Cách đo điện trở
Tìm hiểu cách đo điện trở chính xác và thu được kết quả đáng tin cậy từ các mạch điện tử của bạn.
Bạn đo điện trở như thế nào?
Để đo điện trở (điện trở thấp, điện trở trung bình và điện trở cao), các thiết bị điện tử sử dụng hai kỹ thuật đo: điện áp không đổi và dòng điện không đổi.
Phương pháp điện áp không đổi để đo điện trở cao sử dụng một điện áp đã biết để tìm dòng điện chạy qua một điện trở chưa biết. Phương pháp này hiệu quả hơn phương pháp dòng điện không đổi vì ta có thể sử dụng nhiều điện áp thử khác nhau để xác định điện trở chưa biết.
Trong khi phương pháp đo dòng điện không đổi liên quan đến việc cho một dòng điện đã biết chạy qua một điện trở chưa biết và sau đó đo điện áp, thì để đo điện trở cao (200 megaohm), phương pháp dòng điện không đổi có thể được sử dụng. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM) sử dụng nguyên lý này.
Tiếp theo, chúng ta sẽ nói về cách đo điện trở.
Cách đo điện trở.
Việc đo điện trở cho phép chúng ta xác định giá trị cực đại của một phần tử có điện trở như mangan, đồng, niken, v.v. Giá trị điện trở đo được nằm trong khoảng từ vài microôm đến vài megaôm.
Chúng ta có thể mắc vôn kế và ampe kế vào mạch điện để tìm giá trị điện trở thấp và cao bằng cách sử dụng mạch cầu và phép đo điện áp.
Phương pháp mắc cầu sử dụng một điện kế và một điện trở, một phương pháp đơn giản nhưng có độ chính xác cao để đo điện trở. Một số loại phép đo điện trở bằng cầu bao gồm cầu Wheatstone, trở kháng AC và cầu Kelvin.
Phương pháp tìm điện trở sử dụng nguyên lý giảm điện thế . Người ta dùng vôn kế và ampe kế để đo điện trở. Vôn kế tính toán điện áp, còn ampe kế đo dòng điện. Dựa vào định luật Ohm, ta có thể xác định được điện trở.
Cách đo điện trở thấp (<1Ω)
Điện trở thấp được tìm thấy trong các công tắc, cuộn dây đồng, cuộn dây máy biến áp, tiếp điểm cầu dao, đầu nối pin, cuộn dây động cơ, v.v.
Để hiểu cách đo điện trở nhỏ hơn 1 ôm, người ta sử dụng ba phương pháp: chiết áp, vôn kế-ampe kế và cầu Kelvin.
Phương pháp chiết áp
Phương pháp đo điện trở bằng chiết áp DC được sử dụng để đo điện trở chưa biết, sử dụng một điện trở cố định hoặc điện trở chuẩn làm tham chiếu. Biến trở (điện trở điều chỉnh) thay đổi giá trị điện trở của nó và điều khiển dòng điện ' I ' trong mạch. Một ampe kế được mắc nối tiếp với điện trở chưa biết và điện trở chuẩn.
Khi công tắc DPT ở vị trí 1, nó điều khiển một điện trở chưa biết, và khi ở vị trí 2, nó điều khiển một điện trở chuẩn. Độ giảm điện áp trên điện trở được sử dụng làm giá trị đầu ra theo định luật Ohm. Do đó, điện trở chưa biết được xác định bằng...
Điện trở chưa biết = (Điện áp giảm trên điện trở chưa biết / Điện áp giảm trên điện trở chuẩn) * Điện trở chuẩn
Cách sử dụng vôn kế và ampe kế.
Phương pháp vôn kế-ampe kế có thể đo các giá trị điện trở thấp với độ chính xác ±1%. Để đạt được sai số 1%, người ta sử dụng kết nối bốn cực, với hai cực để đo dòng điện ( C1 , C2 ) và hai cực còn lại để đo điện thế ( V1 , V2 ).
Điện áp rơi trên cực đo điện thế sẽ giảm, và dòng điện sẽ chảy vào và ra khỏi điện trở chưa biết. Điện trở tiếp xúc tại cực đo dòng điện nhỏ, và điện trở chưa biết có thể được tính toán từ điện áp rơi trên vôn kế và dòng điện chạy qua ampe kế.
Cầu Kelvin
Ưu điểm của việc sử dụng cầu Kelvin (cầu Thomson) là nó có thể loại bỏ điện trở dư thừa từ các đầu dò và các điểm tiếp xúc. Hình ảnh bên dưới cho thấy một mạch cầu Kelvin.
