Омы в чем измеряются: Единица измерения сопротивления, теория и онлайн калькуляторы - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Основные электрические величины и единицы их измерения

Главная
Измерительные приборы

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

Величина	Единица измерения в СИ	Название электрической величины
q	Кл – кулон	заряд
R	Ом – ом	сопротивление
U	В – вольт	напряжение
I	А – ампер	Сила тока (электрический ток)
C	Ф – фарад	Емкость
L	Гн – генри	Индуктивность
sigma	См – сименс	Удельная электрическая проводимость
e0	8,85418781762039*10^-12 Ф/м	Электрическая постоянная
φ	В – вольт	Потенциал точки электрического поля
P	Вт – ватт	Мощность активная
Q	Вар – вольт-ампер-реактивный	Мощность реактивная
S	Ва – вольт-ампер	Мощность полная
f	Гц – герц	Частота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания.

Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множитель	Произношение	Обозначение (русское/международное)
10^-30	куэкто	q
10^-27	ронто	r
10^-24	иокто	и/y
10^-21	зепто	з/z
10^-18	атто	a
10^-15	фемто	ф/f
10^-12	пико	п/p
10^-9	нано	н/n
10^-6	микро	мк/μ
10^-3	милли	м/m
10^-2	санти	c
10^-1	деци	д/d
10¹	дека	да/da
10²	гекто	г/h
10³	кило	к/k
10⁶	мега	M
10⁹	гига	Г/G
10¹²	тера	T
10¹⁵	пета	П/P
10¹⁸	экза	Э/E
10²¹	зета	З/Z
10²⁴	йотта	И/Y
10²⁷	ронна	R
10³⁰	куэкка	Q

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

1кА = 1000А

1мА = 0,001А

1мкА = 0,000001А

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

1В=1Вт/1А.

В практике встречаются

1кВ = 1000В

1мВ = 0,001В

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

I=U/R

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф = 1Кл/1В

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

1пФ = 0,000000000001Ф

1нФ = 0,000000001Ф

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн = (В*с)/А

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

1мГн = 0, 001Гн

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

1См = Ом^-1

Как измерить электрическое сопротивление цепи мультиметром

Омметр – это измерительный прибор, служащий для определения величины сопротивления в электрических цепях. Сопротивление измеряется в

Омах и обозначается латинской буквой R. О том, что такое Ом в популярной форме изложено в статье сайта «Закон силы тока».

Структурная схема и обозначение на схемах Омметра

Измерительный прибор Омметр структурно представляет собой стрелочный или цифровой индикатор с последовательно включенной батарейкой или источником питания, как показано на фотографии.

Функцию измерения сопротивления имеют все комбинированные приборы – стрелочные тестеры и цифровые мультиметры.

На практике, прибор, который измеряет только сопротивление, используется для особых случаев, например, для измерения сопротивления изоляции при повышенном напряжении, сопротивления заземляющего контура или как образцовый, служащий для поверки других омметров боше низкой точности.

На электрических измерительных схемах омметр обозначается греческой буквой омега заключенной в окружность, как показано на фотографии.

Подготовка Омметра для измерений

Ремонт электропроводки, электротехнических и радиотехнических изделий заключается в проверке целостности проводов и в поиске нарушения контакта в их соединениях.

В одних случаях сопротивление должно быть равно бесконечности, например сопротивление изоляции. А в других – равно нулю, например сопротивление проводов и их соединений. А в некоторых случаях равно определенной величине, например сопротивление нити накала лампочки или нагревательного элемента.

Внимание! Измерять сопротивление цепей, во избежание выхода из строя Омметра, допускается выполнять только при полном их обесточивании. Необходимо вынуть вилку из розетки или вынуть батарейки из отсека. Если в схеме есть электролитические конденсаторы большей емкости, то их необходимо разрядить, замкнув выводы конденсатора через сопротивление номиналом около 100 кОм на несколько секунд.

Как и при измерениях напряжения, перед измерением сопротивления, необходимо подготовить прибор. Для этого нужно установить переключатель прибора в положение, соответствующее минимальному измерению величины сопротивления.

Перед измерениями следует проверить работоспособность прибора, так как могут быть плохими элементы питания и Омметр может не работать. Для этого нужно соединить между собой концы щупов.

У тестера стрелка при этом должна установится точно на нулевую отметку, если не установилась, то можно покрутить ручку «Уст. 0». Если не получится, надо заменить батарейки.

Для прозвонки электрических цепей, например, при проверке электрической лампочки накаливания, можно пользоваться прибором, у которого сели батарейки и стрелка не устанавливается на 0, но хоть немного реагирует при соединении щупов. Судить о целостности цепи будет возможно по факту отклонения стрелки. Цифровые приборы должны тоже показывать нулевые показания, возможно отклонение в десятых долях омов, за счет сопротивления щупов и переходного сопротивления в контактах подключения их к клеммам прибора.

При разомкнутых концах щупов, стрелка тестера должна установится в точку, обозначенную на шкале ∞, а в цифровых приборах, мигать перегрузка или высвечиваться цифра 1 на индикаторе с левой стороны.

Омметр готов к работе. Если прикоснуться концами щупов к проводнику, то в случае его целостности, прибор покажет нулевое сопротивление, в противном случае, показания не изменятся.

В дорогих моделях мультиметров есть функция прозвонки цепей со звуковой индикацией, обозначенная в секторе измерения сопротивлений символом диода. Она очень удобна при прозвонке низкоомных цепей, например проводов кабеля витых пар для Интернета или бытовой электропроводки. Если провод цел, то прозвонка сопровождается звуковым сигналом, что освобождает от необходимости считывать показания с индикатора мультиметра.

Примеры из практики измерения сопротивления изделий

Теоретически обычно все понятно, однако на практике часто возникают вопросы, на которые лучше всего помогут ответить примеры проверки омметром наиболее часто встречающихся изделий.

Проверка ламп накаливания

Перестала светить лампочка накаливания в светильнике или в автомобильных бортовых приборах, как узнать причину? Неисправен может быть выключатель, электрический патрон или электропроводка. С помощью тестера легко проверяется любая лампа накаливания из домашнего светильника или фары автомобиля, нити накала ламп дневного света и энергосберегающих ламп. Для проверки достаточно установить переключатель прибора в положение измерения минимального сопротивления и прикоснуться концами щупов к выводам цоколя лампочки.

Сопротивление нити накала лампочки составило 51 Ом, что свидетельствует о ее исправности. Если бы нить была в обрыве, то прибор показал бы бесконечное сопротивление. Сопротивление галогенной лампочки на 220 В мощностью 50 ватт при свечении составляет около 968 Ом, автомобильной лампочки на 12 вольт мощностью 100 ватт, около 1,44 Ом.

Стоит заметить, что сопротивление нити лампы накаливания в холодном состоянии (когда лампочка не горит) в несколько раз меньше, чем в разогретом. Это связано с физическим свойством вольфрама. Его сопротивление с разогревом нелинейно возрастает. Поэтому лампы накаливания, как правило, перегорают в момент включения.

К сожалению светодиодные и энергосберегающие лампы без разборки мультиметром не проверить, так как питающее напряжение с выводов цоколя подается на диодный мост драйвера.

С помощью онлайн калькулятора вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление любой лампочки накаливания или нагревательного элемента, например, ТЭНа, электрического паяльника.

Проверка звуковоспроизводящих наушников

Бывает у наушников в одном из излучателей, или в обоих сразу, звук искажаться, периодически исчезает или отсутствует. Тут возможны два варианта, либо неисправны наушники, или устройство, с которого поступает сигнал. С помощью омметра легко найти причину их поломки и отремонтировать наушники.

Для проверки наушников нужно подсоединить концы щупов к их разъему. Обычно наушники подключаются к аппаратуре с помощью разъема типа Джек 3,5 мм, показанному на фотографии.

Одним концом щупа прикасаются к общему выводу, а вторым по очереди к выводам правого и левого каналов. Сопротивление должно быть одинаковым и составлять около 40 Ом. Обычно в паспорте на наушники сопротивление указывается.

Если сопротивление каналов сильно отличается, то возможно в проводах имеется короткое замыкание или обрыв провода. Убедиться в этом легко, достаточно концы щупов подсоединить к выводам правого и левого каналов. Сопротивление должно быть в два раза больше, чем одного наушника, то есть уже 80 Ом. Практически измеряется суммарное сопротивление последовательно включенных излучателей.

Если сопротивление при шевелении проводников во время измерений изменяется, значит, провод в каком-то месте перетертый. Обычно провода перетираются в местах выхода из Джека или излучателей.

Для локализации места обрыва провода нужно во время измерений, изгибать провод локально, зафиксировав остальную его часть. По нестабильности показаний омметра вы определите место дефекта. Если у Джека, то нужно приобрести разборный разъем, откусить старый с участком плохого провода и распаять провод на контакты нового Джека.

Если обрыв находится у входа в наушники, то нужно их разобрать, удалить дефектную часть провода, зачистить концы и припаять, к тем же контактам, к которым провода были припаяны раньше. В статье сайта «Как паять паяльником» Вы можете ознакомиться об искусстве пайки.

Измерение номинала резистора (сопротивления)

Резисторы (сопротивления) широко применяются в электрических схемах. Поэтому при ремонте электронных устройств возникает необходимость проверки исправности резистора или определения его величины.

На электрических схемах резистор обозначается в виде прямоугольника, внутри которого иногда пишут римскими цифрами его мощность. I – один ватт, II – два ватта, IV – четыре ватта, V – пять ватт.

Проверить резистор (сопротивление) и определить его номинал можно с помощью мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. В секторе режима измерения сопротивления, предусмотрено несколько положений переключателя. Это сделано для того, чтобы повысить точность результатов измерений.

Например, положение 200 позволить измерять сопротивления величиной до 200 Ом. 2k – до 2000 Ом (до 2 кОм). 2M – до 2000000 Ом. (до 2 МОм). Буква k после цифр обозначает приставку кило – необходимость умножения числа на 1000, M обозначает Мега, и число нужно умножить на 1 000 000.

Если переключатель установить в положение 2k, то при измерении резистора номиналом 300 кОм прибор покажет перегрузку. Необходимо переключить его в положение 2М. В отличие, от измерения напряжения, в каком положении находится переключатель, не имеет значения, всегда можно в процессе измерений его переключить.

Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов

по цветовой маркировке

Иногда при проверке резистора, омметр показывает, какое-то сопротивление, но если резистор в результате перегрузок изменил свое сопротивление и оно уже не соответствует маркировке, то такой резистор применять недопустимо. Современные резисторы маркируются с помощью цветных колец. Определить номинал резистора, маркированного цветными кольцами удобней всего с помощью онлайн калькулятора.

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов

маркированных 4 цветными кольцами

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов маркированных

5 цветными кольцами

Проверка диодов мультиметром или тестером

Полупроводниковые диоды широко применяются в электрических схемах для преобразования переменного в постоянный ток, и обычно при ремонте изделий, после внешнего осмотра печатной платы в первую очередь проверяют диоды. Диоды изготавливают из германия, кремния и других полупроводниковых материалов.

По внешнему виду диоды бывают разной формы, прозрачные и цветные, в металлическом, стеклянном или пластмассовом корпусе. Но они всегда имеют два вывода и сразу бросаются в глаза. В схемах в основном применяются выпрямительные диоды, стабилитроны и светодиоды.

Условное обозначение диодов на схеме представляет собой стрелку, упирающуюся в отрезок прямой линии. Обозначается диод латинскими буквами VD, за исключением светодиодов, которые обозначаются буквами HL, В зависимости от назначения диодов в схему обозначения вносятся дополнительные элементы, что и отражено на чертеже выше. Так как в схеме диодов бывает больше одного, то для удобства после букв VD или HL добавляется порядковый номер.

Проверить диод гораздо легче, если представлять, как он работает. А работает диод как ниппель. Когда Вы надуваете мячик, резиновую лодку или автомобильное колесо, то воздух в них входит, а обратно его не пускает ниппель.

Диод работает точно также. Только пропускает в одну сторону не воздух, а электрический ток. Поэтому для проверки диода нужен источник постоянного тока, которым и может служить мультиметр или стрелочный тестер, так как в них установлена батарейка.

Выше представлена структурная схема работы мультиметра или тестера в режиме измерения сопротивления. Как видно, на клеммы подается напряжение постоянного тока определенной полярности. Плюс принято подавать на красную клемму, а минус на черную. При прикосновении к выводам диода таким образом, что плюсовой выход прибора окажется на анодном выводе диода, а минусовой на катоде диода, то ток через диод пойдет. Если щупы поменять местами, то диод ток не пропустит.

Диод обычно может иметь три состояния – быть исправным, пробитым или в обрыве. При пробое диод превращается в отрезок провода, будет пропускать ток при любом порядке прикосновении щупов. При обрыве напротив, ток не будет идти никогда. Редко, но бывает и еще одно состояние, когда изменяется сопротивление перехода. Такую неисправность можно определить по показаниям на дисплее.

По выше приведенной инструкции можно проверять выпрямительные диоды, стабилитроны, диоды Шоттки и светодиоды, как с выводами, так и в SMD исполнении. Рассмотрим, как проверять диоды на практике.

В первую очередь необходимо, соблюдая цветовую маркировку, вставить в мультиметр щупы. Обычно в COM вставляется черный провод, а в V/R/f – красный (это плюсовой вывод батарейки). Далее необходимо установить переключатель режимов работы в положение прозвонки (если есть такая функция измерений), как на фотографии или в положение 2kOm. Включить прибор, сомкнуть концы щупов и убедиться в его работоспособности.

Практику начнем с проверки древнего германиевого диода Д7, этому экземпляру уже 53 года. Диоды на основе германия сейчас практически не выпускают из-за высокой стоимости самого германия и низкой предельной рабочей температуры, всего 80-100°С. Но эти диоды имеют самое маленькое падение напряжения и уровень собственных шумов. Их очень ценят сборщики ламповых усилителей звука. В прямом включении падение напряжения на диоде из германия составляет всего 0,129 В. Стрелочный тестер покажет приблизительно 130 Ом. При смене полярности мультиметр показывает 1, стрелочный тестер покажет бесконечность, что означает очень большое сопротивление. Данный диод исправен.

Порядок проверки кремниевых диодов не отличается от проверки сделанных из германия. На корпусе диода, как правило, помечается вывод катода, это может быть окружность, линия или точка. В прямом включении падение на переходе диода составляет около 0,5 В. У мощных диодов напряжение падения меньше, и составляет около 0,4 В. Точно также, проверяются стабилитроны и диоды Шоттки. Падение напряжения у диодов Шоттки составляет около 0,2 В.

У мощных светодиодов на прямом переходе падает более 2 В и прибор может показывать 1. Но тут сам светодиод является индикатором исправности. Если при прямом включении видно, даже самое слабое свечение светодиода, то он исправен.

Надо заметить, что некоторые типы мощных светодиодов состоят из цепочки включенных последовательно несколько светодиодов и внешне это не заметно. Такие светодиоды иногда имеют падение напряжения до 30 В, и проверить их возможно только от блока питания с напряжением на выходе более 30В и включенным последовательно со светодиодом токоограничивающим резистором.

Проверка электролитических конденсаторов

Различают два основных вида конденсаторов, простые и электролитические. Простые конденсаторы можно включать в схему как угодно, а электролитические только с соблюдением полярности, иначе конденсатор выйдет из строя.

На электрических схемах конденсатор обозначается двумя параллельными линиями. При обозначении электролитического конденсатора обязательно обозначается его полярность подключения знаком «+».

Электролитические конденсаторы низко надежны, и являются самой распространенной причиной отказа электронных блоков изделий. Вздутый конденсатор в блоке питания компьютера или другого устройства, не редкая картина.

Тестером или мультиметром в режиме измерения сопротивления можно успешно проверять исправность электролитических конденсаторов, или как еще говорят, прозвонить. Конденсатор нужно выпаять из печатной платы и обязательно разрядить, чтобы не повредить прибор. Для этого нужно закоротить его выводы металлическим предметом, например пинцетом. Для проверки конденсатора переключатель на приборе нужно установить в режим измерения сопротивления в диапазоне сотен килоом или мегаом.

Далее нужно, прикоснуться щупами к выводам конденсатора. В момент касания стрелка прибора должна резко отклониться по шкале и медленно вернуться в положение бесконечного сопротивления. Скорость отклонения стрелки зависит от величины емкости конденсатора. Чем емкость конденсатора больше, тем медленнее будет возвращаться на место стрелка. Цифровой прибор (мультиметр) при прикосновении щупов к выводам конденсатора, сначала покажет маленькое сопротивление, а затем все возрастающее вплоть до сотен мегом.

Если поведение приборов отличается от выше описанного, например сопротивление конденсатора составляет ноль Ом или бесконечность, то в первом случае имеется пробой между обмотками конденсатора, а во втором, обрыв. Такой конденсатор неисправен и применению не подлежит.

