Det finns så många elektroniska prylar och apparater tillgängliga idag, designade för en mängd olika ändamål. Den gemensamma faktorn är att de alla drivs av el. Den senare finns i två former: likström (DC) och växelström (AC). Förmågan att mäta dessa strömmar är avgörande för att identifiera problem i en elektronisk krets eller apparat. Vi visar dig hur du mäter ström med en digital multimeter.
Förstå nuvarande i enkla termer
Elektrisk ström är enkel att förstå med hjälp av analogin med ett vattenflödessystem inuti en byggnad, där vatten pumpas från marken till överliggande tank, och vattnet rinner tillbaka till marken genom rör. Ett elektriskt system är ganska lika: elektroner flyttas genom kretsen istället för vatten. Andra komponenter i det elektriska systemet kan också visualiseras med samma modell.
Likheter mellan båda systemen
Den positiva polen på strömkällan (t.ex. ett batteri) liknar nivån på den överliggande tanken och den negativa polen till marknivån. Denna potentialskillnad mellan båda terminalerna kallas spänning och mäts i volt, förkortat "V".
Ju högre tank, desto högre tryck på vattnet. På samma sätt gäller att ju högre potentialskillnaden mellan batteripolerna är, desto högre blir det elektriska trycket (spänningen). Det är denna spänning som driver strömmen genom kretsen. Ju högre spänning, desto mer ström cirkulerar i kretsen. Strömmen mäts i ampere, förkortat "A".
Spänningen mäts över strömkällans terminaler (precis som att mäta höjden på den överliggande tanken). Ström mäts inuti kretsen (liknande att mäta vatten med en flödesmätare). Strömmen mäts med en amperemeter, som ingår i en multimeter.
Aktuella mätfunktioner hos en multimeter
En digital multimeter har en LCD-skärm, en vridbar väljare och portar för att ansluta probkablarna. Den drivs vanligtvis av ett 9V batteri. Två prober måste anslutas till respektive portar beroende på typ av mätning. Den svarta sonden är ansluten till COM (förkortning för "common"), ansluten till jord. När det gäller den röda sonden, för låga strömmar används mA-porten; för höga strömmar används 10A-porten.
För 10A visar varningen på vår multimeter "UNFUSED 10A MAX I 10 SECONDS MAX" (din kan skilja sig). Det betyder att multimetern tål ett ihållande flöde på 10A i maximalt 10 sekunder innan ledningarna inuti blir tillräckligt varma och eventuellt kommer att smälta.
Mätning av strömdraget för likströms elektroniska komponenter
Ett testkort sätts upp med ett batteripaket, lysdioder, summer, en låghastighetsmotor och en höghastighetsmotor. Med hjälp av omkopplarna kommer var och en av dessa att slås på i sin tur för att mäta strömmen.
Detta är kretsschemat för testkortet. Strömmen kan mätas genom att seriekoppla multimetern vid valfri del av kretsen.
För enkelhetens skull är sonderna anslutna närmare batteriet. Detta hjälper till att mäta ström när någon eller alla strömbrytare är påslagna. Den svarta sonden är ansluten till batteriets minuspol och den röda sonden ansluts till den andra ledningen för att bilda en seriekrets.
Innan du fortsätter att mäta strömmen med en multimeter är det klokt att ha en grov uppskattning av strömmen som kommer att mätas. Detta krävs eftersom den röda sonden måste anslutas till rätt port på multimetern.
För att uppskatta, leta efter specifikationerna för komponenten. Till exempel, om en 5V DC-motor har en märkeffekt på 0,5W:
- Ström = Effekt / Spänning
- Ström = 0,5/5
- Ström = 0,1A = 100mA
Nu när du har ett ungefärligt värde på strömmen ansluter du ledningen till den vanliga mA-porten och ställer multimeterns vridomkopplare på 200mA.
I praktiken är det dock snabbare att börja med ett högre värde på multimeterns vridskiva och flytta till lägre värden för precision. Om du inte har tillgång till specifikationen för den elektroniska komponenten är det vad du ska göra.
LED är kända för att förbruka låg ström, så multimetern är inställd på att mäta ström i milliampere (mA). Vid mätning visas de två ljusa lysdioderna förbruka endast 7,43mA.
På samma sätt förbrukar summer inte mycket ström. Den är ännu mer sparsam vid 2,04mA.
Mätning av strömmen i låghastighetsmotorn visar 0,37A (370mA). Observera att multimeterporten och vridratten har ändrats till 10A.
Höghastighetsmotorn, som förväntat, förbrukar ännu mer vid 0,53A (530mA).
