|
Для проведения измерения тока без разрыва электрической цепи существует группа приборов - токовые клещи. Но, при измерениях тока, например, на участках печатных плат, использовать токовые клещи не представляется возможным. Наилучшим образом, для решения этой задачи походят прецизионные мультиметры Keithley 2001/2002. Данные мультиметры имеют уникальную функцию IN-CIRCUIT позволяющую измерять постоянный ток в цепи без ее разрыва, благодаря, встроенному маломощному прецизионному источнику тока (ISOURCE ). В качестве измерительных щупов подойдет пара пробников Кельвина, например, в зависимости от места измерения, поставляемые компанией Keithley пробники Кельвина: 5805, 5806, 5808, 5809.
Реализация данной задачи основана на вычисление тока, протекающего через участок цепи, без его разрыва, на основании измерений напряжения и сопротивления в четырехпроводной схеме. Этот метод аналогичен измерению сопротивления с компенсацией смещения. Схема подключения показана на рисунке ниже
Важно отметить, что во избежание появления дополнительной погрешности расстояние "Х" должно превышать расстояние "Y" более чем в 10 раз.
Предостережение: Максимальный входной сигнал не должен превышать 200 мВ, при известном токе ISOURCE = 10 mA. Для обеспечения приемлемой погрешности измерений применение этого метода ограничено измерением в участках цепи с сопротивлением от 1 mΩ до 10 Ω. При выходе сопротивления за эти пределы становится невозможным вычисление тока в цепи. Значение сопротивления участка цепи индицируется в нижней строке дисплея.
Принцип действия, процедуры измерения тока без разрыва электрической цепи, можно продемонстрироватьследующим образом:
1. При помощи одного комплекта пробников Кельвина мультиметр подает в участок цепи известный ток (ISOURCE), а при помощью другого комплекта - одновременно измеряет падение напряжения (VMEAS1) на этом участке цепи. Т.е.
VMEAS1 = (IIN-CKT + ISOURCE) RTRACE, где IIN-CKT — подлежащий измерению ток, протекающий по участку цепи с сопротивлением RTRACE.
Отсюда: RTRACE = VMEAS1 / (IIN-CKT + ISOURCE)
2. Далее прибор измеряет падение напряжение на этом участке цепи (VMEAS2) без подачи дополнительного тока:
VMEAS2 = IIN-CKT • RTRACE
Отсюда: RTRACE = VMEAS2 / IIN-CKT
3. Затем, из этой системы уравнений, вычисляется искомое значение тока в цепи IIN-CKT:
VMEAS1 / (IIN-CKT + ISOURCE) = VMEAS2 / IIN-CKT
VMEAS1 • IIN-CKT - VMEAS2 • IIN-CKT = VMEAS2 • ISOURCE
IIN-CKT (VMEAS1 - VMEAS2) = VMEAS2 • ISOURCE
IIN-CKT = VMEAS2 • ISOURCE / (VMEAS1 - VMEAS2)
На практике, процесс измерения постоянного тока без разрыва электрической цепи при помощи прецизионных мультиметры Keithley 2001/2002 реализуется следующим образом:
-
В меню CONFIGURE DCI (нажимаем сначала кнопку CONFIG, а потом DCI) выберем пункт MEASUREMENT-MODE, а в нем подпункт IN-CIRCUIT.
-
Обратите внимание, что при этом горит индикатор измерений по четырехпроводной схеме "4W".
-
Подключаем к гнездам мультиметра INPUT HI и LO, SENSE HI и LO по комплекту пробников Кельвина.
-
При сопротивлении участка цепи RTRACE < 50 мОм или если контролируемый участок цепи имеет повышенную температуру, необходимо включить режим относительных измерений, т.е до измерения тока следует обнулить (нажатием на кнопку REL) смещение за счет термо-ЭДС. Выключите питание контролируемой цепи, поместите пробники на нужный участок цепи и обнулите смещение, как сказано выше.
-
Включите питание контролируемой цепи. На дисплее отобразится расчетное значение тока в цепи. Быстродействие измерений составляет 4 показания в секунду при 1 PLC. Предел измерения тока в этом режиме зафиксирован на 12 А. По умолчанию используется цифровой фильтр с усреднением десяти отсчетов. При низком уровне напряжения может потребоваться дополнительная фильтрация.
|
Получить измерительные задачи по RSS