Роман 11.11.2015

Александр, здравствуйте!
При выпайке одного из выводов резистор поломался пополам. Подскажите пожалуйста номинал сопротивления, цифры на нем такие есть ОМЛТ 12К 5% 7к4.
И просто интересно, поломанный резистор если спаять, он получается будет рабочий?

Александр

Здравствуйте, Роман!
Номинал резистора 12 кОм. Даже номинал переломленного резистора без маркировки можно определить с помощью мультиметра.
Резистор представляет собой керамическую трубку, на который нанесен резистивный слой.
Щупы тестера прикладываются к выводу и на торце нащупывается этот слой по показанию прибора. Так же поступают со второй половинкой. В сумме получится номинал целого резистора.
Спаять сломанный резистор не получится, так как резистивный слой представляет собой тонкий слой резистивного материала.

основные параметры, мощность, сопротивление.

Обозначение резисторов

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Резистор – это электротехническое изделие, вносящее в электрическую цепь определенное сопротивление.

Основными параметрами резистора являются мощность и сопротивление. Кроме того, резистор обладает некоторой емкостью, индуктивностью, зависимостью сопротивления от температуры, собственными шумами и пр., но достаточно часто этим можно пренебречь.

На резисторе указывается его номинальное сопротивление. На практике резистор может иметь сопротивление, отличное от указанного на величину допустимого отклонения, которая измеряется в процентах: ±20%; ±10%; ±5%.

Сопротивление резистора измеряется в Омах (Ом), также применяются производные единицы: 1 кОм=10³Ом, 1 мОм=10⁶Ом. Конкретные номиналы резисторов определяются рядами номинальных сопротивлений.

Номинальная мощность рассеяния – мощность, которую резистор может рассеивать на протяжении длительного времени без недопустимо большого перегрева, приводящего к необратимым изменениям сопротивления.

Мощность резистора, вернее мощность, которая выделяется на резисторе (Р) определяется законом Ома и может быть рассчитана по формулам:

P=I²*R – (1) или P=U²/R – (2), где

R – сопротивление резистора
U – напряжение на нем
I – ток, протекающий через резистор

Обратите внимание, чтобы получить мощность в Ваттах (Вт) следует применять следующие единицы измерения:

сопротивление – Ом,
напряжение – Вольт (В),
ток – Ампер (А).

На практике это бывает не всегда удобно, поэтому для формулы (1) можно использовать следующие размерности: сопротивление – кОм (1кОм=10³Ом), ток – миллиампер (1 мА=10^-3А).

ОБОЗНАЧЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ

Условные обозначения резисторов на схемах приведены на рисунке 1.

В верхнем ряду показаны:

общее обозначение;
резистор мощностью 0,125 Вт;
0,25 Вт;
0,5 Вт;
1 Вт.

Мощность резистора 1 Вт и более на схемах указывается размещением внутри его обозначения соответствующего римского числа.

Кроме того, на схеме рядом с обозначением могут указываться (второй ряд, слева направо):

буквенное обозначение резистора и его порядковый номер,
номинальное значение сопротивления,
буквенное обозначение и номинал,
мощность резистора в комбинации со всеми перечисленными вариантами.

РЯДЫ НОМИНАЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Значения сопротивлений производимых резисторов подчиняются определенной закономерности, которая ниже приведена в таблице.

Там должно быть все ясно, поясню только, что:

номер ряда определяет количество базовых значений сопротивлений и их допустимое отклонение,
получив при расчете какое – либо значение, по приведенной таблице Вы можете выбрать максимально близкий номинал и его допуск.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Закон Ома

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Единицы измерения в электронике. Закон Ома.

Единицы измерения в электронике

Единицы измерения служат для количественного определения какой-либо физической величины. К примеру, покупая яблоки, вы измеряете их вес в килограммах. Аналогично мультиметр измеряет сопротивление элементов в омах, напряжение — в вольтах, а ток — в амперах. В табл. 1.1 показаны общепринятые единицы измерения и их аббревиатуры для физических величин, которые используются в электронике.

Физическая величина	Аббревиатура	Единицы измерения	Символ единиц измерения
Сопротивление	R	ом	Ом, ?
Емкость	С	фарад	Ф
Индуктивность	L	генри	Гн
Напряжение	U (V или Е)	вольт	В
Ток	I	ампер	А
Мощность	Р	ватт	Вт
Частота	f	герц	Гц

Таблица 1. 1. Единицы измерения, используемые в электронике

Переход к большим или меньшим величинам. При измерении веса яблок очень даже можно столкнуться с малым количеством яблока (или его кусочка), а можно измерять и центнерами, не так ли? Диапазон измерения физических величин в электронике еще шире. В одной схеме вы можете иметь сопротивление в миллионы ом, тогда как в другой протекающий ток будет меньше одной тысячной ампера. Говоря о подобных величинах — как громадных, так и предельно малых, — приходится иметь дело со специальной терминологией. Чтобы показывать очень большие и очень малые числа, в электронике применяют специальные префиксы, или приставки, и экспоненциальное представление. В табл. 1.2 показаны самые широко используемые префиксы и тип записи числовых величин.

Тблица 1.2. Приставки, используемые в электронике

Число	Название	Экспоненциальное представление	Префикс	Аббревиатура
1000000000	1 миллиард	109	Гига	Г
1000000	1 миллион	106	Мега	м
1000	1 тысяча	103	кило	к
100	1 сотня	102
10	1 десяток	101
1	один	100
0,1	1 десятая	10-1
0,01	1 сотая	10-2
0,001	1 тысячная	10-3	милли	м
0,000001	1 миллионная	10-6	микро	мк
0,000000001	1 миллиардная	10-9	нано	н
0,000000000001	1триллионная	10-12	пико	п

Как же правильно прочитать число, записанное как 10⁶или 10^-6? Экспоненциальное представление представляет собой наиболее удобный способ указания того, сколько нулей нужно добавить к числу в десятичной системе счисления, т. е. основанной на степени числа 10. Например, верхний индекс “6” в записи 10⁶ означает, что точка, разделяющая целую и дробную части числа, должна находиться на шесть разрядов правее, а в записи 10^-6 — что эту точку нужно сдвинуть на шесть разрядов левее. Таким образом, в числе 1 х 10⁶ разделитель разрядов сдвигается на шесть мест вправо, и мы получаем в результате число 1 000 000 (1 миллион). В числе же 1 х 10^-6 разделитель разрядов сдвигается на столько же мест влево, и результатом является 0,000001, или одна миллионная. 3,21 х 10⁴ можно записать, сдвинув запятую на 4 знака вправо: 32100.

Префиксы + единицы измерения = ?

В предыдущих абзацах вы увидели как для обозначения физических величин и единиц их измерения используются аббревиатуры. В этом разделе мы научимся объединять их и использовать очень краткую запись. Например, ток 5 миллиампер можно записать в виде 5 мА, а частоту 3 мегагерца — как 3 МГц.

Кроме того, так же, как при измерении яблок удобнее всего пользоваться килограммами, а при строительстве загородного офиса большой компании вес стальных конструкций определенно будут измерять не иначе как в тоннах, в электронике тоже существуют такие физические величины, для измерения которых пользуются большими числами, и такие, которые измеряются малыми. Это значит, что чаще всего вам придется иметь дело с одним и тем же набором приставок для каждой физической величины. Ниже приведены такие комбинации величин и единиц их измерения.

> Ток: пА, нА, мкА, мА, А.

> Индуктивность: нГн, мГн, мкГн, Гн.

> Емкость: пФ, нФ, мкФ, мФ, Ф.

> Напряжение: мкВ, мВ, В, кВ.

> Сопротивление: Ом, кОм, МОм.

> Частота: Гц, кГц, МГц, ГГц.

Использование некоторых новых терминов

Хотя ранее мы уже рассматривали такие понятия, как сопротивление, напряжение и ток, есть еще некоторые термины, которые могут оказаться для вас внове.

Емкость представляет собой способность накапливать заряд под воздействием электрического поля. Такой накопленный заряд может повышать или понижать напряжение более плавно, чем в отсутствие емкости. Для применения данного свойства на практике используется такой компонент, как конденсатор.

Частотой переменного тока называется мера повторяемости сигнала. Например, напряжение в настенной розетке совершает один полный цикл изменения 50 раз в секунду.

Индуктивность – это способность запасать энергию в магнитном поле; эта накопленная энергия препятствует изменению тока точно так же, как энергия, накопленная конденсатором, препятствует резким изменениям напряжения. Для использования данного свойства на практике в электронике применяются катушки индуктивности, или дроссели.

Мощность служит мерой количества работы, которую электрический ток совершает при протекании через элементы схемы. К примеру, если приложить к электрической лампе напряжение, подведя ток при помощи проводов, то на нагрев этих проводов будет затрачивться какая-то работа. В данном случае мощность можно вычислить, перемножив приложенное к лампе напряжение на ток, протекающий по проводам.

Используя информацию, приведенную в табл. 1.1 и 1. 2, вы уже можете перевести экспоненциальную запись числа или аббревиатуру физической величины на человеческий язык. Ниже дано несколько примеров:

> мА: миллиампер, или 1 тысячная ампера;

> мкВ: микровольт, или 1 миллионная вольта;

> нФ: нанофарада, или 1 миллиардная фарады;

> кВ: киловольт, или 1 тысяча вольт;

> МОм: мегаом, или 1 миллион ом;

> ГГц: гигагерц, или 1 миллиард герц.

В аббревиатурах префиксов, которые представляют числа, превышающие 1, такие как М (для приставки Мега), используют прописные буквы. Аббревиатуры приставок, которые меньше 1, пишутся со строчной буквы — как, например, в слове милли. Единственным исключением из этого правила является приставка к для обозначения префикса кило-, которая также записывается с маленькой буквы.

Иногда все же для обозначения тысяч используют и прописную литеру К — а именно при записи килоом; если вы увидите запись вида 3,3 К, то это будет значить 3,3 килоома.

Вы должны научиться преобразовывать любое число к экспоненциальному виду, чтобы затем нормально проводить расчеты. Убедиться в этом вы сможете уже в следующем разделе.

Понятие о законе Ома

Итак, давайте предположим, что вы собрали свою первую схему. Вы знаете величину тока, которую компонент схемы может выдержать, не выходя из строя, и напряжение, выдаваемое источником питания. Следовательно, вам нужно рассчитать сопротивление, которое не позволит току в цепи превысить пороговое значение.

В начале 1800-х годов Георг Ом опубликовал уравнение, названное впоследствии законом Ома, которое позволяет выполнить такой расчет. Закон Ома гласит: напряжение равняется произведению тока на сопротивление, или (в стандартной математической записи):

U = I x R

Выводы из закона Ома

Помните ли вы из школы основы алгебры? Давайте еще раз вспомним вместе: если в уравнении с тремя величинами известны две, то достаточно легко рассчитать третью неизвестную величину. Закон Ома основывается именно на таком уравнении; члены уравнения можно переставлять как угодно, но зная любые два, всегда можно вычислить третий. Например, можно сказать, что ток является частным от деления напряжения на сопротивление:

I = U / R

Наконец, можно рассчитать сопротивление при известных токе и напряжении, переставив члены того же уравнения:

R = U / I

Итак, пока вроде бы все ясно. Теперь давайте попробуем проверить наши знания на практике: пусть есть схема, питающаяся от 12-вольтовой батареи, и электрическая лампа (скажем, большой фонарик). Перед установкой лампочки в фонарик вы измерили сопротивление схемы мультиметром и нашли, что оно равно 9 Ом. Вот формула для расчета электрического тока по закону Ома:

I = U / R = 12 вольт / 9 Ом = 1,3 A

Ну, а что, если вы обнаружили, что лампочка светит чересчур уж ярко? Яркость можно изменить, уменьшив ток, т. е. просто добавив в схему резистор. Изначально мы имели сопротивление схемы 9 Ом; добавив 5-омный резистор в схему, мы повысим ее сопротивление до 14 Ом. В этом случае ток будет равен:

I = U / R = 12 вольт / 14 Ом = 0,9 А

Расчеты с применением больших и малых величин

Предположим, что у вас есть схема с небольшой сиреной, которая имеет сопротивление 2 килоома, а также 12-вольтовая батарея. Для того чтобы рассчитать ток, вам нужно выразить сопротивление цепи не в килоомах, а в базовых единицах — омах, не используя приставку “кило”. В нашем случае это значит, что нужно разделить напряжение на 2000 Ом:

I = U / R = 12 вольт / 2000 Ом = 0,006 A

В результате мы получили ток, записанный как доля 1 А. После окончания расчета будет удобнее вновь использовать префикс, чтобы дать ответ в более лаконичном виде: 0,006 А = 6 мА

Подводя итоги, можно сказать: для проведения расчетов необходимо все исходные величины преобразовать к базовым единицам счисления.

Мощность и закон Ома

Георг Ом (вот уж поистине, наш пострел везде поспел!) также нашел выражение для мощности, вычисляемое при известных напряжении и токе:

Р = U х I; или Мощность = напряжение умноженное на силу тока.

Это уравнение можно использовать для расчета мощности, потребляемой сиреной из предыдущего примера:

Р = 12 В х 0,006 А = 0,072 Вт, или 72 мВт.

Ладно, а что же делать, если напряжение на сирене нам не известно? Вы можете заняться простейшим преобразованием формулы для мощности, используя школьные знания (а вы-то думали, что зря протираете штаны на уроках физики!). Поскольку U = I х R, можно подставить это выражение в формулу для мощности, получив

Р = I2 х R; или Мощность = сила тока в квадрате умноженная на сопротивление.

Вы также можете использовать алгебраические преобразования, чтобы самостоятельно прикинуть, как можно рассчитать сопротивление, напряжение или ток, зная мощность и любой другой из этих же параметров.

Где на мультиметре омы – Морской флот

Мультиметры широко используются не только профессиональными электриками, но и домашними мастерами. С помощью них возможно измерить все известные электрические величины, применяемые на практике в различных электрических сетях. В статье рассмотрим как измерить сопротивление мультиметром. Для подобных целей существует встроенный омметр, который дает возможность проверить этот параметр и получить определенное значение у трансформаторов, катушек, конденсаторов, различных элементов радиоэлектроники, а также у кабелей и проводов.

Мультиметры аналоговые и цифровые

В основе работы измерительных приборов лежит закон Ома. В нем определяется понятие сопротивления, представленного в виде отношения напряжения в проводнике к силе тока, протекающего в этом же проводнике (R = U/I). Таким образом, сопротивление в 1 Ом соответствует силе тока в 1 А с напряжением 1 В. Следовательно, если напряжение и ток заранее известны, то рассчитать и померить сопротивление совсем не сложно. Простейший омметр по сути является одновременно источником тока и амперметром со шкалой, где нанесена градуировка в Омах.

Первоначально приборы для замеров сопротивления могли выполнять лишь одну функцию. Измерение проводилось в максимально короткие сроки и давало точные результаты. Впоследствии появились универсальные измерительные устройства – мультиметры, где омметр является лишь одной из составных частей, включаемый в нужный режим. Аналоговыми приборами тоже необходимо уметь правильно пользоваться, начиная от подключения и заканчивая обработкой полученных данных.

Внешний вид цифровых и аналоговых устройств заметно отличается. В первом случае результаты измерений отображаются на дисплее в виде конкретных цифровых показателей. В аналоговых приборах вместо табло используется проградуированный циферблат, где стрелка останавливается возле нужного значения. Таким образом, цифровые мультиметры сразу позволяют определить и выдать готовые данные, а в аналоговых требуется дополнительная обработка полученных результатов.

Цифровые мыльтиметры оборудованы датчиком, указывающим на степень разрядки источника питания. При недостаточной силе тока прибор просто не будет работать. Аналоговые устройства в подобных ситуациях никак не сигнализируют, а начинают выдавать неправильную информацию. Как правило, в быту могут использоваться любые мультиметры с достаточными значениями пределов измеряемого сопротивления. Они позволяют выполнять любые задачи, в том числе измерить сопротивление резистора.

Однако, данные устройства не подходят для замеров больших величин по причине малой мощности и слабых источников питания. Для этих целей применяются мегаомметры, работающие от мощной батареи с повышающим трансформатором или генератора тока.

Подготовка к проведению измерений

Точность результатов во многом зависит от правильной настройки измерительного прибора. Мультиметр управляется круглой ручкой поворотного типа. Вокруг нее размечена шкала, состоящая из нескольких секторов, разделенных между собой линиями или разными цветами.

