Reka Ammeter

Disassembling the HP CM03XL Lithium Battery 4250mAh 11.4v 50Wh KmanEnergy (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Reka Ammeter

DC Litar Elektrik


soalan 1

Apa yang akan berlaku pada pergerakan meter ini, jika disambungkan terus ke bateri 6 volt "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00718x01.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Dua perkara akan berlaku: pertama, pergerakan kemungkinan besar akan rosak dari semasa yang berlebihan. Kedua, jarum akan berpindah ke kiri dan bukannya betul (seperti biasanya), kerana kekutuban itu mundur.

Nota:

Apabila pergerakan meter elektromekanik dikuasai, menyebabkan jarum "membanting" sehinggalah ke satu hujung gerak ekstrem, ia biasanya dirujuk sebagai "penekanan" meter. Saya telah melihat pergerakan meter yang telah "disandarkan" dengan sangat teruk sehingga jarum terbengkalai daripada memukul berhenti!

Berdasarkan pengetahuan pelajar tentang reka bentuk pergerakan meter, mintalah mereka memberitahu anda apa yang mereka fikir akan rosak dalam insiden yang terlalu kuat seperti ini. Beritahu mereka untuk menjadi khusus dalam jawapan mereka.

Soalan 2

Kita tahu bahawa menyambung pergerakan meter sensitif secara langsung dalam siri dengan litar semasa yang tinggi adalah Bad Thing. Oleh itu, saya ingin anda menentukan komponen-komponen lain yang perlu disambungkan dengan pergerakan meter untuk menghadkan arus melalui gegelungnya, supaya menghubungkan litar secara siri dengan litar 1-amp menghasilkan jarum meter bergerak dengan tepat ke kedudukan skala penuh.

Dalam rajah anda, tunjukkan komponen tambahan (s) dan cara perhimpunan meter akan disambungkan kepada litar bateri / perintang untuk mengukur arus.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: memandangkan kisaran 0 hingga 1 amp ammeter yang dicipta oleh perintang 0.4004 Ω "shunt", berapa jumlah arus yang akan digunakan meter apabila disambung secara bersiri dengan 6 volt bateri dan 6 ohm perintang "nota tersembunyi" > Nota:

Pelajar awal kadang-kadang merasa "hilang" apabila cuba menjawab soalan seperti ini. Mereka mungkin tahu cara memohon Undang-undang Ohm ke litar, tetapi mereka tidak tahu bagaimana untuk merancang litar yang menggunakan Undang-undang Ohm untuk tujuan tertentu. Sekiranya ini berlaku, anda boleh mengarahkan pemahaman mereka melalui beberapa soalan seperti berikut:

Mengapa pergerakan meter "pasak" jika terus disambungkan ke bateri?
Apakah jenis komponen elektrik yang boleh digunakan untuk mengarahkan "pergi" semasa dari pergerakan itu, tanpa mengehadkan arus yang diukur?
Bagaimanakah kita boleh menyambung komponen ini kepada meter (siri atau selari)? (Gambarkan kedua-dua konfigurasi dan biarkan pelajar menentukan sendiri corak sambungan yang memenuhi matlamat mengehadkan arus ke meter.)

Soalan susulan agak menarik, dan menyebabkan pelajar dengan berhati-hati menilai prestasi ammeter yang mereka telah "dicipta". Pada akar, masalahnya sama dengan pemuatan voltmeter, kecuali tentu saja kita berhadapan dengan ammeters di sini daripada voltmeters.

Soalan 3

Tentukan julat ukuran ammeter ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Julat = 500 mA

Nota:

Menentukan julat untuk ammeter ini hanyalah latihan dalam Undang-undang Ohm. Adalah sangat penting bagi pelajar anda untuk mengenali nilai resistor shunt seperti dalam milli ohms dan bukan Mega ohms! Ya, terdapat perbezaan di antara huruf kecil huruf "m" dan huruf kapital "M"!

Soalan 4

Apa yang akan berlaku pada litar ammeter ini, jika wayar yang ditandakan dalam ilustrasi adalah gagal terbuka "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00732x01.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jika dawai itu gagal dibuka, ammeter tidak akan bertindak balas sama sekali kepada sebarang jumlah arus input.

