศเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ซื้อทั้งหมด

ที่นิยมมากที่สุดโดยเฉพาะในระดับครัวเรือนคือมัลติมิเตอร์แบบมัลติฟังก์ชั่นขนาดเล็ก (แอมมิเตอร์ + โอห์มมิเตอร์ + โวลต์มิเตอร์) ซึ่งคุณสามารถวัดพารามิเตอร์ที่จำเป็นเกือบทั้งหมดของวงจรไฟฟ้าได้

อุปกรณ์มัลติมิเตอร์

มัลติมิเตอร์ที่ทันสมัย ​​(เครื่องทดสอบ) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน อุปกรณ์วัดเหล่านี้แตกต่างกันไปตามหลักการทำงานและวิธีการแสดงผลที่ได้ ในเวลาเดียวกัน โครงสร้างและลักษณะที่ปรากฏทั้งหมดขึ้นอยู่กับผู้ผลิตที่มีความสามารถในการติดตั้งมัลติมิเตอร์ที่มีความสามารถเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น มีเครื่องทดสอบที่ติดตั้งแคลมป์นำไฟฟ้าในตัว ซึ่งช่วยให้คุณวัดค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของวงจรได้โดยไม่ทำให้สายไฟขาด

การจำแนกประเภทและหลักการทำงาน

ด้วยการออกแบบ มัลติมิเตอร์สามารถอยู่กับที่และมีขนาดเล็ก นอกจากนี้ ตามโซลูชันแผนผัง พวกเขาสามารถ:

• อนาล็อก;
• ดิจิทัล.

มัลติมิเตอร์แบบอยู่กับที่ทำงานตามกฎจากเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูงและใช้สำหรับการวัดที่แม่นยำในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการหรืออุตสาหกรรม พวกเขายังทำงานเป็นส่วนหนึ่งของระบบข้อมูลและการวัดและคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมเฉพาะทางเครื่องทดสอบขนาดเล็ก (แบบพ็อกเก็ต) ใช้แบตเตอรี่ในตัวหรือส่วนประกอบแหล่งจ่ายไฟแบบเปลี่ยนได้เพื่อวัดความต้านทาน

ในมัลติมิเตอร์แบบแอนะล็อก ผลการวัดจะแสดงโดยการโก่งของลูกศรในระดับที่สำเร็จการศึกษา และในรูปแบบดิจิทัล - บนหน้าจอ LED หรือหน้าจอ LCD อาจมีรุ่นดั้งเดิมพร้อมตัวบ่งชี้ตัวชี้และหน้าจอดิจิตอลในเวลาเดียวกัน

วงจรไฟฟ้าของมัลติมิเตอร์แบบเรียกผ่านสายโทรศัพท์แบบแอนะล็อกนั้นเรียบง่ายและประกอบด้วยชุดตัวต้านทานความแม่นยำแบบแบ่งที่มีพิกัดขนาดใหญ่และขนาดเล็ก เพื่อที่จะใช้เครื่องทดสอบดังกล่าวในการวัดพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ วงจรเรียงกระแสไดโอดจะถูกนำเข้าสู่วงจร นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าระบบแม่เหล็กของไมโครมิเตอร์ตัวชี้ทำงานเฉพาะกับกระแสตรงเท่านั้น

วงจรไฟฟ้าของดิจิตอลมัลติมิเตอร์นั้นซับซ้อนกว่ามากและมีหน่วยต่อไปนี้:

• เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ
• ตัวลดทอน;
• ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล
• วงจรเรียงกระแสที่มีความแม่นยำสูง
• สวิตช์เครื่องกลหรืออิเล็กทรอนิกส์

บล็อกไดอะแกรมเป็นพื้นฐานสำหรับมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลทั้งหมด และช่วยให้คุณสามารถวัดพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้า AC และ DC ได้อย่างแม่นยำ