Прибор переводится в режим замера сопротивления путем поворота ручки и перевода ее в положение напротив значка «Ω». Конкретные режимы работы в разных устройствах выставляются по-своему:

Значки Ω, kΩ – x1, x10, x100, MΩ. Располагаются на шкале любого аналогового тестера. Показания, отмеченные стрелкой, переводятся в более современный формат. При нанесении на шкале градуировки, например, 1-10 для каждого режима потребуется умножение полученного результата на этот коэффициент.
Символы 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Наносятся на шкалу электронного прибора (мультиметра) и обозначают определенный диапазон, в котором возможно делать замеры сопротивления. Буква k указывает на приставку «кило» эквивалентной 1000 определяемой для расчетов единой измерительной системой. Например, если мультиметр выставлен в положение «200k», а на табло высветится цифра 178, то сопротивление составит 178 х 1000 = 178000 Ом, а предельно допустимое для измерений – 200000 Ом.
Значок «Ω», нанесенный на корпус, означает возможность автоматического определения диапазона. На циферблатах подобных устройств имеются не только цифровые, но и буквенные обозначения – 15 кОм, 2 Мом и т.д.

Два первых варианта шкалы предполагают прямую зависимость между степенью достоверности отображаемых результатов и погрешностью измерений. При первом включении устройства в максимальном диапазоне, небольшие сопротивления в 100-200 Ом в большинстве случаев отображаются неправильно. Поэтому перед проведением замеров неопытным электрикам рекомендуется еще раз ознакомиться с инструкцией, определяющей порядок действий.

Порядок работы с мультиметром при замере сопротивлений

После изучения инструкции и подготовки мультиметра к работе, можно приступать к непосредственному проведению измерений. Все действия в целом выполняются одинаково, независимо от измеряемого объекта.

Черный измерительный провод нужно вставить в гнездо СОМ, а конец проводника красного цвета – в гнездо VΩmA. Далее путем поворота переключателя диапазонов мультиметр необходимо включить.

Перед замерами небольших параметров сопротивления переключатель нужно установить в секторе «Ω». Его окончательное положение фиксируется напротив цифры «200». Таким образом, возможность измерений будет находиться в диапазоне от 0,1 до 200 Ом. Далее измерительную цепь нужно проверить на наличие замыканий. Для этого щупы касаются друг друга, а на экране появляются цифры от 0,3 до 0,7, показывающие величину сопротивления в измерительных проводах. Данное значение следует проверять при каждом включении мультиметра. Если провода разомкнуты, то на левом крае дисплея высветится цифра 1.

При выполнении замера нужно одновременно коснуться контактов на участке. В случае исправного состояния потребителя или самой цепи показания прибора будут отличаться, поскольку у всех элементов разное сопротивление. Если проверяется целостность предохранителя, шнура или провода, сопротивление находится в диапазоне низких значений, примерно 0,7-1,5 Ом. Подключение к потребителям тока дает результат уже в пределах 150-200 Ом. Становится заметной зависимость мощности от сопротивления: чем выше мощность потребителя, тем ниже его сопротивление.

Когда показания мультиметра остаются неизменными, диапазон измерений необходимо переключить на цифру 2000, что дает возможность делать замеры в промежутке от 0 до 2000 Ом. При отсутствии результата нужно переключиться на следующее значение и вновь провести измерение. Следует помнить о высокой чувствительности мультиметра в положении «2000к». В случае одновременного касания руками щупов, устройство покажет сопротивление человеческого тела и полученные данные будут искаженными.

Сопротивление изоляции и прозвонка проводов

Обычный порядок измерений не подходит для определения сопротивления изоляции кабелей и проводов. Решая проблему, как правильно измерить сопротивление изоляции, следует учитывать правила и особенности этого процесса, несоблюдение которых может вызвать серьезные негативные последствия.

Основное требование обязательное к выполнению заключается в проведении подобных замеров лишь в теплых помещениях с устойчивой положительной температурой. Если такие работы будут проводиться на улице в условиях низких температур, то внутри оплетки провода с высокой вероятностью могут образоваться небольшие льдинки. В данном случае вода выступает в качестве диэлектрика с минимальной проводимостью. Мультиметр не в состоянии определить эти частицы воды. В дальнейшем, при повышении температуры воздуха, внутри кабеля может образоваться влага.

Измерение сопротивления мультиметром, выполняется в определенном порядке. Оба щупа устанавливаются на концах фазного и нулевого проводов, предварительно отсоединенных от клемм. Далее с помощью переключателя выставляется нужный диапазон измерений и определяется показатель сопротивления. Полученные данные сравниваются с эталонными значениями, находящимися в ПУЭ. Приведенные таблицы учитывают марку, сечение кабеля и другие факторы. Если результат замеров в целом совпадает с данными таблиц, значит проводка не нарушена и находится в исправном состоянии.

Прозвонка проводов может выполняться в звуковом и беззвучном вариантах. Во многих мультиметрах имеется звуковой сигнал, обозначенный значком в виде трех полукругов. В зависимости от модели, он может располагаться в разных местах. Когда прибор включается в режим прозвонки, то при сопротивлении провода ниже 50 Ом происходит подача звукового сигнала. В некоторых устройствах этот показатель составляет 100 Ом, поэтому перед работой нужно лишний раз заглянуть в технический паспорт.

Сама прозвонка не представляет какой-либо сложности: переключатель выставляется возле значка звука, а щупы прикасаются к измеряемому проводнику. Целостность провода будет подтверждена звуковым сигналом. Если сопротивление будет выше нормы из-за большой длины цельного провода, на экране отобразится цифра с его реальным значением.

Когда на дисплее появляется 1, значит сопротивление слишком большое и нужно переключиться на другой режим в сторону увеличения. При нарушении целостности провода любая индикация будет отсутствовать.

Человечество начало жить в сфере цифровых технологий. В повседневной жизни повсюду компьютеры, пылесосы, электрочайники, телефоны. Поэтому каждому хоть один раз в жизни приходилось разбираться с непредвиденными поломками. Необязательно быть электриком, чтобы определить разрыв проводов, поломку ТЭНа или утюга. Часто надо просто прозвонить провода или лампочку накаливания, то есть проконтролировать значение сопротивления.

Для выполнения этих задач можно обойтись без сложного оборудования. Вполне подойдет мультиметр. Мультиметр — это многофункциональный измерительный прибор, позволяющий замерять значение силы тока, напряжения и сопротивления.

Особенности измерения сопротивления

Измерение сопротивления проводника основано на законе Ома. В нем сказано, что сопротивление проводника равно отношению напряжения к протекающей силе тока на участке цепи. Формула выглядит следующим образом: Сопротивление = Напряжение / Сила тока.

Единицей измерения сопротивления является Ом. Один Ом сопротивления означает, что по участку цепи протекает ток в один Ампер при напряжении один Вольт.

Поэтому, если пропустить с заданным напряжением ток, заранее измеренный, через проводник, то можно посчитать сопротивление проводника.

Таким образом, мультиметр представляют собой не что иное, как источник напряжения и амперметр для замера силы тока. Шкала амперметра размечена в Омах.

Описание работы мультиметра

На сегодняшний день разработано большое количество мультиметров. Принципиально они разделены на:

Аналоговые тестеры выводят измеренные значения на экран со стрелочкой. Некоторые профессионалы до сих пор предпочитают их, хотя эти устройства практически вытеснены с рынка цифровыми тес. На данных устройствах удобней и наглядней наблюдать изменение измеряемых параметров.

Цифровые мультиметры выводят данные на дисплей с цифрами. Эти приборы очень популярны.

Аналоговое устройство хорошо работает на отрезке радиоволн и электромагнитных полей. Им не нужно, в отличие от цифровых мультиметров, автономное питание.

На корпусе аналогового тестера находится переключатель. С его помощью выбирают режим измерения. Переключение диапазонов получается в результате умножения значения на шкале на масштабный коэффициент, который задал переключатель.

Равномерная шкала боится перегрузок. Если у нее значения от нуля до определенного числа, то возможен выход прибора из строя. Это вероятно, если при измерениях существенно выйти за допустимые пределы. Поэтому многие аналоговые мультиметры снабжены логарифмической шкалой, где диапазон возможных измеряемых значений — от нуля до бесконечности.

К прибору подключаются два щупа. Концы щупов похожи на иглы. Иногда для удобства на них надеваются металлические зажимы — «крокодилы».

В бюджетных моделях щупы не очень высокого качества, хотя внешне могут выглядеть эффектно.

При покупке прибора следует обратить внимание на то, чтобы провод был гибким и эластичным. Возле места входа он должен держаться плотно.

Для аналогового мультиметра не требуется источник питания. У него принцип работы как у амперметра.

Когда щупы подключаются к цепи или радиоэлементу, то во внутренних индукционных катушках начинает течь ток. Под воздействием созданных магнитных полей указывающая стрелка на приборе отклоняется на определенный угол и указывает значение на экране.

Цифровой тестер устроен немного иначе. Внутри его корпуса на печатной плате расположена микросхема. Она полностью отвечает за обработку входных данных.

Цифровые мультиметры более точны и выдают меньшую погрешность, чем их аналоговые коллеги.

Элементы контроля и управления размещены на передней панели:

переключатель режимов и диапазонов;
ЖК-дисплей;
разъемы для щупов.

Проверка показателя тестером

Для перевода мультиметра в режим измерения сопротивления нужно при помощи круговой ручки выбрать сектор «Омега». В этом секторе указаны допустимые диапазоны измерений. Они отмечены метками 200, 2к, 20к, 200к, 2 М, 20 М, 200 М. Эти метки обозначают максимальное измеряемое сопротивление, которое допустимо в этом диапазоне.

Номинал проверяемого элемента должен быть меньше, чем крайне правое значение диапазона, но больше левого. Например, если номинал проверяемого резистора составляет десятки мегаомов, то нужно выбрать диапазон в секторе «Омега» от 20 мОм до 200 мОм.

Если область сопротивления резистора заранее неизвестна, то надо начать измерения с самого большого диапазона. Затем снижать диапазоны, добиваясь нужной точности.

Если выставить диапазон меньше, чем сопротивление элемента, то данные отображаться не будут.

Щупы вставляются в соответствующие гнезда. Черный щуп прибора — в гнездо на тестере с надписью «СОМ» (сокращенно от common — общий), красный же — в то гнездо, рядом с которым имеется обозначение «Омега».

Процесс прозвонки проводов

Перед началом любых прозвонов необходимо проверить работоспособность самого прибора. Не исключено, что в самой измерительной системе есть неполадки или разрывы. Тот же недостаточный контакт щупов. Для проверки концы щупов соединяют друг с другом. Если обрывов в цепи нет и прибор работоспособен, то дисплей отобразит нулевое значение. Иногда значения слегка отклоняются от нуля. Это связано с сопротивлением самих щупов и их клемм.

Существует два способа прозвонки проводов. Использование их зависит от того, есть ли в приборе звуковой сигнал или нет. Если функция звука есть, то соответствующий значок будет нарисован на корпусе.

Прозвонка проста и интуитивно понятна. Надо установить переключатель в режим зуммера и поднести щупы к концам проверяемого проводника. Возможны следующие варианты поведения тестера:

Если провод не поврежден, то раздастся звуковой сигнал.
Провод может быть целым, но слишком длинным. Тогда его сопротивление будет больше, чем-то, при котором зуммер подает сигнал. Тогда дисплей высветит цифру со значением сопротивления.
Если же сопротивление гораздо больше установленного диапазона, то на дисплее появится единица. Следует выбрать другой режим и еще раз произвести измерение.
Если в проводнике произошел разрыв, то никакой индикации не будет.

В случае прозвонки радиодеталей аналоговым мультиметром, он выставляется на минимально возможный диапазон измерений. Если при контакте провода и щупов стрелка прибора находится около нуля, значит, обрыва нет.

Перед тем как померить сопротивление, кроме стандартного теста мультиметра, надо провести еще одно тестирование. Необходима проверка реакции поведения тестера на человеческое тело. Некоторые люди обладают низким сопротивлением. Если держать руками щупы в местах, где нет изоляции, то тестер может решить, что измеряемый участок не разорван. Хотя на самом деле, это будет не так.

Нюансы измерения сопротивления

Измерение сопротивления мультиметром очень похоже на прозвонку проводов, но имеет свои особенности.

В первую очередь проверяемую радиодеталь надо выпаять из электроплаты. Или хотя бы одну ножку. Иначе прибор может замерить общее сопротивление сети, а не конкретной детали. Если проверяемая деталь имеет несколько выводов, то она полностью выпаивается из платы.

Перед тем как выпаивать элемент из платы, ее нужно полностью обесточить, вынуть гальванические батареи, выключатели все выключить и разрядить конденсаторы.

Визуально осматривают, проверяя поверхность корпуса. Сгоревшая деталь (особенно резисторы) часто имеет обгоревшие колечки на корпусе, значительные потемневшие участки, признаки оплавления.

Нужно выставить оптимальный диапазон измерений. Некоторые модели тестеров умеют определять его автоматически.

В случае если точность измерений критична, необходимо учитывать погрешности измерения. Например, если на резисторе написано сопротивление 1кОм (1000 Ом), следует учитывать процент допуска. Этот допуск для резисторов равен 10%. В итоге реальные показатели сопротивления будут колебаться от 900 до 1100 Ом.

Тот же самый резистор, проверенный в диапазоне до 2000кОм, покажет сопротивление равное единице. Но если выставить значения диапазона 2кОм, на дисплее тестера высветится более точное число. Например, 0,97 или 1,02.

В некоторых случаях можно провести измерения, не выпаивая деталь с платы. Это используется только в особых случаях. Необходимо проверить, есть ли в электрической схеме шунтирующие цепи. На показания мультиметра влияют полупроводники.

В этом случае требуется изучить принципиальную схему. Чтобы облегчить поиск проблемных участков и деталей, на электросхемах всегда показаны контрольные точки с соответствующими правильными параметрами.

Недопустимо прикасаться во время измерений сопротивления руками к выводам проверяемого элемента. Результат будет предсказуемо неправильный.

Иногда приходится учитывать так называемое переходное сопротивление. Хвостики радиодеталей, чистый припой могут покрываться со временем оксидной пленкой. Рекомендуется немного очистить место контакта или процарапать игольчатым щупом.

Когда измеряется сопротивление, важно правильно интерпретировать данные. Например, возможен вариант, если значение измерения равно максимальному, выставленному как ограничительный предел. Это может указывать на то, что мультиметр сломался. Впрочем, это редкий вариант развития событий. Скорее всего, предел установлен неправильно, и нужно переключателем на корпусе увеличить его.

При сомнениях в правильности полученных значений желательно измерить величину сопротивления заведомо исправного и подписанного подходящего элемента.

Необходимо регулярно проверять состояние гальванической батареи внутри тестера. Со временем и при активной работе батарея разряжается. На практике это приводит к неточным результатам. К тому же погрешность растет пропорционально разрядке аккумулятора.

Особенности действий при изоляции

Узнать сопротивление обычных проводников и радиодеталей сравнительно просто. В случае с изоляцией есть особенности. Неграмотные действия электрика могут привести к очень плохим последствиям. Важное правило: эти замеры должны проводиться в обогреваемых и теплых помещениях.

Если подобные замеры производить на улице при низкой температуре воздуха, есть большая вероятность образования микроскопических льдинок внутри оплетки кабеля. Поскольку вода — это диэлектрик, ее проводимость минимальная. Мультиметры не смогут распознать эти вкрапления. Если кабель с холодной улицы переместить в теплую комнату, то внутри проводки может появиться влажность.

Собственно, измерение сопротивления изоляции кабеля происходит следующим образом: нужно определить нулевой провод, находящийся в распределительном щитке. В конце нулевого провода устанавливается первый щуп. Второй щуп присоединяется к фазовому кабелю. При выполнении замеров желательно отсоединить концы от клемм. Осталось подобрать правильный предел и увидеть на экране значение сопротивления.

После чего значение сопротивления сравнивается с эталонными параметрами. Они размещены в Правилах устройства электроустановок. В приведенных таблицах указаны значения в зависимости от сечения кабеля, его марки и многих других параметров. Если измеренные данные находятся в допустимом диапазоне согласно таблицам, значит, проводка не нарушена. И проблем нет.

Когда нужно выяснить наличие заземляющего контура в проводке, то есть несколько рекомендаций:

В новых домах значение напряжения в цепочке фаза-заземление выше, чем в фаза-нейтраль.
Между нулевым кабелем и заземленным возможно небольшое напряжение. Из-за слабого потенциала на нулевом проводе.

В целом измерить сопротивление с помощью современных тестеров несложно. Особенно если это новый цифровой мультиметр. Управление им очень удобно и не требует глубоких профессиональных навыков.

Проверяющему достаточно небольшого набора знаний основ построения электроцепей с уроков физики школьного курса. И конечно же, в любом случае надо соблюдать элементарные требования техники безопасности.

Уважаемые читатели, приветствую Вас на страницах сайта http://zametkielectrika.ru.

Сегодня я написал вторую часть статьи, где мы продолжим знакомиться с тем, как пользоваться мультиметром, тестером или цешкой. Вообщем, кому как нравится.