Mätning av AC-ström
Till skillnad från likström hittar växelström (AC) inte många tillämpningar inom lågspänningselektronik. Det är anledningen till att många multimetrar inte har en AC amperemeter. Men för dem som gör det är att mäta AC en liknande process som DC; vridratten måste dock ställas på AC.
Mätning av ström i AC-apparater
Den främsta fördelen med AC är den minimala effektförlusten vid överföring över långa avstånd. AC-spänningen trappas ner med hjälp av transformatorer och matas till apparaterna. Mindre apparater omvandlar strömmen till DC och använder den (exempel inkluderar telefonladdare och bärbara datorer). Större apparater använder AC direkt (exempel inkluderar varmvattenberedare och motorer).
Spänningen som matas till dessa apparater varierar mellan 120V och 230V beroende på de standarder som antagits av olika länder. Det är viktigt att notera att dessa spänningar är tillräckligt höga för att orsaka skada eller till och med utsätta människors liv i fara om de hanteras utan lämpliga försiktighetsåtgärder. Eftersom strömmen mäts inuti en krets, är det starkt tillrådligt att INTE använda en multimeter vid mätning av högspänningsväxelström.
Vad du kan göra är att använda en klämmätare för att mäta AC-strömmar. Mätaren använder det elektromagnetiska fältet av växelström för att mäta ström, och behöver inte vara i kontakt med ledningen, så det är säkert. Klämman måste placeras runt tråden och avläsningen kommer att visas; den kan mäta strömmar så höga som 1000A.
Det finns dock ett problem med klämmätare. Klämman bör placeras runt endast en tråd för att få en avläsning. Men strömsladdar till apparater är vanligtvis ett gäng med tre ledningar (strömförande, neutral och jord). Så, a vägguttag amperemeter skulle vara idealiskt för att mäta apparatens strömmar.
Mätning och övervakning av ström i 5 volts prylar
Många moderna prylar drivs av 5V USB-adaptrar och powerbanks. Det är användbart att mäta strömmen för att förstå vitals, till exempel för att inte överladda batterierna under laddning. Detta kan göras genom att använda en vanlig multimeter: du kan använda en USB-förlängningskabel, ta bort hylsan, klippa av den positiva ledningen och sedan ansluta dess ändar till multimeterns sonder och mäta strömmen. Det är dock en besvärlig lösning.
Det som är lättare är att använda en USB multimeter som är speciellt utformad för att mäta de två viktiga parametrarna, spänning och ström. Koppla bara in den i rad och avläsningarna kommer att visas intermittent.
Mätaren är enkel, men återigen en mycket användbar pryl. Säg att du köper en ny iPhone Pro Max 14 utan den officiella Apple-laddaren. Du köper en laddare från tredje part separat, litar på klistermärkena och kopplar in den. Vad som händer härnäst beror på hur lycklig du har. De möjliga resultaten varierar mellan ett pip och en kaboom.
Ett klokare val är att kontrollera adaptern innan du ansluter den till din dyra telefon. Om det finns ett problem är det värsta som kan hända att den billiga USB-mätaren skulle sprängas i stället för din telefon på 1 000 $+.
Du kan också använda USB-mätaren för att kontrollera datorportar och se till att spänningen är rätt och tillräckligt med strömstyrka levereras för att driva kringutrustningen som en USB-hårddisk.
USB-mätaren kan också användas för kontinuerlig övervakning. Telefoner som inte kommer med LED-laddningsindikatorer måste kontrolleras genom att slå på skärmen, för att se om laddningen är klar. En USB amperemeter visar den kontinuerliga strömmen som flyter genom kretsen. En hög strömavläsning betyder att telefonen fortfarande laddas; en låg betyder att laddningen är klar.
Enkelkortsdatorer som Raspberry Pi drivs också av 5V USB. Pi: ns prestanda påverkas direkt av strömförsörjningens kvalitet. Du kanske märker ett blinkande rött ljus på Pi-kortet, vilket indikerar en otillräcklig strömförsörjning. Med USB-multimetern kan du övervaka spänningen och strömmen som går till Pi, korrigera strömförsörjningen och få ut den bästa prestandan.
Det är enkelt att förstå och mäta ström
Du vet nu hur man mäter ström med en digital multimeter, och även en klämmare eller USB-multimeter. Tillsammans med att mäta ström kan en multimeter användas för att mäta spänning, resistans och många andra elektriska parametrar. Att lära sig använda en sådan är inkörsporten till att förstå elektronikens värld.