หลักการทำงานของเครื่องทดสอบแอนะล็อกนั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าการวัดนั้นนำหน้าด้วยการแปลงสัญญาณขาเข้าทั้งหมดเป็นแอมแปร์ ซึ่งจะทำการวัดหลังจากนั้น ในทางตรงกันข้าม มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลจะแปลงสัญญาณขาเข้าทั้งหมดเป็นแรงดันไฟฟ้าล่วงหน้า

หลักการพื้นฐานของการวัดกระแส

เงื่อนไขหลักที่ต้องปฏิบัติตามเมื่อทำการวัด CT ในวงจรไฟฟ้าคือการเปิดเครื่องทดสอบในการตัดลวดของวงจรนี้ กล่าวคือ จะกลายเป็นส่วนประกอบสำหรับเวลาในการวัด ก่อนที่จะวัดความแรงของกระแสด้วยมัลติมิเตอร์ สิ่งสำคัญเท่าเทียมกันคือการตั้งค่าอุปกรณ์ให้ถูกต้อง:

• โหมดการวัด (กระแสตรงหรือกระแสสลับ);
• ขีด จำกัด บนของการวัด

พารามิเตอร์ที่ตั้งค่าไม่ถูกต้องจะทำให้อุปกรณ์วัดเสีย

เมื่อผู้ใช้ไม่ทราบลำดับความสำคัญของกระแสในวงจร จำเป็นต้องตั้งค่าขีดจำกัดการวัดสูงสุด หากช่วงที่ตั้งไว้ถูกประเมินค่าสูงเกินไป จะค่อยๆ ลดลงโดยใช้สวิตช์โหมดการทำงานของผู้ทดสอบ

อุปกรณ์สำหรับวัดความแรงกระแสเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมพร้อมโหลด เมื่อทำการวัดกระแสสูง มัลติมิเตอร์จะเชื่อมต่อกับวงจรผ่านหม้อแปลงกระแส แบ่ง หรือแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็ก หากต้องทำการวัดในวงจรไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 1 kV ให้ใช้หม้อแปลงกระแส (กระแสสลับ) หรือเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็ก (กระแสตรง)

วิศวกรรมความปลอดภัย

การวัดที่ดำเนินการในวงจรไฟฟ้าภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตราย ~ 220 V ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย กระแสไฟไม่เกิน 0.001 A ถือว่าปลอดภัยสำหรับมนุษย์ ใดๆ ก็ตาม แม้แต่ส่วนเกินเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ผู้ใช้ได้รับบาดเจ็บได้ ดังนั้นเมื่อทำงานกับไฟฟ้า คุณจึงต้องระมัดระวังเป็นพิเศษและดูแลเป็นพิเศษ

เมื่อทำงานที่ขีดจำกัดบนของมัลติมิเตอร์ ควรทำการวัดให้เร็วที่สุด เนื่องจากผู้ทดสอบจำนวนมากไม่มีระบบป้องกันความร้อนสูงเกินไป และหากสัมผัสกับกระแสไฟสูงเป็นเวลานาน อาจทำให้ไฟลุกไหม้ได้ ซึ่งในทางกลับกันจะเต็มไปด้วยการบาดเจ็บทางไฟฟ้า บางครั้งผู้ผลิตมัลติมิเตอร์เตือนผู้ใช้เกี่ยวกับอันตรายดังกล่าว เช่น กำหนดเวลาในการวัดที่อนุญาตไม่ควรเกิน 10 วินาที ไม่เกินหนึ่งครั้งภายใน 15 นาที

การเชื่อมต่อและการตัดการเชื่อมต่อของมัลติมิเตอร์จะดำเนินการหลังจากที่วงจรไฟฟ้าถูกถอดออกโดยสมบูรณ์ พวกเขาจ่ายไฟและเริ่มการวัดหลังจากงานเชื่อมต่อเครื่องทดสอบเสร็จสิ้นแล้วเท่านั้น