С первой частью статьи Вы можете ознакомиться вот здесь: «Как пользоваться мультиметром (часть 1)»

Как пользоваться мультиметром при измерении сопротивления

Внимание. При проверке сопротивления в цепи необходимо убедиться в отсутствии в ней напряжения.

При измерении мультиметром величины сопротивления красный измерительный щуп вставляем в гнездо «V/Ω», а черный щуп – в гнездо «com».

Переключатель мультиметра ставим в диапазон (Ω). Он специально выделен красным цветом.

Далее нужно убедиться, что прибор (мультиметр) исправен. Для этого соединяем красный и черный щупы между собой. Мультиметр покажет следующее:

Мультиметр («тестер») исправен, а значит можно проводить дальнейшие электрические измерения.

В диапазоне (Ω) существует 7 пределов измерения: 200 (Ом), 2 (кОм), 20 (кОм), 200 (кОм), 2 (МОм), 20 (МОм) и 200 (МОм). Каждое значение — это и есть максимальное значение на определенном пределе измерения. Также в этом секторе имеется функция «прозвонки» цепей и проверки диодов, но об этом чуть позже.

Чаще всего мне приходиться пользоваться мультиметром именно при измерении сопротивления цепи электропроводки или обмоток (катушек) реле.

А сейчас проведем наглядные измерения сопротивления. В качестве примера возьмем катушку от реле с неизвестным нам номиналом.

Здесь я хочу сообщить Вам о небольшой тонкости, в отличии от измерения напряжения. Дело в том, что при измерении неизвестной величины сопротивления переключатель мультиметра можно устанавливать на любой предел. Мультиметр таким образом мы не повредим.

Ставим переключатель в положение «2М», что будет соответствовать пределу измерения мультиметра от о до 2 (МОм) и подсоединяем измерительные щупы к выводам катушки.

На дисплее мультиметра мы видим вместо показаний — одни нули. Это значит, что катушка обладает некоторым сопротивлением, но мы выбрали не правильный предел измерения.

Затем устанавливаем переключатель в положение «200К», что будет соответствовать пределу измерения мультиметра от о до 200 (кОм) и подсоединяем измерительные щупы к выводам катушки.

Измеренную величину сопротивления катушки смотрим на дисплее мультиметра («тестера»). Сопротивление катушки составляет 00,4 (кОм). Перед значением стоит один нолик, поэтому можно уменьшить предел еще на одну ступень.

Переключатель мультиметра устанавливаем на предел «20К», что будет соответствовать пределу измерения мультиметра от о до 20 (кОм), и снова проводим измерение. Сейчас на экране мультиметра мы видим величину сопротивления нашей катушки, которое составляет 0,63 (кОм). Это уже больше похоже на правду.

Если есть желание, то можно попробовать снизить предел измерений до «2К», что будет соответствовать пределу измерения мультиметра от о до 2 (кОм) и снова провести измерение сопротивления катушки.

На экране мультиметра мы видим еще более точное значение сопротивления катушки, которое составляет 0,649 (кОм).

На этом останавливаться не будем и попробуем снизить предел до «200», что будет соответствовать пределу измерения мультиметра от о до 200 (Ом). В этом случае мы увидим на экране цифру «1». Это значит, что сопротивление катушки больше, чем установленный предел, либо в проводе катушке обрыв.

Еще несколько слов хотел упомянуть про режим «прозвонки». В этом режиме при сопротивлении в цепи менее 70 (Ом) слышен звуковой сигнал. Очень удобная функция.

Электрический проводник. Сопротивление, сечение, длина

Программа КИП и А

Windows ⁄ Android ⁄ macOS ⁄ iOS

В электротехнике иногда приходится рассчитывать параметры проводника в зависимости от вещества, из которого он сделан, сопротивления, сечения, длины и температуры. В программу КИП и А встроен модуль, позволяющий рассчитать:

Сопротивление электрического проводника, по его длине, сечению, температуре и вещества, из которого он изготовлен.
Длину электрического проводника, по его сечению, температуре и вещества, из которого он изготовлен.
Сечение электрического проводника, по заданному току ⁄ мощности.

Электрические свойства проводника в большой степени зависят от вещества из которого он сделан. Важнейшими являются:

Удельное сопротивление вещества проводника [ρ], измеряется в Ом·м в международной системе единиц (СИ). Это означает, что единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м², изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом.
Также довольно часто применяется внесистемная единица Ом·мм²/м.
1 Ом·мм²/м = 10⁻⁶ Ом·м
Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в Кельвин в минус первой степени K⁻¹. Это величина, равная относительному изменению удельного ⁄ электрического сопротивления вещества при изменении температуры на единицу. Расчет удельного сопротивления ρ_t при произвольной температуре t производится по классической формуле (1):
ρ_t = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
ρ_t – удельное сопротивление при температуре t
t – температура
ρ₂₀ – удельное сопротивление при температуре 20°C
α – температурный коэффициент сопротивления
Формула применима в небольшом диапазоне температур: от 0 до 100 °C. Вне этого диапазона или для точных результатов применяют более сложные вычисления.

Ниже приведена таблица наиболее популярных металлов для изготовления проводников, с их удельными сопротивлениями и температурными коэффициентами электрического сопротивления. Данные таблицы взяты из различных источников. Следует обратить внимание на то, что и удельное сопротивление проводника, и его температурный коэффициент электрического сопротивления зависят от чистоты металла, а в случае сплавов (сталь) могут существенно отличаться от марки к марке.

Таблица 1
Металл	Удельное сопротивление [ρ] при t = 20 °C, Ом·мм²/м	Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], K⁻¹
Медь	0.0175	0.0043
Алюминий	0.0271	0.0039
Сталь	0.125	0.006
Серебро	0.016	0.0041
Золото	0.023	0.004
Платина	0.107	0.0039
Магний	0.044	0.0039
Цинк	0.059	0.0042
Олово	0.12	0.0044
Вольфрам	0.055	0.005
Никель	0.087	0.0065
Никелин	0.42	0.0001
Нихром	1.1	0.0001
Фехраль	1.25	0.0002
Хромаль	1.4	0.0001

Программа КИП и А при вычислении свойств электрического проводника оперирует со следующими входными ⁄ выходными параметрами и их единицами измерения:

Вещество, из которого изготовлен проводник (Смотрите таблицу 1)
Длина проводника. мм, см, м, км, дюймы, футы, ярды
Температура проводника. °C, °F
Диаметр проводника. мм
Сечение проводника. мм², kcmil
kcmil – тысяча круговых мил = 0.5067 мм²
Сопротивление проводника. Ом, кОм, МОм

Ниже, на рисунках представлены скриншоты модулей программы КИП и А по расчету параметров проводника.

Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3

Расчет сопротивления электрического проводника

Сопротивление электрического проводника рассчитываем по формуле:

R = ρ * L / S

R – сопротивление электрического проводника
ρ – удельное сопротивление проводника
вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
- ρ₂₀ – удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
- t – температура проводника
- α – температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)
L – длина электрического проводника
S – сечение электрического проводника

Расчет длины электрического проводника

Длину электрического проводника рассчитываем по формуле:

L = R * S / ρ

L – длина электрического проводника
R – сопротивление электрического проводника
S – сечение электрического проводника
ρ – удельное сопротивление проводника
вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
- ρ₂₀ – удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
- t – температура проводника
- α – температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)

Расчет сечения электрического проводника

Минимальное сечение электрического проводника при допустимых потерях напряжения рассчитываем по формуле:

S = I * ρ * L / ΔU

S – сечение электрического проводника
I – сила тока в электрической цепи
L – длина электрического проводника
при двухпроводной линии, длина проводника (значение L) удваивается
ΔU – допустимые потери напряжения
ρ – удельное сопротивление проводника
вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
- ρ₂₀ – удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
- t – температура проводника
- α – температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)

Особенности измерения удельного и поверхностного сопротивления четырехзондовым методом

Основные определения

Удельное электрическое сопротивление является фундаментальным параметром, который определяет способность материала препятствовать протеканию через него электрического тока. В отличие от широко известного электрического сопротивления, которое зависит от формы и площади поперечного сечения, удельное сопротивление не зависит от геометрических размеров, а характеризует исключительно электропроводящие свойства материала.

Ниже приведен закон Ома в классическом и дифференциальном видах:

где I — сила тока, U — напряжение, R — электрическое сопротивление, j ⃗ — вектор плотности тока, E ⃗ — вектор напряженности электрического поля, ρ — удельное электрическое сопротивление.

Вторая формула применима для бесконечно малого объема, а потому наиболее удобна, когда мы исследуем новые материалы (в том числе анизотропные), такие как графен, углеродные нанотрубки и т.д. Как видно, единственным параметром, который отвечает за свойства самого материала, здесь является удельное электрическое сопротивление. В случае работы с тонкими слоями в полупроводниковом производстве также вводится понятие поверхностного сопротивления, связь которого с удельным сопротивлением рассмотрена ниже.

Электрическое сопротивление однородного образца, представленного на РИС 1, определяется следующим образом:

где R — электрическое сопротивление [Ом], S — площадь поперечного сечения, d — толщина материала, w — ширина, l — длина.

Если мы возьмем квадрат поверхности материала, то есть l=w, то из выражения (3) получим соотношения для поверхностного сопротивления:

где R_ — поверхностное сопротивление [Ом/] (Ом на квадрат). Другими словами, поверхностное сопротивление представляет собой сопротивление квадратного участка поверхности материала толщиной d. Причем оно не зависит от величины сторон этого квадрата. Понятие поверхностного сопротивления также применимо и для неоднородно легированных слоев. С помощью данного параметра можно определить исходное качество материала, выявить проблемы технологического процесса при проведении межоперационного контроля отдельных слоев, а также осуществить выходной контроль качества материала.

Методы измерения

На сегодняшний день существуют два основных метода измерения поверхностного сопротивления:

четырехзондовый метод Кельвина;
бесконтактный вихретоковый метод.

Вихретоковый метод предполагает взаимодействие образца с электромагнитным полем, которое формируется генератором (как правило, это индуктивная катушка). Возбуждаемые в образце вихревые токи в свою очередь создают электромагнитное поле, которое действует на индуктивную катушку, изменяя ее полное электрическое сопротивление (РИС 2). Таким образом можно определить поверхностное сопротивление образцов. Преимуществами данного метода являются отсутствие контакта с исследуемым образцом, высокая пропускная способность и высокое разрешение. В качестве недостатков можно отметить невысокую точность измерений (погрешность ~10 %) и малый диапазон измерения сопротивления — этот метод преимущественно используется для проводящих образцов.

Поэтому оборудование, построенное на данном принципе, применяется в основном для in-line контроля при больших объемах производства.

Четырехзондовый метод Кельвина предполагает использование специальной измерительной головы с четырьмя иглами (РИС 3). Через крайние иглы (1 и 4) течет измерительный ток, через иглы 2 и 3 выполняется измерение напряжения с образца. Все иглы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Данный метод позволяет значительно расширить диапазон измерения в область малых значений сопротивления за счет использования четырехпроводной схемы подключения и отсутствия падения напряжения на измерительных кабелях. Кроме того, он также может применяться для диэлектрических материалов с высоким значением сопротивления (~ МОм). Точность измерений данным методом может быть лучше ±1 %, а воспроизводимость ±0,1 %.

К основным недостаткам данного метода относятся:

наличие непосредственного контакта с образцом: иглы измерительной головы могут оставлять царапины или проколы измеряемого слоя;
нагрев образца вследствие протекания измерительного тока;
изменение расстояния между иглами измерительной головы вследствие её износа;
термо-ЭДС из-за неидеальности контактов и неоднородности образца.

Эти недостатки могут быть устранены с помощью некоторых методик, которые мы рассмотрим отдельно более подробно:

Повреждение образца можно минимизировать путем подбора механических параметров измерительной головы, таких как радиус закругления и усилие прижатия игл. К примеру, при измерении параметров кремниевых пластин оптимальным вариантом будет использование диаметра закругления игл 40 мкм, а усилия прижатия 200 г. Это связано с необходимостью создания надежного электрического контакта при наличии естественного слоя окисла. При проведении тестирования более мягких материалов, например ITO, желательно использовать иглы с большим радиусом закругления (500 мкм) и меньшим усилием прижатия (25 г).
Для уменьшения нагрева образца рекомендуется использовать импульсный режим измерения и такой уровень измерительного тока, который не позволит существенно разогреть образец за время измерения. На практике выбор величины тока обусловлен чувствительностью измерителя напряжения либо точностью источника тока. Как правило, большинство измерителей способны точно регистрировать сигналы порядка мВ. Поэтому для материалов, поверхностное сопротивление которых лежит в диапазоне от единиц Ом/ до сотен кОм/, существует эмпирическое правило устанавливать измерительный ток такой величины, которая создаст падение напряжения на внутренних иглах от 7 до 15 мВ. Однако в случае проводящих материалов (мОм/ и менее) достичь указанного падения напряжения можно только при использовании довольно большого тока, что провоцирует нагрев образца. При измерении же высокорезистивных материалов (МОм/ и более) напряжение в несколько мВ требует протекания тока величиной порядка нА, который может быть искажен внешними электромагнитными наводками. Оба пограничных варианта решаются по-разному в зависимости от тестируемого материала. Однако обобщенное правило для любого случая — это выбирать ток, который одновременно обеспечит наибольшее падение напряжения между иглами и не создаст значительного разогрева образца.
Для тонкого образца формула для расчета поверхностного сопротивления в общем случае выглядит следующим образом:

где V₂₃ — напряжение между иглами 2 и 3, I₁₄ — измерительный ток.

В данной формуле нет параметра, отвечающего за расстояние между иглами, — он сокращается, если этот параметр одинаков для всех игл. Поэтому если в ходе эксплуатации измерительной головы расстояние между иглами со временем изменяется, то это значительно влияет на результат измерения. Более того, ни один изготовитель измерительных голов не может обеспечить одинаковое расстояние между иглами с учетом того, что они являются подпружиненными, из-за чего фактическое расстояние в момент контактирования может меняться. В этом случае согласно ГОСТу 24392-80 и ASTM F84-99 необходимо провести замер реального расстояния между иглами в момент контакта. Для этого осуществляется серия контактов с образцом и проводятся замеры фактического расстояния между иглами по следам игл на поверхности образца. Полученная информация позволяет рассчитать эффективное значение межзондового расстояния и увеличить точность измерения. Такого рода измерения необходимо проводить время от времени, чтобы понимать текущее состояние измерительной головы. Более того, сама система перемещения головы должна обеспечивать строго перпендикулярное расположение игл на образце, исключая латеральное перемещение по образцу и его царапание, как показано на РИС 4в.

Для получения более достоверных результатов при измерении распределения поверхностного сопротивления по поверхности пластины часто прибегают к использованию одной из разновидностей четырехзондового метода — метода самокомпенсации геометрических эффектов (ASTM F1529). Этот метод имеет следующие преимущества:

снижение влияния краевых эффектов до 0,1 % по сравнению с измерениями в центре;
не требуется информация о диаметре образца и точных координатах размещения измерительной головы на образце: поправочный коэффициент непосредственно рассчитывается с помощью двух схем измерения, представленных на РИС 5.
процедуру измерения расстояния между иглами можно исключить, так как отклонения в расположении игл некритичны, как в традиционном методе измерения.

Таким образом можно нивелировать негативное влияние износа измерительной головы.

Как известно, термо-ЭДС (VTEMF) возникает при контакте двух разнородных материалов, которые имеют разную температуру. Данное явление часто наблюдается при контакте измерительной головы и исследуемого образца. Более того, сам измеритель напряжения может иметь некоторое смещение относительно нуля (Vof). Оба этих эффекта приводят к появлению ошибки при измерениях. Чтобы ее исключить, в каждой точке на образце проводят два измерения с противоположными направлениями тока: сначала измеряют сопротивления при протекании тока от первой иглы к четвертой, а затем от четвертой к первой. Полученные два значения поверхностного сопротивления используются для нахождения среднего значения, которое исключает термо-ЭДС и смещение измерителя напряжения, поскольку обе эти величины не изменяются при смене направления тока. В итоге среднее значение поверхностного сопротивления рассчитывается по формуле:

Более подробно данную методику демонстрирует РИС 6.

Поверхностное сопротивление эпитаксиальных, легированных, диффузионных или осажденных пленок позволяет определить качество технологического процесса. Однородность характеристик слоя на поверхности подложки показывает расхождение параметров конечных кристаллов, взятых в разных местах на пластине. Именно поэтому очень важно иметь возможность строить карты распределения поверхностного сопротивления по всей поверхности образца. Традиционный четырехзондовый метод и метод самокомпенсации геометрических эффектов успешно справляются с этой задачей и являются наиболее распространенными способами, которые реализованы на сегодняшний день во множестве различных установок от разных производителей. Ниже мы рассмотрим основные типы установок и важные особенности, которые позволяют провести корректные и точные измерения электрофизических параметров образцов.