Nota:

Sesetengah pelajar mungkin berfikir bahawa ammeter akan gagal untuk bertindak balas sama sekali dengan perintang terbuka, kerana mereka mengaitkan kerosakan "terbuka" dengan kekurangan semasa, dan kekurangan arus dengan tindak balas sifar dari pergerakan meter. Pemeriksaan litar yang teliti, bagaimanapun, mendedahkan bahawa sebaliknya akan berlaku.

Soalan 5

Apakah yang akan berlaku kepada litar ammeter ini, jika perintangnya gagal dibuka?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jika perintang gagal dibuka, ammeter akan menjadi lebih sensitif.

Nota:

Sesetengah pelajar mungkin berfikir bahawa ammeter akan gagal untuk bertindak balas sama sekali dengan perintang terbuka, kerana mereka mengaitkan kerosakan "terbuka" dengan kekurangan semasa, dan kekurangan arus dengan tindak balas sifar dari pergerakan meter. Pemeriksaan litar yang teliti, bagaimanapun, mendedahkan bahawa sebaliknya akan berlaku.

Soalan 6

Ditunjukkan di sini ialah litar ammeter dengan suis pemilih jenis khas, yang dikenali sebagai pemilih make-before-break :

Suis pemilih jenis khas ini penting untuk mempunyai litar ammeter seperti yang ditunjukkan di atas. Sekiranya kami membina ammeter yang sama menggunakan suis pemilih yang biasa ( pecah-sebelum-buat ), meter akan mudah rosak semasa penggunaan biasa:

Terangkan mengapa reka bentuk litar pertama lebih tinggi daripada yang kedua, dan bentuk penggunaan apa yang akan membuktikan merosakkan reka bentuk kedua (tetapi bukan yang pertama).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jenis penggunaan yang akan merosakkan meter kedua tetapi bukan yang pertama berubah julat semasa mengukur arus.

Nota:

Satu lagi penyelesaian untuk masalah pecah-sebelum-membuat adalah menggunakan litar gelangsar cincin dan bukannya mempunyai perintang julat yang bebas bagi setiap julat pengukuran semasa.

Soalan 7

Sebaik-baiknya, jika ammeter mempunyai rintangan input yang sangat rendah, atau rintangan masukan yang sangat tinggi (rintangan masukan adalah jumlah rintangan elektrik intrinsik kepada meter, seperti yang diukur di antara ujung ujiannya) "# 7"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sebaik-baiknya, ammeter sepatutnya mempunyai jumlah maksimum rintangan masukan yang mungkin. Ini penting apabila menggunakannya untuk mengukur semasa dalam litar yang mengandungi rintangan yang sedikit.

Nota:

Jawapan kepada soalan ini berkaitan dengan prinsip pemuatan meter yang sangat penting. Juruteknik, terutamanya, perlu menyedari pemuatan meter, dan sejauh mana pengukuran yang salah mungkin berlaku. Jawapannya juga berkaitan dengan bagaimana ammeters dihubungkan dengan litar di bawah ujian: selalu dalam siri!

Soalan 8

Untuk sebarang ukuran pengukuran semasa, parameter reka bentuk (s) daripada ammeter elektromekanik mempengaruhi rintangan inputnya? Dengan kata lain, untuk menghampiri rintangan input "ideal" ammeter, untuk sebarang julat yang diberikan, apakah komponen komponen yang optimum?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Untuk mencapai rintangan masukan yang paling rendah, tanpa mengubah julat ammeter, anda memerlukan pergerakan meter dengan penarafan arus minimum minimum dan jumlah rintangan gegelung minimum.

Soalan cabaran: adakah mungkin untuk meningkatkan prestasi pergerakan meter ammeter, mengikut cadangan yang diberikan di sini, dengan menambah perintangnya? Jika ya, bagaimana?

Nota:

Jika pelajar anda telah mempelajari reka bentuk voltmeter, anda mungkin ingin meminta mereka untuk membandingkan faktor reka bentuk (tunggal) yang mempengaruhi kepekaan ("ohms-per-volt") dalam voltmeter elektromekanik dengan dua faktor yang disenaraikan dalam jawapan soalan ini. Kenapa rintangan gegelung pergerakan meter bukan faktor dalam kepekaan voltmeter, tetapi dalam kepekaan ammeter? Cabar pelajar anda dengan soalan ini, dengan membuat mereka mencadangkan beberapa contoh litar voltmeter dan litar ammeter dengan resistensi gegelung yang berbeza. Biarkan mereka memikirkan bagaimana untuk menyelesaikan masalah, bukannya anda menyediakan masalah untuk mereka!