เพื่อหลีกเลี่ยงไฟฟ้าช็อต คุณต้องใช้มาตรการป้องกันการสัมผัสส่วนที่มีไฟฟ้าสัมผัส ต้องจำไว้ว่าเมื่อเปิดวงจรไฟฟ้าที่ใช้งานได้อาจเกิดอาร์คไฟฟ้าซึ่งจะทำให้เกิดการบาดเจ็บทางไฟฟ้า

การวัดกระแส

ที่บ้าน ความแรงของกระแสในวงจรไฟฟ้าจะวัดในกรณีที่จำเป็น เช่น เพื่อกำหนดมูลค่าที่แท้จริงของการใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือเพื่อเปรียบเทียบพารามิเตอร์ทางเทคนิคของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายกับ ความเป็นไปได้ที่แท้จริงของการเดินสายไฟฟ้า ในกรณีนี้จำเป็นต้องจำเกี่ยวกับอันตรายที่รอเจ้าของมัลติมิเตอร์ที่ไม่มีประสบการณ์เมื่อพยายามทำการวัดดังกล่าวในเต้ารับไฟฟ้า ตามกฎแล้วสิ่งนี้นำไปสู่ความล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ของผู้ทดสอบและในบางกรณี - ไฟฟ้าช็อตต่อผู้ใช้

ไม่มีกระแสไฟในเต้ารับ บนหน้าสัมผัสมีเพียงแรงดันระหว่างเฟสและ "ศูนย์" กระแสไฟในแหล่งจ่ายไฟหลักจะปรากฏขึ้นหลังจากที่อุปกรณ์ไฟฟ้าเชื่อมต่อกับเต้ารับแล้วเท่านั้น

หากคุณเสียบสายวัดทดสอบของมัลติมิเตอร์ที่อยู่ในโหมดการวัดกระแสเข้าไปในรูของซ็อกเก็ต จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในเครือข่ายและอุปกรณ์วัดจะล้มเหลว จะเป็นการดีหากติดตั้งลิงก์ที่หลอมละลายได้ซึ่งจะทำให้ระบบดับและตัดการเชื่อมต่อผู้ทดสอบออกจากเครือข่าย หากการออกแบบของอุปกรณ์ไม่ได้ให้ฟิวส์ดังกล่าว มัลติมิเตอร์อาจจุดไฟหรือแม้กระทั่ง "ระเบิด" เนื่องจากความร้อนสูงเกินไป

การวัดค่า CT ในวงจรของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน

ในการวัดกระแสในวงจรของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ มัลติมิเตอร์ต้องเชื่อมต่อกับสายไฟขาดตามที่แสดงในแผนภาพ

ที่นี่:

• 1 - เต้ารับไฟฟ้ากระแสสลับหรือหน้าสัมผัสของแหล่งจ่ายไฟอิสระ
• 2 - เครื่องใช้ไฟฟ้า;
• 3 - สายไฟ (สายเคเบิล) ของเครื่องใช้ไฟฟ้า
• 4 - ตำแหน่งของวงจรไฟฟ้าและการเชื่อมต่อของโพรบมัลติมิเตอร์
• 5 - เครื่องทดสอบรวมอยู่ในโหมดการวัดกระแสสลับ
• 6 - สายวัดทดสอบที่มาพร้อมกับมัลติมิเตอร์

ในการเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับวงจรไฟฟ้าขาด จำเป็นต้องตัดตัวนำไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่งและดึงฉนวนที่ปลายตัดออก

กระแสถูกวัดตามลำดับต่อไปนี้:

1. โหมดการวัดที่ต้องการถูกตั้งค่าด้วยปุ่มของสวิตช์มัลติมิเตอร์ โดยคำนึงถึงประเภทของกระแสไฟ (แบบสลับหรือแบบตรง)
2. ใช้ที่จับเดียวกันเพื่อกำหนดขีดจำกัดบนของการวัด CT ในกรณีนี้ ขอแนะนำให้เริ่มเลือกขีดจำกัดการวัดที่เกินค่าที่คาดไว้ของพารามิเตอร์ที่วัดได้
3. ใส่สายวัดทดสอบลงในซ็อกเก็ตที่เกี่ยวข้องบนมัลติมิเตอร์
4. ต่อโพรบของเครื่องทดสอบเข้ากับปลายสายไฟที่ถอดออก และตรวจสอบให้แน่ใจว่าหน้าสัมผัสแน่นดี
5. เปิดแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์และบันทึกการอ่านมัลติมิเตอร์ หากจำเป็น คุณสามารถเปลี่ยนขีดจำกัดบนของการวัดและบันทึกผลลัพธ์ใหม่ได้
6. ปิดแหล่งจ่ายไฟและถอดหัววัดทดสอบออกจากปลายตัวนำ
7. ต่อลวดตัดและป้องกันบริเวณนั้นอย่างระมัดระวัง

เมื่อทำการวัดในวงจร DC จำเป็นต้องสังเกตขั้วของการเชื่อมต่อของสายวัดทดสอบ

หากคุณต้องการวัดกระแสโดยไม่ละเมิดความสมบูรณ์ของวงจรไฟฟ้า ทางเลือกที่ดีที่สุดคือการใช้มัลติมิเตอร์ที่มีแคลมป์มิเตอร์ในตัว

บางครั้งความจำเป็นในการวัดกระแสในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับอาจเกิดขึ้นในเวลาที่ไม่มีมัลติมิเตอร์ที่มีฟังก์ชันดังกล่าวอยู่ในมือ อย่างไรก็ตาม นักวิทยุสมัครเล่นพบทางออกจากสถานการณ์โดยใช้เครื่องทดสอบที่ทำงานด้วยกระแสตรงเท่านั้นเพื่อวัดกระแสในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเพียงพอที่จะเสริมวงจรไฟฟ้าด้วยไดโอดบริดจ์โดยเปิดมัลติมิเตอร์ที่วัดพารามิเตอร์ของวงจร DC ตามรูปแบบต่อไปนี้:

ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันสามารถรับได้หากวงจรแบ่งที่ปรับเทียบพิเศษพร้อมความต้านทานที่รู้จักรวมอยู่ในวงจร ในกรณีนี้ การแบ่งจะถูกเลือกในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดตรงกับแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์วัด

จากนั้นขนานกับหน้าสัมผัส shunt เชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับโหมดการวัดแรงดันไฟที่ตั้งไว้ (โวลต์มิเตอร์) และวัดแรงดันตกคร่อมส่วนแบ่งของเครือข่ายพลังงาน วิธีวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ระบุไว้ในคู่มือการใช้งาน

ในกรณีนี้ มัลติมิเตอร์ทำหน้าที่เป็นโวลต์มิเตอร์ แต่ขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสไฟ เมื่อทราบความต้านทานของการแบ่งความแม่นยำโดยใช้สูตร I = U / R คุณสามารถคำนวณค่าของกระแสในวงจรได้อย่างง่ายดาย หากคุณใช้ shunt ที่ปรับเทียบแล้วโดยมีความต้านทาน 1 โอห์ม ค่าที่ระบุสามารถกำหนดได้จากสเกลโวลต์มิเตอร์ (I = U / 1 = U)

ที่บ้านการแบ่งความต้านทานต่ำ (R = 1 โอห์ม) นั้นง่ายที่สุดที่จะทำด้วยตัวเองเช่นการพันลวดนิกโครมเส้นเล็กชิ้นเล็ก ๆ (ส่วน - 0.123 มม. ความต้านทาน - 7.94 โอห์ม / ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง - 0.4 มม.) 126 มม. บนแท่งไฟเบอร์กลาส

ด้วยการติดตั้งตัวต้านทานแบบโฮมเมดในวงจรเปิดและเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์กับหน้าสัมผัส คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าบนส่วนที่แบ่งของวงจรได้ ค่าของมันตามมูลค่าที่ตราไว้จะสอดคล้องกับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน: I = U / 1 = U