Измерительные комплексы

В советское время наиболее популярным был прибор ИУС-3 (РИС 7а). Данный прибор включает в себя четырехзондовую голову, способную плавно опускаться за счет своей тяжести. Встроенный источник-измеритель проводит измерение поверхностного сопротивления, которое может быть использовано для расчета удельного сопротивления в случае однородного образца. Основным недостатком такой системы является измерительная голова, которая в силу отсутствия на тот момент технологии подпружиненных пробников была реализована на плоских пружинах (РИС 7б). Изза этого головы быстро приходили в негодность, и на данный момент такие системы требуют замены в связи с отсутствием производства расходных элементов.

Однако современные технологии позволили создать более конкурентное решение, способное выполнять порядка миллиона контактирований с воспроизводимостью 20 мкм. На сегодняшний день компания Остек-Электро освоила производство измерительных голов для измерения поверхностного и удельного сопротивления четырехзондовым методом (РИС 8). Благодаря собственному производству такие параметры головы, как усилие прижатия, расстояние между иглами и радиус закругления игл могут быть подобраны под конкретные исследуемые материалы. В качестве игл используются надежные подпружиненные пробники от немецкой компании Ingun. Технология монтажа пробников предусматривает их установку в посадочную гильзу, исключающую люфт и латеральное перемещение иглы во время контакта. Такие измерительные головы также успешно применяются в автоматических установках.

В качестве преемника установки ИУС-3 ООО «Остек-Электро» успешно поставляет собственную разработку ИУС-7 (РИС 9). Установка содержит высокоточный источник-измеритель Keithley серии 2400 с базовой погрешностью 0,012 % (внесен в Госреестр СИ), ручное контактирующее устройство с возможностью плавной регулировки усилия прижатия и быстрой замены измерительной головы, персональный компьютер с программным обеспечением «Кристалл» (РИС 10). Программное обеспечение позволяет учесть конкретные размеры образца и рассчитать необходимые поправочные коэффициенты согласно стандарту ASTM F84-99. Функция автоматического протоколирования сохраняет измеренные данные с привязкой к месту измерения на образце и выводит всю необходимую статистику в отчете. Автоматическая подстройка тока исключает инжекцию неосновных носителей заряда в образец и нагрев образца во время измерения.

При необходимости установка может быть оснащена термостабилизированным столом. Данный программно-аппаратный комплекс полностью закрывает вопрос проведения измерений в ручном режиме.

Как уже было сказано ранее, для оценки качества технологического процесса необходимо получить распределение удельного и поверхностного сопротивления на всей поверхности образца. В этом случае требуются автоматические установки, способные перемещать измерительную голову либо стол и проводить измерения по заранее созданному рецепту без участия оператора. Установка SF-P1500 (РИС 11), разработанная ООО «Остек-Электро» совместно с тайваньской компанией Pomme Technologies, способна проводить измерения распределения поверхностного и удельного сопротивления в том числе методом самокомпенсации геометрических эффектов.

Образец располагается на столе c вакуумным прижимом. Перемещение измерительной головы по поверхности образца осуществляется с помощью прецизионных приводов. Важным здесь является надежный и воспроизводимый контакт с образцом, так как это напрямую связано с точностью измерений: прохождение игл сквозь исследуемый слой вследствие чрезмерного прижатия может привести к получению ошибочных измерений и повреждению самого образца. Кроме высокоточного перемещения требуется также изолировать образец от внешних вибраций. Для этих целей используется специальное виброизоляционное основание на воздушных подушках.

Фотопроводимость и фотоэффект могут значительно влиять на результаты измерений при работе с высокорезистивными полупроводниковыми слоями. Чтобы исключить влияние этих эффектов, образец располагается внутри камеры, которая ослабляет воздействие света и внешних электромагнитных полей. Кроме того, все измерительные кабели экранированы и расположены отдельно от кабелей питания.

В программном обеспечении с русскоязычным интерфейсом оператор создает тестовый рецепт, в котором указывает необходимое количество точек на образце, величину измерительного тока, температуру стола и т. д. Затем установка в автоматическом режиме производит измерения согласно рецепту и рассчитывает удельное и поверхностное сопротивление в соответствии со стандартами ASTM и SEMI. Полученные данные подвергаются статистической обработке. Результат измерений представляется в виде таблицы или как 3D/2D-диаграмма (РИС 12).

Помимо измерения удельного и поверхностного сопротивления установка SF-P1500 имеет опцию встроенного термостатирующего стола. Температурный диапазон может быть подобран в зависимости от решаемой задачи. С помощью этой опции удается замерить не только удельное и поверхностное сопротивление, но и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который позволяет получить дополнительную информацию об образце при различных температурах.

С точки зрения метрологии как ручные, так и полуавтоматические установки являются комплексным средством измерения, которое состоит из источника-измерителя, соединительных кабелей и измерительной головы. Поэтому даже если источник-измеритель внесен в Госреестр СИ, необходимо непосредственно убедиться, что результаты измерений не искажаются наводками в кабелях или неправильным расположением игл на образце. Это возможно с помощью использования стандартных образцов. Желательно, чтобы стандартный образец как можно больше соответствовал по характеристикам реальным образцам, на которых проводятся измерения. По результатам аттестации на каждый образец выдается сертификат, который подтверждает его электрофизические параметры в течении определенного срока. После этого срока образец должен пройти периодическую аттестацию. ООО «Остек-Электро» совместно с российскими предприятиями изготавливает и проводит аттестацию стандартных образцов для установок по измерению удельного и поверхностного сопротивления. При наличии такого образца можно соотнести результаты измерения на установке с аттестационными данными и сделать выводы относительно правильности измерений. Более того, при использовании термостабилизирующего стола возникает дополнительный источник погрешности, связанный с температурой самого образца: так как образец обладает толщиной, то верхний его слой всегда будет иметь отличную от стола температуру. В этом случае используется специальный резистор, изготовленный на теплопроводящей подложке, имитирующей подложку исследуемого образца (РИС 13). Его аттестация проходит в камере тепла-холода, где исключается наличие неравномерного нагрева. После этого терморезистор располагается непосредственно на столе и производятся измерения ТКС с помощью установки. Сопоставив полученные результаты измерения ТКС в камере тепла-холода и на термостатирующем столе, можно оценить влияние градиента температуры по толщине образца и точность установки температуры стола на результаты измерения.

Выводы

Несмотря на кажущуюся простоту четырехзондового метода измерения удельного и поверхностного сопротивлений возникает множество трудностей при его реализации на практике. Мы рассмотрели основные моменты, на которые стоит обратить внимание при выборе оборудования, а также способы оценки погрешности результатов измерения. Однако при работе с определенными материалами могут возникать дополнительные нежелательные затруднения. В этом случае перед выбором конкретной установки рекомендуется провести реальные измерения, на основании которых подобрать обеспечивающую достоверные измерения конфигурацию. Такой подход позволит сэкономить и деньги, и время.

ООО «Остек-Электро» обладает многолетним опытом в поставке программно-аппаратных комплексов для измерения удельного и поверхностного сопротивлений: начиная от собственной разработки и сборки измерительных голов и заканчивая написанием программного обеспечения для автоматических установок. Компания имеет необходимое оборудование в своем демонстрационном зале, что позволяет увидеть и провести замеры на реальных образцах. Высококвалифицированные инженеры помогут подобрать необходимые опции или разработать необходимые узлы непосредственно под конкретные требования. Именно такой подход позволит безошибочно найти лучшее решение, особенно для нестандартных задач.

Основные операции, уход и обслуживание, а также расширенное устранение неисправностей для квалифицированных специалистов

Вы изучили измерения напряжения и тока, но вы обнаружите, что измерения сопротивления разными способами. Сопротивление измеряется при выключенном питании цепи. Омметр пропускает собственный ток через неизвестное сопротивление, а затем измеряет этот ток, чтобы обеспечить считывание значения сопротивления.

Роль батареи

Омметр, несмотря на то, что он считывает сопротивление, по сути остается устройством для измерения тока.Омметр создается из измерителя постоянного тока путем добавления группы резисторов (называемых резисторами умножения ) и внутренней батареи. Батарея обеспечивает ток, который в конечном итоге измеряется измерителем. По этой причине используйте омметр только на обесточенных цепях .

В процессе измерения сопротивления щупы вставляются в гнезда измерителя. Затем провода присоединяются к концам любого сопротивления, которое необходимо измерить. Поскольку ток может протекать в любом направлении через чистое сопротивление, полярность подключения выводов измерителя не требуется.Батарея измерителя пропускает ток через неизвестное сопротивление, внутренние резисторы измерителя и измеритель тока.

Омметр разработан таким образом, что он показывает 0 Ом, когда измерительные провода соединены вместе (нулевое внешнее сопротивление). Измеритель показывает бесконечное (I) сопротивление или превышение предельного (OL) сопротивления, когда провода остаются открытыми. Когда между выводами помещается сопротивление, показания увеличиваются в зависимости от того, сколько тока это сопротивление позволяет протекать.

Для экономии заряда батареи никогда не следует оставлять омметр включенным для измерения сопротивления, когда он не используется.Поскольку ток, доступный от измерителя, зависит от состояния заряда батареи, для запуска цифровой мультиметр должен быть настроен на ноль. Для этого может потребоваться не более чем проверка соприкосновения двух щупов друг с другом.

На рис. 8 показано, как измеряются сопротивления.

Примечание:
1000 Ом = 1 кОм
1000000 Ом = 1 МОм

Рисунок 8: Использование цифрового мультиметра для измерения сопротивления

Отключить питание цепи.
Подключите черный щуп к общему входному разъему.Подключите красный или желтый провод к входному гнезду сопротивления.
Выберите настройку сопротивления.
Коснитесь наконечниками щупов компонента или участка цепи.
Просмотрите показания и запишите единицы измерения, ом, кило или мегом.

Процедуры измерения сопротивления

Для измерения сопротивления выполните следующие действия:

Перед началом испытаний технический специалист всегда должен знать, каких результатов следует ожидать, основываясь на технических характеристиках производителя, паспортной табличке, законе Ома и законе Кирхгофа.Слепое тестирование опасно и контрпродуктивно.
Выключите питание и убедитесь, что измеряемая цепь «не работает», используя метод тестирования T3 и процедуры измерения напряжения. Обязательно используйте СИЗ, поскольку мы всегда предполагаем, что цепь находится под напряжением, пока не будет доказано обратное.
Удалите или изолируйте проверяемый компонент.
Вставьте измерительные щупы в соответствующие гнезда для пробников, Общий и Ω. Обратите внимание, что используемые гнезда могут быть теми же, что и для измерения вольт.
Выберите функцию измерения сопротивления, повернув функциональный переключатель в положение измерения сопротивления.Начните с самого низкого значения.
Соедините щупы вместе, чтобы проверить провода, соединения и срок службы батареи. Измеритель должен показывать нулевое или очень маленькое сопротивление тестовых проводов. Когда провода разнесены, на измерителе должен отображаться OL или I, в зависимости от производителя.
Подсоедините концы щупов к разрыву в компоненте или участке цепи, для которого вы хотите определить сопротивление. Если вы получили OL (превышение предела), переключитесь на следующую максимальную настройку.
Просмотрите показания на дисплее. Обязательно укажите единицу измерения.
Выключите глюкометр после завершения тестирования, чтобы продлить срок службы батареи.

Видео: Измерение сопротивления

Ом (Ом) Преобразование единиц электрического сопротивления

Ом – это единица измерения электрического сопротивления. Используйте один из приведенных ниже калькуляторов преобразования, чтобы преобразовать в другую единицу измерения, или прочтите, чтобы узнать больше об омах.

Калькулятор преобразования

Ом

Выберите единицу электрического сопротивления, в которую нужно преобразовать.

Единицы СИ

Единицы измерения сантиметр – грамм – секунда

Ом Определение и использование

Ом – это сопротивление между двумя точками электрического проводника, пропускающего ток в один ампер, когда разность потенциалов составляет один вольт.^[1]

Ом – это производная единица измерения электрического сопротивления в системе СИ в метрической системе. Ом можно обозначить как Ом ; например, 1 Ом можно записать как 1 Ом.

Закон Ома гласит, что ток между двумя точками проводника пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Используя закон Ома, можно выразить сопротивление в омах как выражение, используя ток и напряжение.

R _Ом = В _В I _A

Сопротивление в омах равно разности потенциалов в вольтах, деленной на ток в амперах.

Предпосылки и происхождение

Ом назван в честь немецкого физика Георга Симона Ома, открывшего закон Ома. Ом используется с конца 1800-х годов, хотя его определение несколько раз менялось.

Измерение сопротивления

Ом Таблица преобразований

Общие значения сопротивления и эквивалентные измерения электрического сопротивления в британской и метрической системе
Ом	наноом	микроом	миллиом	килоом	мегаом	гигаомс	statohms	abohms
1 Ом	1000000000 нОм	1000000 мкОм	1000 мОм	0.001 кОм	0,000001 МОм	0,000000001 ГОм	0,0000000000011127 статОм	1,000,000,000 abΩ
2 Ом	2 000 000 000 нОм	2 000 000 мкОм	2000 мОм	0.002 кОм	0,000002 МОм	0,000000002 ГОм	0,0000000000022253 статОм	2,000,000,000 abΩ
3 Ом	3 000 000 000 нОм	3 000 000 мкОм	3000 мОм	0.003 кОм	0,000003 МОм	0,000000003 ГОм	0,000000000003338 стат.Ом	3,000,000,000 abΩ
4 Ом	4 000 000 000 нОм	4 000 000 мкОм	4000 мОм	0.004 кОм	0,000004 МОм	0,000000004 ГОм	0,0000000000044506 статОм	4,000,000,000 abΩ
5 Ом	5 000 000 000 нОм	5 000 000 мкОм	5000 мОм	0.005 кОм	0,000005 МОм	0,000000005 ГОм	0,0000000000055633 статОм	5,000,000,000 abΩ
6 Ом	6 000 000 000 нОм	6 000 000 мкОм	6000 мОм	0.006 кОм	0,000006 МОм	0,000000006 ГОм	0,0000000000066759 статОм	6,000,000,000 abΩ
7 Ом	7 000 000 000 нОм	7 000 000 мкОм	7000 мОм	0.007 кОм	0,000007 МОм	0,000000007 ГОм	0,0000000000077886 статОм	7,000,000,000 abΩ
8 Ом	8,000,000,000 нОм	8 000 000 мкОм	8000 мОм	0.008 кОм	0,000008 МОм	0,000000008 ГОм	0,0000000000089012 стат.	8,000,000,000 abΩ
9 Ом	9 000 000 000 нОм	9 000 000 мкОм	9000 мОм	0.009 кОм	0,000009 МОм	0,000000009 ГОм	0,000000000010014 статОм	9,000,000,000 abΩ
10 Ом	10 000 000 000 нОм	10 000 000 мкОм	10000 мОм	0.01 кОм	0,00001 МОм	0,00000001 ГОм	0,000000000011127 статОм	10,000,000,000 abΩ
11 Ом	11 000 000 000 нОм	11 000 000 мкОм	11000 мОм	0.011 кОм	0,000011 МОм	0,000000011 ГОм	0,000000000012239 статОм	11,000,000,000 abΩ
12 Ом	12 000 000 000 нОм	12 000 000 мкОм	12000 мОм	0.012 кОм	0,000012 МОм	0,000000012 ГОм	0,000000000013352 статОм	12 000 000 000 abΩ
13 Ом	13000000000 нОм	13 000 000 мкОм	13000 мОм	0.013 кОм	0,000013 МОм	0,000000013 ГОм	0,000000000014464 статОм	13000000000 abΩ
14 Ом	14 000 000 000 нОм	14 000 000 мкОм	14000 мОм	0.014 кОм	0,000014 МОм	0,000000014 ГОм	0,000000000015577 статОм	14 000 000 000 abΩ
15 Ом	15 000 000 000 нОм	15 000 000 мкОм	15000 мОм	0.015 кОм	0,000015 МОм	0,000000015 ГОм	0,00000000001669 статОм	15 000 000 000 abΩ
16 Ом	16 000 000 000 нОм	16 000 000 мкОм	16000 мОм	0.016 кОм	0,000016 МОм	0,000000016 ГОм	0,000000000017802 стат.	16 000 000 000 abΩ
17 Ом	17000000000 нОм	17 000 000 мкОм	17000 мОм	0.017 кОм	0,000017 МОм	0,000000017 ГОм	0,000000000018915 стат.	17000000000 abΩ
18 Ом	18 000 000 000 нОм	18 000 000 мкОм	18000 мОм	0.018 кОм	0,000018 МОм	0,000000018 ГОм	0,000000000020028 стат.	18000000000 abΩ
19 Ом	19 000 000 000 нОм	19 000 000 мкОм	19000 мОм	0.019 кОм	0,000019 МОм	0,000000019 ГОм	0,00000000002114 статОм	19 000 000 000 abΩ
20 Ом	20,000,000,000 нОм	20 000 000 мкОм	20000 мОм	0.02 кОм	0,00002 МОм	0,00000002 ГОм	0,000000000022253 статОм	20,000,000,000 abΩ

Возможно, вам пригодятся и другие наши электрические калькуляторы.