Sesetengah pelajar mungkin mencadangkan bahawa rintangan gegelung berkesan pergerakan meter boleh dikurangkan dengan penambahan rintangan pancaran dalam pergerakan itu. Jika sesiapa yang mencadangkan penyelesaian ini, bekerjasama dengan pengiraan contoh litar ammeter di papan putih dengan kelas dan lihat apakah kesannya!

Soalan 9

Resistor shunt sering digunakan sebagai peranti mengukur arus, kerana mereka direka bentuk untuk menjatuhkan jumlah voltan yang sangat tepat kerana arus elektrik yang besar melaluinya. Dengan mengukur jumlah voltan yang dijatuhkan oleh perintang shunt, anda akan dapat menentukan jumlah arus yang akan melalui:

Katakan rintangan shunt dilabelkan dengan rating berikut: 150 A, 50 mV . Apakah rintangan shunt ini, dalam ohms "# 9"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Notasi metrik: 333.3 μΩ

Notasi saintifik: 3.333 × 10 -4 Ω

Notasi perpuluhan biasa: 0.0003333 Ω

Nota:

Tanya pelajar anda bagaimana mereka berfikir tentang perintang boleh dibuat dengan rintangan yang rendah (sebahagian kecil daripada ohm!). Apa yang mereka fikir perintang shunt akan kelihatan seperti dalam kehidupan sebenar? Sekiranya anda mempunyai perintang shunt yang terdapat di kelas anda, tunjukkan kepada pelajar anda selepas mereka menyatakan pendapat mereka mengenai pembinaannya.

Soalan 10

Resistor shunt yang digunakan untuk pengukuran arus ketepatan sentiasa mempunyai empat terminal untuk sambungan elektrik, walaupun perintang biasa hanya mempunyai dua:

Terangkan apa yang salah dengan menyambung gerakan voltmeter terus ke dua terminal yang sama yang menjalankan arus tinggi melalui perintang shunt, seperti ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sambungan perintang shunt dua-wayar tidak akan tepat seperti perintang shunt empat wayar, kerana ketegangan sesat dalam sambungan bolted antara wayar dan badan perintang shunt.

Soalan cabaran: gambarkan gambarajah skematik yang menunjukkan semua rintangan liar dalam litar sambungan dua-wayar shunt, untuk menjelaskan konsep tersebut.

Nota:

Walaupun beberapa pecahan ohm rintangan "sesat" mungkin tidak kelihatan seperti banyak, mereka adalah signifikan apabila berbeza berbanding rintangan yang sudah (sangat) rendah badan perintang shunt.

Salah satu kesukaran konseptual yang saya temui dengan pelajar banyak kali adalah kekeliruan terhadap berapa banyak rintangan, voltan, arus, dan lain-lain, merupakan jumlah "penting". Sebagai contoh, saya mempunyai pelajar memberitahu saya bahawa perbezaan antara 296, 342.5 ohm dan 296, 370.9 ohm adalah "benar-benar besar, " padahal sebenarnya ia kurang daripada sepuluh ribu peratus daripada nilai rintangan asas. Pelajar hanya menolak dua rintangan dan dapatkan 28.4 ohm, kemudian berfikir bahawa "28.4" adalah kuantiti yang besar kerana ia boleh dibandingkan dengan beberapa nilai lain yang digunakan untuk mengatasi (100 ohms, 500 ohms, 1000 ohms, dan lain-lain). ).

Sebaliknya, pelajar mungkin gagal untuk melihat pentingnya beberapa ratus ohm rintangan sesat dalam litar perintang shunt, apabila keseluruhan rintangan perintang shunt itu sendiri hanya beberapa ratus per ohm. Apa yang paling penting dalam masalah ketepatan adalah peratusan atau kesilapan, bukan nilai mutlak kesilapan itu sendiri. Ini adalah satu lagi aplikasi praktikal untuk menganggarkan kemahiran, yang perlu diperkukuhkan pada setiap peluang.