Mạch cầu này sử dụng các nhánh có tỷ lệ kép để giảm điện trở. ' R ' là điện trở chưa biết, và ' S ' là điện trở chuẩn thấp. ' C ' là một mối nối đồng lớn. Các nhánh a , b , a1 và b1 có điện trở cao so với ' R ' và ' S '.
Phương trình Kelvin cho cầu đôi có thể được biểu diễn bằng công thức sau:
R/S = (a1/b1) – {C/S × (b/(a+b+C)) × (a1/b1 – a/b)}
Để đo chính xác, tỷ lệ giữa ' R ', ' S ' và a , b phải bằng nhau. Mạch điện lúc này đã ở trạng thái cân bằng, điều này sẽ làm cho dòng điện trong điện kế ' G ' lệch hướng. Cầu đo này được sử dụng để đo điện trở trong phạm vi từ 0,1 ôm đến 1 ôm.
Đo điện trở trung bình (1Ω - 100KΩ)
Ampe kế Vôn kế
Ampe kế-vôn kế hoạt động bằng hai phương pháp mắc nối tiếp. Trong phương pháp thứ nhất, ampe kế được mắc nối tiếp với một điện trở chưa biết. Điều này giúp đo được dòng điện chính xác chạy qua điện trở chưa biết ' R '.
Số đo của vôn kế bằng tổng của dòng điện chạy qua ampe kế và điện áp chạy qua điện trở ' R '. Để đo điện trở đầu ra ( Rm ) , điện trở ' R ' phải lớn hơn điện trở của ampe kế ( Ra ) . Do đó, phương pháp này thích hợp để đo các giá trị điện trở trung bình.
Điện trở thực đo được là Rm = R + R a. Để có được giá trị điện trở chính xác, điện trở của ampe kế phải bằng không, điều này đúng trong trường hợp lý tưởng .
Trong cách mắc thứ hai, hãy mắc vôn kế song song với một điện trở chưa biết giá trị. Vôn kế sẽ đo được điện áp chính xác, nhưng trong trường hợp này, ampe kế sẽ đo tổng dòng điện chạy qua vôn kế và điện trở chưa biết. Lý tưởng nhất, điện trở của vôn kế nên là vô hạn để có được giá trị điện áp thực.
Sai số đo của ampe kế và vôn kế ở thang đo tối đa xấp xỉ 0 đến 1%, do đó mạch cầu Wheatstone phù hợp hơn.
Cầu Wheatstone
Mạch cầu Wheatstone là một mạch cũ và không còn được sử dụng nữa, nhưng nó minh họa khái niệm về mạch cầu cân bằng để đo điện trở chưa biết. Mạch cầu này có cấu trúc hình thoi và bao gồm bốn điện trở: A , B , R và S, trong đó điện trở B và S có giá trị cố định.
Điện áp được cấp vào các cực đầu vào ' a ' và ' s ', và một dòng điện kế (còn được gọi là bộ dò điểm 0) được kết nối với các cực đầu ra ' p ' và ' d '. Để đo điện trở ' R ' bằng cầu Wheatstone, điều chỉnh điện trở chuẩn ' A ' cho đến khi dòng điện trong dòng điện kế hiển thị bằng không, chứng tỏ cầu đang ở trạng thái cân bằng.
Đo điện trở bằng ôm kế.
Sau đây là các bước hoạt động của một ôm kế để đo điện trở của một điện trở hoặc một số linh kiện điện tử.
- Bước quan trọng đầu tiên là đóng mạch điện (để đảm bảo đo lường chính xác và tránh làm hỏng mạch, hãy rút dây nguồn ra khỏi mạch).
- Đặt đầu dò vào khe tương ứng:
- Cắm đầu dò màu đen vào cổng chung (COM) của đồng hồ vạn năng.
- Cắm đầu dò màu đỏ vào cổng đo điện áp ( VmAΩ ) của đồng hồ vạn năng (đầu cực màu đỏ).
- Đặt đồng hồ đo về 0 bằng cách chạm hai đầu dò vào nhau và xoay núm điều chỉnh cho đến khi hiển thị 0 ôm.
- Kiểm tra điện trở của linh kiện bằng cách sử dụng hai đầu dò, đặt ở hai phía.