Ссылки

Международное бюро мер и весов, Международная система единиц, 9-е издание, 2019 г., https: // www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9.pdf

Как измерить сопротивление с помощью цифрового мультиметра

Зачем измерять сопротивление? Чтобы определить состояние цепи или компонента. Чем выше сопротивление, тем меньше ток, и наоборот.

Как правило, сопротивление компонентов, используемых для цепей управления (таких как переключатели и контакты реле), вначале очень низкое и со временем увеличивается из-за таких факторов, как износ и грязь. Нагрузки, такие как двигатели и соленоиды, со временем уменьшаются в сопротивлении из-за пробоя изоляции и попадания влаги.

Для измерения сопротивления:
1. Выключите питание цепи.

Если в цепи есть конденсатор, разрядите конденсатор перед снятием показаний сопротивления.

2. Поверните циферблат цифрового мультиметра на сопротивление, или ом, которое часто разделяет точку на шкале с одним или несколькими другими режимами тестирования / измерения (целостность цепи, емкость или диод; см. Рисунок ниже).

На дисплее должно отображаться OLΩ, потому что в режиме сопротивления, даже до подключения измерительных проводов к компоненту, цифровой мультиметр автоматически начинает измерение сопротивления.
На дисплее может появиться символ МОм, потому что сопротивление открытых (неподключенных) измерительных проводов очень велико.
Когда выводы подключены к компоненту, цифровой мультиметр автоматически использует режим автоматического выбора диапазона для настройки наилучшего диапазона.
Нажатие кнопки диапазона позволяет технику вручную установить диапазон.
Наилучшие результаты будут достигнуты, если проверяемый компонент будет удален из цепи. Если компонент оставить в цепи, на показания могут повлиять другие компоненты, параллельные проверяемому компоненту.

3. Сначала вставьте черный измерительный провод в разъем COM.
4. Затем вставьте красный провод в гнездо VΩ.

Когда закончите, снимите провода в обратном порядке : сначала красный, затем черный.

5. Подключите измерительные провода к тестируемому компоненту.

Убедитесь, что контакт между измерительными проводами и цепью хороший.

Совет: Для измерений очень низкого сопротивления используйте относительный режим (REL; см. Пункт 11).Он также может называться нулевым или дельта-режимом (Δ). Он автоматически вычитает сопротивление измерительных проводов – обычно от 0,2 Ом до 0,5 Ом. В идеале, если измерительные провода соприкасаются (закорочены), на дисплее должно отображаться 0 Ом.

Другие факторы, которые могут повлиять на показания сопротивления: посторонние вещества (грязь, припой, масло), контакт тела с металлическими концами измерительных проводов или параллельные цепи. Человеческое тело становится параллельным путем сопротивления, снижая общее сопротивление цепи. Таким образом, не прикасайтесь к металлическим частям измерительных проводов, чтобы избежать ошибок.

6. Прочтите результат измерения на дисплее.
7. По окончании выключите мультиметр, чтобы предотвратить разряд батареи.

Расширенные возможности цифрового мультиметра

8. Нажмите кнопку RANGE, чтобы выбрать конкретный фиксированный диапазон измерения.

Обязательно обратите внимание на сигнализатор (например, K или M) после измерения на дисплее.

9. Нажмите кнопку HOLD, чтобы зафиксировать стабильное измерение – его можно будет просмотреть позже.
10. Нажмите кнопку MIN / MAX, чтобы зафиксировать минимальное и максимальное значение.

Мультиметр издает звуковой сигнал каждый раз, когда записывается новое значение.

11. Нажмите относительную кнопку (REL), чтобы установить мультиметр на определенное эталонное значение.

Отображаются измерения выше и ниже эталонного значения.

Анализ измерения сопротивления

Значимость показаний сопротивления зависит от тестируемого компонента. Как правило, сопротивление любого компонента меняется со временем и от компонента к компоненту. Незначительные изменения сопротивления обычно не критичны, но могут указывать на закономерность, на которую следует обратить внимание.Например, когда сопротивление нагревательного элемента увеличивается, ток, проходящий через элемент, уменьшается, и наоборот. См. Диаграмму ниже.

При работе с печатной платой может потребоваться снять один из выводов резистора с платы, чтобы измерить правильное сопротивление резистора. Измерение сопротивления, отображаемое цифровым мультиметром, представляет собой полное сопротивление на всех возможных путях между щупами измерительных проводов. При измерении сопротивления компонента, входящего в цепь, необходимо соблюдать осторожность.

Сопротивление всех компонентов, соединенных параллельно с проверяемым компонентом, влияет на показания сопротивления, обычно понижая его. Всегда проверяйте электрическую схему на наличие параллельных путей.

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра , автор – Глен А. Мазур, American Technical Publishers.

Связанные ресурсы

Как пользоваться мультиметром

Добавлено в избранное Любимый 59

Измерение сопротивления

Нормальные резисторы имеют цветовую маркировку.Если вы не знаете, что они означают, ничего страшного! Существует множество простых в использовании онлайн-калькуляторов. Однако, если вы когда-нибудь окажетесь без доступа в Интернет, мультиметр очень удобен для измерения сопротивления.

Выберите случайный резистор и установите на мультиметре значение 20 кОм. Затем прижмите щупы к ножкам резистора с таким же усилием, как при нажатии клавиши на клавиатуре.

Измеритель покажет одно из трех значений: 0,00 , 1 или фактическое значение резистора .

В этом случае измеритель показывает 0,97, что означает, что этот резистор имеет значение 970 Ом или около 1 кОм (помните, что вы находитесь в режиме 20 кОм или 20000 Ом, поэтому вам нужно переместить десятичную запятую на три разряда вправо или 970 Ом. ).
Если мультиметр показывает 1 или отображает OL , значит, он перегружен. Вам нужно будет попробовать более высокий режим, такой как режим 200 кОм или режим 2 МОм (мегаом). В этом нет ничего страшного, это просто означает, что необходимо отрегулировать ручку диапазона.
Если мультиметр показывает 0,00 или почти ноль, то вам нужно понизить режим до 2 кОм или 200 Ом .

Помните, что многие резисторы имеют допуск 5%. Это означает, что цветовой код может указывать на 10 000 Ом (10 кОм), но из-за несоответствий в производственном процессе резистор 10 кОм может быть от 9,5 кОм или до 10,5 кОм. Не волнуйтесь, он отлично подойдет как подтягивающий или общий резистор.

Давайте опустим счетчик до следующего минимального значения, 2 кОм.Что просходит?

Не так много изменилось. Поскольку этот резистор (1 кОм) меньше 2 кОм, он все равно отображается на дисплее. Однако вы заметите, что после десятичной запятой есть еще одна цифра, что дает нам немного более высокое разрешение при чтении. А как насчет следующего минимального значения?

Теперь, так как 1k & ohm; больше 200 Ом, мы достигли максимального значения счетчика, и он сообщает вам, что он перегружен и вам нужно попробовать установить более высокое значение.

Как показывает практика, резистор менее 1 Ом можно встретить редко. Помните, что измерение сопротивления не идеально. Температура может сильно повлиять на показания. Кроме того, измерение сопротивления устройства, когда оно физически установлено в цепи, может быть очень сложной задачей. Окружающие компоненты на печатной плате могут сильно повлиять на показания.

← Предыдущая страница
Измерение напряжения

FAQs: Руководство по измерению сопротивления

При измерении сопротивления точность – это все.Это руководство – это то, что мы знаем о достижении максимально возможного качества измерений.

Индекс

Введение в измерение сопротивления
Приложения
Сопротивление
Принципы измерения сопротивления
Способы 4-х клеммного подключения
Возможные ошибки измерения
Выбор подходящего инструмента
Примеры применения
Полезные формулы и диаграммы
Узнать больше

1.Введение

Измерение очень больших или очень малых величин всегда затруднено, и измерение сопротивления не является исключением. При значениях выше 1 ГОм и ниже 1 Ом возникают проблемы с измерением.

Cropico – мировой лидер в области измерения низкого сопротивления; мы производим широкий ассортимент омметров низкого сопротивления и принадлежностей, которые подходят для большинства измерительных приложений. В этом справочнике дается обзор методов измерения низкого сопротивления, объясняются распространенные причины ошибок и способы их предотвращения.Мы также включили полезные таблицы с характеристиками проводов и кабелей, температурными коэффициентами и различными формулами, чтобы вы могли сделать наилучший выбор при выборе измерительного прибора и техники измерения. Мы надеемся, что вы найдете это руководство ценным дополнением к вашему набору инструментов.

2. Заявки

Производители компонентов
Резисторы, катушки индуктивности и дроссели – все должны убедиться, что их продукция соответствует указанному допуску по сопротивлению, окончанию производственной линии и контролю качества.

Производители переключателей, реле и соединителей
Требуется проверка того, что контактное сопротивление ниже установленных пределов. Это может быть достигнуто в конце тестирования производственной линии, обеспечивая контроль качества.

Производители кабелей
Необходимо измерять сопротивление медных проводов, которые они производят, слишком высокое сопротивление означает, что токонесущая способность кабеля снижается; слишком низкое сопротивление означает, что производитель слишком великодушен к диаметру кабеля, используя больше меди, чем ему нужно, что может быть очень дорогостоящим.

Установка и обслуживание силовых кабелей, распределительных устройств и устройств РПН
Они требуют, чтобы кабельные соединения и контакты переключателя имели минимально возможное сопротивление, что позволяет избежать чрезмерного нагрева соединения или контакта, плохого соединения кабеля или контакта переключателя. вскоре выходят из строя из-за этого нагревающего эффекта. Регулярное профилактическое обслуживание с регулярными проверками сопротивления обеспечивает максимально возможный срок службы.

Производители электродвигателей и генераторов
Требуется определить максимальную температуру, достигаемую при полной нагрузке.Для определения этой температуры используется температурный коэффициент медной обмотки. Сопротивление сначала измеряется при холодном двигателе или генераторе, то есть при температуре окружающей среды, затем устройство работает с полной нагрузкой в течение определенного периода времени, а сопротивление измеряется повторно. По изменению значения сопротивления можно определить внутреннюю температуру двигателя / генератора. Наши омметры также используются для измерения отдельных катушек обмотки двигателя, чтобы убедиться в отсутствии коротких или разомкнутых витков цепи и в том, что каждая катушка сбалансирована.

Автомобильная промышленность
Требование к измерению сопротивления сварочных кабелей для роботов, чтобы гарантировать, что качество сварки не ухудшается, т.

Производители предохранителей
Для контроля качества и измерения сопротивления соединений на самолетах и военных транспортных средствах необходимо обеспечить, чтобы все оборудование, установленное на самолетах, было электрически подключено к раме, включая оборудование камбуза.Те же требования предъявляются к танкам и другой военной технике. Производители и пользователи больших электрических токов – все должны измерять распределение сопротивления соединений, сборных шин и соединителей с электродами для гальваники.

Железнодорожные коммуникации
Включая трамваи и подземные железные дороги (Метро) – для измерения соединений силовых кабелей распределения, включая сопротивление стыков рельсовых путей, поскольку рельсы часто используются для передачи информации.

3.Сопротивление

Закон Ома V = I x R (Вольт = ток x сопротивление). Ом (Ом) – это единица электрического сопротивления, равная сопротивлению проводника, в котором ток в один ампер создается потенциалом в один вольт на его выводах. Закон Ома, названный в честь его первооткрывателя, немецкого физика Георга Ома, является одним из важнейших основных законов электричества. Он определяет соотношение между тремя фундаментальными электрическими величинами: током, напряжением и сопротивлением. Когда напряжение подается на цепь, содержащую только резистивные элементы, ток течет в соответствии с законом Ома, который показан ниже.

4. Принципы измерения сопротивления

Амперметр Метод вольтметра
Этот метод восходит к основам. Если мы используем аккумулятор в качестве источника напряжения, вольтметр для измерения напряжения и амперметр для измерения тока в цепи, мы можем рассчитать сопротивление с разумной точностью. Хотя этот метод может обеспечить хорошие результаты измерения, он не является практическим решением повседневных задач измерения.

Двойной мост Кельвина
Мост Кельвина является разновидностью моста Уитстона, который позволяет измерять низкие сопротивления.Диапазон измерения обычно составляет от 1 мОм до 1 кОм с наименьшим разрешением 1 мкОм. Ограничения моста Кельвина: –

требует ручной балансировки
требуется чувствительный нуль-детектор или гальванометр для определения состояния баланса
измерительный ток должен быть достаточно высоким для достижения достаточной чувствительности

Двойной мост Кельвина обычно заменяют цифровыми омметрами.

Цифровой мультиметр – двухпроводное соединение
Простой цифровой мультиметр можно использовать для более высоких значений сопротивления.Они используют двухпроводной метод измерения и подходят только для измерения значений выше 100 Ом и там, где не требуется высокая точность.

При измерении сопротивления компонента (Rx) через компонент проходит испытательный ток, и измерительный прибор измеряет напряжение на его выводах. Затем измеритель рассчитывает и отображает результирующее сопротивление и называется двухпроводным измерением. Следует отметить, что измеритель измеряет напряжение на своих выводах, а не на компоненте.В результате падение напряжения на соединительных выводах также включается в расчет сопротивления. Измерительные провода хорошего качества будут иметь сопротивление примерно 0,02 Ом на метр. В дополнение к сопротивлению выводов, сопротивление соединения выводов также будет учитываться при измерении, и оно может быть таким же высоким или даже выше, чем сопротивление самих выводов.

При измерении больших значений сопротивления эту дополнительную ошибку сопротивления проводов можно игнорировать, но, как вы можете видеть из приведенной ниже таблицы, ошибка становится значительно выше, когда измеренное значение уменьшается, и совершенно неприемлемо ниже 10 Ом.

ТАБЛИЦА 1

Примеры возможных ошибок измерения

прием	Сопротивление измерительного провода R1 + R2	Сопротивление подключения R3 + R4	Rx, измеренный на клеммах цифрового мультиметра = Rx + R1 + R2 + R3 + R4	Ошибка	Ошибка%
1000 Ом	0,04 Ом	0.04 Ом	1000,08 Ом	0,08 Ом	0,008
100 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	100,08 Ом	0,08 Ом	0,08
10 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	10,08 Ом	0,08 Ом	0,8
1 Ом	0,04 Ом	0.04 Ом	1,08 Ом	0,08 Ом	8
100 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	180 мОм	0,08 Ом	80
10 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	90 мОм	0,08 Ом	800
1 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	81 мОм	0.08 Ом	8000
100 мкОм	0,04 Ом	0,04 Ом	80,1 мкОм	0,08 Ом	8000

Для измерения истинного постоянного тока резистивные омметры обычно используют 4-проводное измерение. Постоянный ток проходит через приемник и внутренний эталон омметра. Затем измеряется напряжение на Rx и внутреннем стандарте, и отношение двух показаний используется для расчета сопротивления.При использовании этого метода ток должен быть стабильным только в течение нескольких миллисекунд, необходимых для того, чтобы омметр сделал оба показания, но для этого требуются две измерительные цепи. Измеряемое напряжение очень мало, и обычно требуется чувствительность измерения мкВ.

В качестве альтернативы используется источник постоянного тока для пропускания тока через Rx. Затем измеряется падение напряжения на Rx и рассчитывается сопротивление. Для этого метода требуется только одна измерительная цепь, но генератор тока должен быть стабильным при всех условиях измерения.

Четырехпроводное соединение
Четырехпроводный метод измерения (Кельвина) предпочтителен для значений сопротивления ниже 100 Ом, и все миллиомметры и микрометры Seaward используют этот метод. Эти измерения производятся с использованием 4 отдельных проводов. 2 провода несут ток, известный как источник или токоподводы, и пропускают ток через Rx. Два других провода, известные как измерительные или потенциальные выводы, используются для измерения падения напряжения на Rx. Хотя в сенсорных выводах будет течь небольшой ток, им можно пренебречь.Таким образом, падение напряжения на измерительных клеммах омметра практически такое же, как падение напряжения на Rx. Этот метод измерения даст точные и последовательные результаты при измерении сопротивлений ниже 100 Ом.

С точки зрения измерения это лучший тип подключения с 4 отдельными проводами; 2 тока (C и C1) и 2 потенциала (P и P1). Токовые провода всегда должны быть размещены за пределами потенциала, хотя точное размещение не критично.Потенциальные провода должны быть подключены точно в тех точках, между которыми вы хотите измерить. Измеренное значение будет между потенциальными точками. Хотя это дает наилучшие результаты измерений, это часто непрактично. Мы живем в несовершенном мире, и иногда приходится идти на небольшие компромиссы. Cropico может предложить ряд практических измерительных решений.

5. Способы 4-х клеммных соединений

Зажимы Кельвина
Зажимы Кельвина аналогичны зажимам типа «крокодил» («Аллигатор»), но каждая челюсть изолирована от другой.Токоподвод подключается к одной челюсти, а потенциальный – к другой. Зажимы Кельвина предлагают очень практичное решение для подключения четырех клемм к проводам, шинам, пластинам и т. Д.

Дуплексные шипы
Ручные шипы предлагают еще одно очень практичное решение для соединения, особенно для листового материала, сборных шин и там, где доступ может быть проблемой. Шип состоит из двух подпружиненных шипов, заключенных в рукоятку. Один всплеск – это текущая связь, а другой – потенциальная или чувственная связь.

Соединение с несколькими выводами
Иногда единственным практическим решением для подключения к Rx является использование выводов в стек. Токоподвод вставляется сзади потенциального вывода. Этот метод дает небольшие ошибки, потому что точка измерения будет там, где потенциальный вывод соединяется с токоподводом. Для измерения образцов из труднодоступных мест это может быть лучшим компромиссным решением.

Кабельные зажимы

При измерении кабелей в процессе производства и в целях контроля качества необходимо поддерживать постоянные условия измерения.Длина образца кабеля обычно составляет 1 метр, и для обеспечения точного измерения длины в 1 метр следует использовать кабельный зажим. Cropico предлагает широкий выбор кабельных зажимов, которые подходят для большинства размеров кабелей. Измеряемый кабель помещается в зажим, а концы кабеля зажимаются в токовых клеммах. Точки потенциального соединения обычно имеют форму ножевых контактов, которые находятся на расстоянии ровно 1 метр друг от друга.

Приспособления и приспособления
При измерении других компонентов, таких как резисторы, предохранители, переключающие контакты, заклепки и т. Д.Невозможно переоценить важность использования испытательного приспособления для фиксации компонента. Это гарантирует, что условия измерения, то есть положение измерительных проводов, одинаковы для каждого компонента, что приведет к последовательным, надежным и значимым измерениям. Приспособления часто должны быть специально разработаны, чтобы соответствовать области применения.

6. Возможные ошибки измерения

Существует несколько возможных источников погрешности измерения, связанной с измерениями низкого сопротивления.Наиболее распространенные из них описаны ниже.

Загрязненные соединения
Как и при любых измерениях, важно убедиться, что подключаемое устройство чистое и не содержит окислов и грязи. Соединения с высоким сопротивлением вызовут ошибки при считывании и могут помешать измерениям. Также следует отметить, что некоторые покрытия и оксиды на материалах являются хорошими изоляторами. Анодирование имеет очень высокое сопротивление и является классическим примером. Обязательно счистите покрытие в точках подключения.Кропикоомметры включают предупреждение об ошибке провода, которое укажет, слишком ли высокое сопротивление соединений.

Слишком высокое сопротивление проводов
Хотя теоретически четырехконтактный метод измерения не зависит от длины проводов, необходимо следить за тем, чтобы сопротивление проводов не было слишком высоким. Потенциальные выводы не являются критическими и обычно могут составлять до 1 кОм, не влияя на точность измерения, но выводы тока имеют решающее значение. Если токоподводы имеют слишком высокое сопротивление, падение напряжения на них приведет к недостаточному напряжению на тестируемом устройстве (тестируемое устройство) для получения разумных показаний.Кропикоомметры проверяют это согласованное напряжение на ИУ и предотвращают выполнение измерения, если оно падает слишком низко. Также имеется предупреждающий дисплей; предотвращение считывания, гарантируя, что не будут выполнены ложные измерения. Если вам нужно использовать длинные измерительные провода, увеличьте диаметр кабелей, чтобы снизить их сопротивление.

Шум измерения
Как и при любом типе измерения низкого напряжения, шум может быть проблемой. Шум создается внутри измерительных проводов, когда они находятся под воздействием изменяющегося магнитного поля или когда провода движутся в этом поле.Чтобы свести к минимуму этот эффект, провода следует делать максимально короткими, неподвижными и идеально защищенными. Компания Cropico понимает, что существует множество практических ограничений для достижения этого идеала, и поэтому разработала схемы в своих омметрах, чтобы минимизировать и устранить эти эффекты. Термическая ЭДС Термоэдс в ИУ, вероятно, является самой большой причиной ошибок при измерениях низкого сопротивления. Сначала мы должны понять, что мы подразумеваем под термоэдс и как она генерируется. Термоэдс – это небольшие напряжения, которые генерируются, когда два разнородных металла соединяются вместе, образуя так называемый спай термопары.Термопара будет генерировать ЭДС в зависимости от материалов, используемых в соединении, и разницы температур между горячим и эталонным или холодным спаем.

Этот эффект термопары приведет к ошибкам в измерениях, если не будут приняты меры для компенсации и устранения этих термоэдс. Микрометры и миллиомметры Cropico устраняют этот эффект, предлагая автоматический режим усреднения для измерения, который иногда называют методом переключения постоянного тока или методом усреднения.Измерение выполняется с током, протекающим в прямом направлении, затем второе измерение выполняется с током в обратном направлении. Отображаемое значение является средним из этих двух измерений. Любая термоэдс в измерительной системе будет добавлена к первому измерению и вычтена из второго; отображаемое результирующее среднее значение исключает или отменяет термоэдс из измерения. Этот метод дает наилучшие результаты для резистивных нагрузок, но не подходит для индуктивных образцов, таких как обмотки двигателя или трансформатора.В этих случаях омметр, вероятно, переключит направление тока до того, как индуктивность будет полностью насыщена, и правильное измеренное значение не будет достигнуто.

Измерение сопротивления соединения 2 сборных шин

Неправильный тестовый ток
Всегда следует учитывать влияние измерительного тока на ИУ. Устройства с небольшой массой или изготовленные из материалов с высоким температурным коэффициентом, таких как тонкие жилы медной проволоки, необходимо измерять с минимальным доступным током, чтобы избежать нагрева.В этих случаях может потребоваться одиночный импульс тока, чтобы вызвать минимальный нагрев. Если ИУ подвергается влиянию термоэдс, тогда подходит метод коммутации тока, описанный ранее. Омметры серии Cropico DO5000 имеют выбираемые токи от 10% до 100% с шагом 1%, а также режим одиночного импульса и, следовательно, могут быть настроены для большинства приложений.

Влияние температуры
Важно знать, что сопротивление большинства материалов будет зависеть от их температуры.В зависимости от требуемой точности измерения может оказаться необходимым контролировать среду, в которой проводятся измерения, таким образом поддерживая постоянную температуру окружающей среды. Это будет иметь место при измерении эталонов сопротивления, которые измеряются в контролируемой лаборатории при 20 ° C или 23 ° C. Для измерений, когда невозможно контролировать температуру окружающей среды, можно использовать функцию ATC (автоматическая температурная компенсация). Датчик температуры, подключенный к омметру, измеряет температуру окружающей среды, и показание сопротивления корректируется до эталонной температуры 20 ° C.Два наиболее распространенных измеряемых материала – это медь и алюминий, и их температурные коэффициенты показаны напротив.

Температурный коэффициент меди (близкая к комнатной температуре) составляет +0,393% на ° C. Это означает, что при повышении температуры на 1 ° C сопротивление увеличится на 0,393%. Алюминий +0,4100% на ° C.

7. Выбор подходящего инструмента

ТАБЛИЦА 2

Типовая таблица технических характеристик прибора

Диапазон	Разрешение	Измерение тока	Точность при 20 ° C ± 5 ° C, 1 год	Температурный коэффициент / o C
60 Ом	10 мОм	1 мА	± (0.15% показания + 0,05% полной шкалы)	40 ppm Rdg + 30 ppm FS
6 Ом	1 мОм	10 мА	± (0,15% показания + 0,05% полной шкалы)	40 ppm Rdg + 30 ppm FS
600 мОм	100 мкОм	100 мА	± (0,15% показания + 0,05% полной шкалы)	40 ppm Rdg + 30 ppm FS
60 мОм	10 мкОм	1A	± (0.15% показания + 0,05% полной шкалы)	40 ppm Rdg + 30 ppm FS
6 мОм	1 мкОм	10A	± (0,2% показания + 0,01% полной шкалы)	40 ppm Rdg + 30 ppm FS
600 мкОм	0,1 мкОм	10A	± (0,2% показания + 0,01% полной шкалы)	40 частей на миллион изобр. + 250 частей на миллион FS

Диапазон:
Максимально возможное значение при этой настройке

Разрешение:
Наименьшее число (цифра), отображаемое для этого диапазона

Измеряемый ток:
Номинальный ток, используемый этим диапазоном

Точность:
Погрешность измерения в диапазоне температур окружающей среды от 15 до 25 ° C

Температурный коэффициент:
Дополнительная возможная погрешность при температуре ниже 15 ° C и выше 25 ° C

При выборе лучшего инструмента для вашего применения следует учитывать следующее: –

Точность лучше описать как неопределенность измерения, которая представляет собой близость согласия между результатом измеренного значения и истинным значением.Обычно он выражается в двух частях, то есть в процентах от показаний плюс процент от полной шкалы. Заявление о точности должно включать применимый температурный диапазон, а также время, в течение которого точность будет оставаться в указанных пределах. Предупреждение: некоторые производители дают очень высокую точность, но это действительно только в течение короткого периода 30 или 90 дней. Все омметры Cropico указывают точность на полный год.

Разрешение – это наименьшее приращение, которое будет отображать измерительный прибор.Следует отметить, что для достижения высокой точности измерения необходимо достаточно высокое разрешение, но высокое разрешение само по себе не означает, что измерение имеет высокую точность.

Пример: Для измерения 1 Ом с точностью 0,01% (± 0,0001) требуется, чтобы измерение отображалось с минимальным разрешением 100 мкОм (1.0001 Ом).

Измеренное значение также может отображаться с очень высоким разрешением, но с низкой точностью, т.е. 1 Ом измеряется с точностью до 1%, но разрешение 100 мкОм будет отображаться как 1.0001 Ом. Единственными значимыми цифрами будут 1.0100, последние две цифры показывают только колебания измеренных значений. Эти колебания могут вводить в заблуждение и подчеркивать любую нестабильность ИУ. Следует выбрать подходящее разрешение, чтобы обеспечить комфортное чтение с дисплея.

Измерение Длина шкалы
Цифровые измерительные приборы отображают измеренное значение с помощью дисплеев с максимальным отсчетом, часто 1999 (иногда обозначается цифрой 3 Ом). Это означает, что максимальное отображаемое значение – 1999 год, а наименьшее разрешение – 1 цифра в 1999 году.При измерении 1 Ом на дисплее отобразится 1.000, разрешение 0,001 мОм. Если мы хотим измерить 2 Ом, нам нужно будет выбрать более высокий диапазон 19,99 Ом полной шкалы, и значение будет отображаться как 2,00 Ом, разрешение 0,01 Ом. Таким образом, вы можете видеть, что желательно иметь большую длину шкалы, чем традиционная шкала 1999 года. Кропикоомметры предлагают длину шкалы до 6000 отсчетов, что дает отображаемое значение 2,000 с разрешением 0,001 Ом.

Выбор диапазона
Выбор диапазона может быть ручным или автоматическим.Хотя автоматический выбор диапазона может быть очень полезным, когда значение Rx неизвестно, измерение занимает больше времени, поскольку прибору необходимо найти правильный диапазон. Для измерений на нескольких одинаковых образцах лучше выбирать диапазон вручную. В дополнение к этому, различные диапазоны инструментов будут измерять с разными токами, которые могут не подходить для тестируемого устройства. При измерении индуктивных образцов, таких как двигатели или трансформаторы, измеренное значение увеличивается по мере насыщения индуктивности до достижения конечного значения.В этих приложениях не следует использовать автоматический выбор диапазона, так как при изменении диапазонов измерительный ток прерывается, и его величина также может быть изменена, а окончательное стабильное показание вряд ли будет достигнуто.

Длина шкалы		1,999	19,99	2,000	20,00	3.000	30,00	4.000	40,000
Показание дисплея
Измеренные значения	1.000	1.000		1.000		1.000		1.000
	2.000	Диапазон до	2,00	2,000		2,000		2.000
	3.000	Диапазон до	3.00	Диапазон до	3,00	3.000		3.000
	4.000	Диапазон до	4,00	Диапазон до	4,00	Диапазон до	4,00	4.000

Температурный коэффициент
Температурный коэффициент измерительного прибора важен, поскольку он может существенно повлиять на точность измерения.Измерительные приборы обычно калибруются при температуре окружающей среды 20 или 23 °. Температурный коэффициент показывает, как на точность измерения влияют колебания температуры окружающей среды.

Величина тока и режим
Выбор прибора с соответствующим измерительным током для конкретного применения очень важен. Например, если нужно измерить тонкую проволоку, то сильный измерительный ток нагреет проволоку и изменит ее значение сопротивления. Медный провод имеет температурный коэффициент 4% на ° C при температуре окружающей среды, поэтому для провода с сопротивлением 1 Ом повышение температуры на 10 ° C увеличит его значение до 10 x 0.004 = 0,04 Ом. Однако в некоторых приложениях используются более высокие токи.

Режим измерения тока также может иметь значение. Опять же, при измерении тонких проводов короткий измерительный импульс тока, а не постоянный ток, минимизирует эффект нагрева. Переключаемый режим измерения постоянного тока также может быть подходящим для устранения ошибок термоэдс, но для измерения обмоток двигателя или трансформаторов импульс тока или коммутируемый постоянный ток не подходят. Постоянный ток необходим для насыщения индуктивности и получения правильного измеренного значения.Автоматическая компенсация температуры При измерении материалов с высоким температурным коэффициентом, таких как медь, значение сопротивления будет увеличиваться с увеличением температуры. Измерения, проведенные при температуре окружающей среды 20 ° C, будут на 0,4% ниже, чем измерения при 30 ° C. Это может ввести в заблуждение при попытке сравнить значения в целях контроля качества. Чтобы избежать этого, некоторые омметры снабжены автоматической температурной компенсацией (ATC). Температура окружающей среды измеряется датчиком температуры, а отображаемое значение сопротивления корректируется с учетом температурных изменений, исходя из показаний до 20 ° C.

Скорость измерения
Скорость измерения обычно не слишком важна, и большинство омметров будут выполнять измерения примерно со скоростью 1 показание в секунду, но в автоматизированных процессах, таких как выбор компонентов и тестирование производственной линии, высокая скорость измерения, до 50 измерений в секунду , может быть желательно. Конечно, при измерении на этих скоростях омметром необходимо дистанционно управлять с помощью компьютера или интерфейсов ПЛК.

Удаленное подключение
Для удаленного подключения может потребоваться интерфейс IEEE-488, RS232 или PLC.Интерфейс IEEE-488 – это параллельный порт для передачи 8 бит (1 байт) информации за один раз по 8 проводам. Его скорость передачи выше, чем у RS232, но длина соединительного кабеля ограничена до 20 метров.

Интерфейс RS232 – это последовательный порт для передачи данных в последовательном битовом формате. RS232 имеет более низкую скорость передачи, чем IEEE-488, и требует всего 3 линий для передачи данных, приема данных и заземления сигнала.

Интерфейс ПЛК позволяет осуществлять базовое дистанционное управление микрометром с помощью программируемого логического контроллера или аналогичного устройства.

Окружающая среда

Следует учитывать тип окружающей среды, в которой будет использоваться омметр. Нужен ли портативный блок? Должна ли конструкция быть достаточно прочной, чтобы выдерживать условия строительной площадки? В каком диапазоне температуры и влажности он должен работать?

Ознакомьтесь с ассортиментом Милломметров и Микрометров для получения дополнительной информации о нашей продукции.

Загрузите полное руководство в формате PDF, которое содержит все главы:

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ СКАЧАТЬ ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО

Что такое амперы, ватты, вольт и омы?

В электрической системе увеличение тока или напряжения приведет к увеличению мощности.Допустим, у вас есть система с 6-вольтовой лампочкой, подключенной к 6-вольтовой батарее. Выходная мощность лампочки составляет 100 Вт. Используя уравнение I = P / V , мы можем вычислить, какой ток в амперах потребуется, чтобы получить 100 Вт от этой 6-вольтовой лампы.

Вы знаете, что P = 100 Вт, а V = 6 В. Итак, вы можете изменить уравнение, чтобы найти I и подставить числа.

I = 100 Вт / 6 В = 16,67 А

Что произойдет, если вы используете 12-вольтовую батарею и 12-вольтовую лампочку, чтобы получить мощность 100 Вт?