- Xoay núm điều chỉnh đến phạm vi điện trở mong muốn để đo. (Nếu kim chỉ sang bên phải thang đo, hãy giảm phạm vi đo xuống một nấc. Nếu kim chỉ sang bên trái thang đo, hãy tăng phạm vi đo lên một nấc.)
- Nhân số đo được từ đồng hồ với phạm vi đo thích hợp hiển thị trên mặt số.
- Hãy hiệu chỉnh lại đồng hồ đo điện trở về 0 trước khi kiểm tra các linh kiện khác.
Lưu ý : Luôn kiểm tra điện trở của các mạch mắc song song. Đồng hồ vạn năng sẽ tính toán điện trở giữa các đường dẫn khác nhau trong mạch.
Đồng hồ vạn năng đo tổng trở trong mạch điện thông qua tất cả các đường dẫn có thể. Tốt nhất là nên tháo rời mạch và đo trở của từng linh kiện riêng lẻ trước; nếu không, đồng hồ vạn năng sẽ hiển thị kết quả không chính xác.
Đo điện trở cao (>100KΩ)
Các phương pháp gây mất điện tích.
Điện trở có thể được đo bằng phương pháp phóng điện. Một điện trở chưa biết (R) được mắc song song với một vôn kế và một tụ điện (C). Khi cấp điện áp một chiều, dòng điện sẽ chạy qua mạch và tụ điện sẽ tích điện đến mức tương đương với điện áp của pin. Sau đó, dòng điện sẽ phóng điện qua điện trở 'R'.
Phương trình biểu diễn độ giảm điện áp trên tụ điện là v = Ve (-t/CR).
Phương trình tính điện trở ' R ' là 0,4343t/(C log10 V/(Ve)).
Mạch chế tạo
Máy đo điện trở cách điện (megger) được sử dụng để đo điện trở cách điện cao trong mạch điện. Hình ảnh bên dưới cho thấy mạch của một máy đo điện trở cách điện, sử dụng máy phát điện quay tay để tạo ra các điện áp 500 vôn, 1000 vôn và 2500 vôn.
Máy phát điện tích hợp ly hợp tự động sử dụng lực ly tâm để vận hành thiết bị. Máy phát điện cung cấp điện áp không đổi để đạt được điện trở cách điện thấp.
Máy đo điện trở Megger có ba cuộn dây (hai cuộn dây điện áp và một cuộn dây dòng điện). Cuộn dây dòng điện quay theo chiều kim đồng hồ, và cuộn dây điện áp quay ngược chiều kim đồng hồ. Cả hai cuộn dây đều làm cho kim chỉ thị chỉ vào vị trí trung tâm. Sau đó, bạn có thể cấp điện áp và đo điện trở.
Khi điện trở cần kiểm tra (điện trở chưa biết Rx) được nối với kim chỉ thị, kim chỉ thị sẽ đứng yên.
Phương pháp cầu Megaohm
Đồng hồ đo điện trở megohm này đo điện trở cao từ 0,1 megohm đến 1 megohm. Một đầu nối bảo vệ được kết nối với điện kế ( G ). Một công tắc nhân được sử dụng để chọn phạm vi điện trở cần đo.
Việc sử dụng điện trở cố định 100 KΩ và kết nối đầu cực được che chắn với mạch bảo vệ sẽ loại bỏ điện trở rò rỉ.
Khó khăn trong việc đọc điện trở.
- Cơ thể người hấp thụ điện, vì vậy hãy cẩn thận không để điện tích tiếp xúc với bất kỳ bộ phận nào của máy đo khi đang sử dụng đồng hồ vạn năng hoặc ôm kế.
- Kiểm tra từng linh kiện riêng lẻ để có được giá trị điện trở chính xác.
- Không nên đo điện trở trong mạch hở, vì điều này sẽ cho kết quả không chính xác.
Hướng dẫn: Khâu mạch điện và đo điện trở.
- Kiểm tra xem linh kiện có bị hư hỏng không (điện trở đo được bằng đồng hồ vạn năng bằng không).
- Khả năng đo lặp lại các giá trị điện trở thấp ở mức microohm ảnh hưởng đến dòng điện trong mạch điện.
Bản tóm tắt
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp đo điện trở. Trong đó, máy đo LCR và đồng hồ đo điện trở thấp kỹ thuật số đã thay thế mạch cầu Wheatstone, mạch cầu kép Kelvin và các phương pháp khác. Do đó, việc lựa chọn thiết bị phù hợp để kiểm tra điện trở là rất cần thiết.