I = 100 Вт / 12 В = 8.33 ампера

Итак, последняя система производит ту же мощность, но с половиной тока. Преимущество заключается в использовании меньшего тока для получения того же количества энергии. Сопротивление в электрических проводах потребляет мощность, а потребляемая мощность увеличивается по мере увеличения тока, проходящего по проводам. Вы можете увидеть, как это происходит, немного изменив два уравнения. Что вам нужно, так это уравнение мощности с точки зрения сопротивления и тока. Давайте изменим первое уравнение:

I = V / R можно переформулировать как V = I * R

Теперь вы можете подставить уравнение для V в другое уравнение:

P = V * I, подставив V, мы получим P = I * R * I, или P = I ² * R

Это уравнение говорит вам, что мощность, потребляемая проводами, увеличивается, если сопротивление проводов увеличивается (например, если провода становятся меньше или изготовлены из менее проводящего материала).Но он резко возрастает, если ток, идущий по проводам, увеличивается. Таким образом, использование более высокого напряжения для уменьшения тока может сделать электрические системы более эффективными. КПД электродвигателей также повышается при более высоких напряжениях.

Это повышение эффективности – вот что побудило автомобильную промышленность рассмотреть вопрос о переходе с 12-вольтовых электрических систем на 42-вольтовые системы в 1990-х годах. По мере того, как все больше автомобилей поставлялись с электрическими удобствами – видеодисплеями, обогревателями сидений, «умным» климат-контролем, им требовались толстые пучки проводов для обеспечения достаточного тока.Переключение на систему с более высоким напряжением обеспечит большую мощность при более тонкой проводке.

Переключения не произошло, потому что автопроизводители смогли повысить эффективность с помощью цифровых технологий и более эффективных электрических насосов на 12 вольт. Но в некоторых новых моделях используются гибридные системы с отдельным 48-вольтовым генератором для питания расширенных функций, таких как отключение на холостом ходу, при одновременном повышении общей эффективности системы.

Чтобы узнать больше об электричестве и связанных темах, воспользуйтесь ссылками на следующей странице.

Первоначально опубликовано: 31 октября 2000 г.

Основные методы точного измерения сопротивления

Уменьшите ошибки измерения в вашем приложении

В CAS DataLoggers мы часто получаем звонки от пользователей, работающих в приложениях для измерения сопротивления, например, использующих струны для измерения смещения, измерения термисторов или RTD для измерения температуры, измерения сопротивления на тестовых образцах и многих других приложений. Некоторые из наших абонентов с удивлением узнают, что существует множество различных методов, которые можно использовать для получения точных измерений сопротивления, и что выбор метода зависит от ожидаемого значения.Мы также разговариваем с абонентами, которые сообщают о странных показаниях, например: «С помощью регистратора, который я использую, я вижу числа, которые не имеют смысла». Обычно это решается путем осознания того, что измерения сопротивления охватывают множество различных диапазонов, что требует использования различных методов измерения.

В этом техническом документе мы рассмотрим несколько простых способов уменьшить погрешность и повысить точность в диапазонах низкого, среднего и высокого сопротивления.

Используйте правильную технику измерения для вашего диапазона

Измерения сопротивления представлены в единицах Ом (Ом).1 Ом представляет собой сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток в 1 ампер, при условии, что проводник не создает электродвижущей силы (напряжения) на своем проводе. собственный.

Сопротивление – одно из немногих значений в электронике, которое в обычных приложениях может варьироваться в таком большом диапазоне (более 12 порядков величины), и многие пользователи не принимают это во внимание при сборе данных. Для большинства приложений значения менее 100 Ом можно рассматривать как измерение сопротивления в низком диапазоне, а от 100 Ом до миллиона Ом (мегом) – как промежуточный диапазон.Диапазоны высокого сопротивления выходят за пределы мегомного диапазона, и у нас было несколько звонков от пользователей, измеряющих больше в гигаомном диапазоне (1 миллиард Ом). Когда звонящие спрашивают нас: «Мне нужно измерить сопротивление – какой регистратор вы порекомендуете?» наши специалисты по приложениям помогают им сузить круг вопросов, задавая вопрос: «Какое значение ожидаемого сопротивления вы пытаетесь измерить?»

Перед тем, как приступить к работе с приложением, важно учесть, что каждый из этих диапазонов требует использования различных методов измерения.На самом деле не существует единой техники для измерения всех значений сопротивления, и вы можете легко получить неточные результаты, используя неправильную технику для вашего диапазона. Например, без согласования вашей техники с вашим диапазоном ваши данные могут быть только в пределах 5% от фактического значения.

В некоторых приложениях это не является серьезной проблемой, но в других случаях, например при измерении температуры с помощью термистора, ваши измерения должны быть намного более точными. Например, при измерении на уровне миллиомов или при измерении значений в гига-омах качество соединений и кабелей может иметь большое значение для того, насколько точными будут ваши показания.Из этих трех измерений измерение среднего диапазона является наиболее простым, в то время как измерения очень низкого и высокого диапазона создают проблемы, которые вы увидите в виде ошибок измерения и снижения точности.

Закон Ома

Основа измерения сопротивления, Закон Ома гласит, что отношение разности потенциалов (V) на концах проводника сопротивления (R) к току (I), протекающему в этом проводнике, будет постоянным, при условии, что температура также останется постоянный.Для большинства приложений вы можете использовать основное уравнение закона Ома: I = V / R, где I – ток через проводник (выраженный в амперах), V – разность потенциалов, измеренная на проводнике (выраженная в вольтах), а R – сопротивление проводника (здесь R – постоянная величина, выраженная в омах).

По закону Ома легко найти любое из этих значений. Например, также верно, что сопротивление равно напряжению, разделенному на ток (R = V / I), и что напряжение = ток, умноженный на сопротивление (V = I * R).Таким образом, вы можете получить любую отсутствующую переменную, если вам известны две другие.

Измерение низкого сопротивления

Во-первых, давайте рассмотрим кабели, которые соединяют измеряемое устройство с прибором: если вы измеряете сопротивление рядом с источником, вы получите другие показания, чем при измерении с датчика, расположенного на расстоянии 200 футов. . В качестве примера предположим, что у нас есть медный RTD на 10 Ом, который мы хотим измерить; мы должны как-то подключиться к нему, поэтому мы подключаем пару проводов к RTD.Но и этот провод не идеальный – в нем тоже есть сопротивление, как и в любом другом куске провода. Если это сопротивление составляет 1 Ом на 100 футов (типично для провода калибра 20), и у нас есть 200 футов кабеля, идущего к устройству и возвращающегося (всего 400 футов), мы можем ожидать увидеть значение сопротивления 10. Ом, но мы увидим значение 14 Ом.

При измерении малых сопротивлений распространенным методом является создание известного тока с последующим измерением напряжения на тестируемом устройстве (DUT– , см. Рисунок 1 ниже ).Это соответствует закону Ома, поскольку вы используете ток и напряжение для определения сопротивления. Предположим, у вас есть прецизионный источник тока (например, 2 миллиампер или 200 микроампер), и у вас есть высокоточный вольтметр.

Рис. 1. Принудительное определение тока знания

Вы проводите 2 провода по одному с каждой стороны резистора, а затем пропускаете ток через оба набора проводов. Однако это создает ошибку в ваших измерениях, потому что напряжение, измеренное на концах проводов, не совпадает с напряжением на резисторе, так как оно также включает падение напряжения на проводах между измерителем и тестируемым устройством, вызванное током. протекает по этим проводам.Следовательно, в этом случае вы можете уменьшить ошибку, выполнив 4-проводное измерение, при котором вы используете один набор проводов для передачи тока источника и второй набор проводов для измерения напряжения, которое вы видите на резисторе. Этот метод обеспечивает гораздо более точный результат за счет устранения дополнительного падения напряжения, вызванного током, протекающим по проводам, при измерении напряжения на ИУ. В этом случае предполагается, что вольтметр потребляет незначительный ток, что обычно имеет место с большинством регистраторов данных.

Для измерения низкого сопротивления можно использовать альтернативу 4-проводному измерению, исключив один из проводников и выполнив 3-проводное измерение. В этом методе вы измеряете два напряжения: напряжение на резисторе, а также напряжение на проводнике, по которому проходит испытательный ток. После этих измерений можно определить погрешность из-за падения напряжения в одном из проводов. Когда вы определили ошибку, просто удвойте ее и вычтите из результатов измерений, чтобы получить более точные показания.Многие регистраторы данных могут выполнять трехпроводные измерения, включая регистраторы данных DataTaker и серию Grant Squirrel, упомянутую ранее. При трехпроводном измерении вы экономите кусок провода, но эта настройка предполагает, что падение напряжения на двух выводах одинаково – если это не всегда так и падение напряжения неравномерно, вы столкнетесь с ошибками при использовании 3-х проводная техника.

Измерение высокого сопротивления

В то время как наиболее распространенные измерения сопротивления находятся в диапазоне от 0 до 100 000 Ом, специализированные устройства, такие как датчики проводимости или падающие образцы материалов, могут иметь очень высокое сопротивление, поэтому вам, возможно, придется использовать другой метод при высоких сопротивлениях.Для этих измерений вы можете использовать надежный метод, обратный описанному выше для измерения при низких сопротивлениях – здесь мы выставляем напряжение и измеряем ток для расчета сопротивления (опять же в соответствии с законом Ома). Есть несколько способов сделать это.

Первый метод требует высокоточного прибора, предназначенного для измерения очень малых токов. Если у вас есть источник напряжения и измеритель тока с незначительным сопротивлением, вы можете просто пропустить 5 вольт через измеритель, подключенный последовательно с тестируемым устройством, и измерить ток.Например, если значение сопротивления составляет миллион Ом (1 МОм), ток здесь достаточно мал и составляет 5 мкА. Альтернативный метод измерения больших сопротивлений заключается в использовании источника напряжения, включенного последовательно с известным испытательным сопротивлением, для возбуждения неизвестного сопротивления, а затем для измерения напряжения на испытательном сопротивлении (см. Рисунок 2 ниже ). Зная значение источника испытательного напряжения, известное сопротивление и напряжение на этом сопротивлении – плюс закон Ома и небольшая алгебра – позволяет вычислить значение неизвестного сопротивления:

Рисунок 2.Источник напряжения через известный резистор

Чтобы этот метод работал хорошо, значение испытательного сопротивления должно быть аналогично значению неизвестного сопротивления (в пределах от 1 до 2 порядков). Здесь опять же, ваш вольтметр должен иметь хорошую точность, иначе он внесет ошибку в ваши измерения. Кроме того, вольтметр, используемый для измерения Vtest, не должен нагружать цепь, то есть его входное сопротивление должно быть в 100-1000 раз больше, чем Rtest.

Одна проблема при измерении диапазонов высокого сопротивления заключается в том, что даже с изолированными кабелями нет идеальной изоляции – всегда есть ток утечки.Например, на самом деле между центром провода и всем, к чему он прикасается, включая другой кабель, может быть сопротивление 10 мегаом (10 миллионов Ом), поэтому утечка из кабелей может отрицательно повлиять на ваши измерения, добавив пути паразитного тока.

Чтобы облегчить это, вы можете использовать технику, называемую защитой, с использованием экранированного кабеля вместе с отдельным источником напряжения, идущим к экранам и вокруг кабелей. Вы будете использовать отдельный источник напряжения, чтобы подать такое же напряжение на экран.Таким образом, даже несмотря на то, что между центральным проводником и экраном существует сопротивление, потому что они поддерживаются при одинаковом напряжении, из измерительной цепи не будет протекать ток утечки, потому что вы использовали отдельный источник напряжения для его «защиты». Этот метод работает хорошо, но для его работы требуется измеритель, обеспечивающий защитное напряжение или второй источник напряжения.

Также имейте в виду, что измерения высокого сопротивления могут потребовать добавления задержек установления, чтобы получить точные и воспроизводимые результаты.Это связано с тем, что задействованные токи могут быть небольшими, и любая емкость, связанная с кабелями или тестируемым устройством, может вызвать динамическое поведение постоянной времени RC. По сути, напряжение на тестируемом устройстве не может измениться мгновенно, а будет изменяться в зависимости от произведения сопротивления устройства и емкости кабеля и устройства. Для 100-мегомного устройства с 1 нанофарадой связанной емкости постоянная времени будет 108 x 10-9 = 10-1 или 0,1 секунды. Чтобы измерение установилось на 99.Требуется 5% от его конечного значения, 5-временные константы или 0,5 секунды!

Опять же, защита может помочь, устраняя влияние емкости в кабеле, но все же необходимо учитывать установление, связанное с емкостью устройства. Обычно появляются ошибки настройки и значения сопротивления меньше ожидаемых или меняются во время повторных измерений. Чтобы устранить эти проблемы, мы обычно вводим задержки между приложением напряжения источника и измерением, а затем увеличиваем задержки до тех пор, пока показания не останутся неизменными, поскольку добавляется дополнительная задержка.

Измерения промежуточного сопротивления

Измерение промежуточного сопротивления обычно составляет от нескольких сотен Ом, когда сопротивление соединений и кабелей больше не является проблемой, до 100000 Ом. В пределах этих диапазонов методика, которую вы будете использовать, во многом зависит от того, какое измерительное устройство вы используете – нет одного метода, который обязательно лучше, чем другой. К счастью, в этом диапазоне ошибки встречаются реже, и измерения более прямые. В более дешевых регистраторах может использоваться источник напряжения с последовательным резистором, потому что оборудование проще, в то время как более дорогие устройства могут использовать источник тока и вольтметр.

Сводка

При сопротивлении менее 10 000 Ом вы можете использовать описанные выше методы для диапазонов низкого сопротивления – когда вы достигнете 100 Ом и ниже, оно вам обязательно понадобится для получения точных показаний. Аналогичным образом, выше 100000 Ом лучше использовать метод силового напряжения, описанный выше для диапазонов высокого сопротивления. По сути, при измерении сопротивления вам нужно будет распознавать, когда вы попадаете в высокие и низкие диапазоны, и применять соответствующие методы, и это устранит существенные ошибки и даст вам гораздо более высокую точность измеренных значений.

Для получения дополнительной информации об измерениях сопротивления или регистраторах данных сопротивления или для поиска идеального решения для конкретных задач, свяжитесь со специалистом по приложениям регистратора данных CAS по телефону (800) 956-4437 или запросите дополнительную информацию.

Основные электрические величины и единицы их измерения

Как измерить электрическое сопротивление цепи мультиметром

Структурная схема и обозначение на схемах Омметра

Подготовка Омметра для измерений

Примеры из практики измерения сопротивления изделий

Проверка ламп накаливания

Проверка звуковоспроизводящих наушников

Измерение номинала резистора (сопротивления)

Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов маркированных

Проверка диодов мультиметром или тестером

Проверка электролитических конденсаторов

основные параметры, мощность, сопротивление.

ОБОЗНАЧЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ

РЯДЫ НОМИНАЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Закон Ома

Где на мультиметре омы – Морской флот

Мультиметры аналоговые и цифровые

Подготовка к проведению измерений

Порядок работы с мультиметром при замере сопротивлений

Сопротивление изоляции и прозвонка проводов

Особенности измерения сопротивления

Описание работы мультиметра

Проверка показателя тестером

Процесс прозвонки проводов

Нюансы измерения сопротивления

Особенности действий при изоляции

Электрический проводник. Сопротивление, сечение, длина

Расчет сопротивления электрического проводника

Расчет длины электрического проводника

Расчет сечения электрического проводника

Особенности измерения удельного и поверхностного сопротивления четырехзондовым методом

Основные определения

Методы измерения

Измерительные комплексы

Выводы

Основные операции, уход и обслуживание, а также расширенное устранение неисправностей для квалифицированных специалистов

Роль батареи

Рисунок 8: Использование цифрового мультиметра для измерения сопротивления

Процедуры измерения сопротивления

Видео: Измерение сопротивления

Ом (Ом) Преобразование единиц электрического сопротивления

Ом

Ом Определение и использование

Предпосылки и происхождение

Ом Таблица преобразований

Ссылки

Как измерить сопротивление с помощью цифрового мультиметра

Расширенные возможности цифрового мультиметра

Анализ измерения сопротивления

Связанные ресурсы

Как пользоваться мультиметром

Измерение сопротивления

FAQs: Руководство по измерению сопротивления

Индекс

1.Введение

2. Заявки

3.Сопротивление

4. Принципы измерения сопротивления

5. Способы 4-х клеммных соединений

6. Возможные ошибки измерения

7. Выбор подходящего инструмента

Загрузите полное руководство в формате PDF, которое содержит все главы:

Что такое амперы, ватты, вольт и омы?

Основные методы точного измерения сопротивления

Уменьшите ошибки измерения в вашем приложении

Используйте правильную технику измерения для вашего диапазона

Закон Ома

Измерение низкого сопротивления

Измерение высокого сопротивления

Измерения промежуточного сопротивления

Сводка

Оставить комментарий Отменить ответ