Soalan 11

Resistor shunt, yang sangat rendah dalam rintangan, biasanya dibuat daripada massa yang agak besar logam. Rintangan tepat mereka ditentukur melalui proses yang dikenali sebagai pemangkasan, di mana seorang juruteknik mengambil fail logam dan "trim" logam dari konduktor peredaran sehingga rintangan mencapai nilai yang betul. Ini, tentu saja, hanya berfungsi jika perintang shunt sengaja dibuat dengan rintangan yang terlalu rendah. Seperti jenaka tukang kayu yang lama pergi, "Saya memotong papan dua kali dan masih terlalu pendek!"

Sebagai perintang shunt yang mempunyai nilai rintangan yang sangat rendah, bagaimana kita mengukur rintangan shunt dengan ketepatan yang tinggi semasa proses "memangkas" # 11 "> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Bina ammeter dan trim perintang shunt di tempat, dengan jumlah yang dikalibrasi semasa melalui.

Nota:

Jawapan untuk soalan ini adalah mudah mudah, namun sangat praktikal. Sudah tentu, adalah baik untuk mempunyai ujian terbaik dan peralatan penentukuran yang tersedia kepada kita pada bila-bila masa di makmal kita sendiri, tetapi kita mesti realistik. Sangat penting bagi pelajar anda bahawa mereka terlibat dalam perbincangan mengenai masalah seperti ini dari perspektif praktikal. Ia adalah tugas dan keistimewaan anda sebagai pengajar mereka untuk membawa pengalaman anda sendiri ke dalam perbincangan sedemikian dan mencabar pelajar dengan halangan yang realistik terhadap harapan mereka (sering) idealistik.

Soalan 12

Langkah penting dalam membina sebarang voltmeter atau ammeter analog adalah dengan tepat menentukan rintangan gegelung pergerakan meter. Dalam metrologi elektrik, lebih mudah untuk mendapatkan nilai rintangan yang sangat tepat ("standard") daripada mendapatkan voltan sama rata atau pengukuran semasa. Satu teknik yang boleh digunakan untuk menentukan rintangan gegelung pergerakan meter tanpa perlu mengukur voltan atau arus secara tepat adalah seperti berikut.

Pertama, sambungkan jenis peti kes dekad yang bersiri dalam siri dengan bekalan kuasa DC terkawal, kemudian pergerakan meter untuk diuji. Sesuaikan rintangan kotak dekad supaya pergerakan meter bergerak ke titik tertentu pada skala, sebaiknya tanda skala (100%) yang berskala penuh. Catat tetapan rintangan kotak dekad sebagai R 1 :

Kemudian, hubungkan rintangan yang diketahui selari dengan terminal pergerakan meter. Rintangan ini akan dikenali sebagai R s, rintangan shunt . Pesongan pergerakan meter akan berkurang apabila anda melakukan ini. Selaraskan semula rintangan kotak dekad sehingga pesongan pergerakan meter kembali ke tempat asalnya. Catat tetapan rintangan kotak dekad sebagai R 2 :

Rintangan gegelung pergerakan meter ( gegelung R) boleh dikira mengikut formula ini:

Gegelung R = R s


R 2

(R 1 - R 2 )

Tugas anda adalah untuk menunjukkan di mana formula ini berasal, yang berasal dari Hukum Ohm dan sebarang persamaan lain yang mungkin anda kenali untuk analisis litar.

Petunjuk: dalam kedua-dua kes (kotak dekad ditetapkan ke R 1 dan ditetapkan ke R 2 ), voltan merentasi gegelung pergerakan meter adalah sama, arus melalui pergerakan meter adalah sama, dan voltan bekalan kuasa adalah sama.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Satu tempat untuk bermula adalah persamaan voltan pembahagi, V R = V T ((R / (R T ))) digunakan untuk setiap senario litar:

V meter = Gegelung R


R 1 + R gegelung

V meter = Gegelung R || R s


R 2 + ( gegelung R || R s )

Oleh kerana kita tahu bahawa voltan meter adalah sama dalam kedua-dua senario, kita boleh menetapkan persamaan ini sama dengan satu sama lain:

Gegelung R


R 1 + R gegelung

= Gegelung R || R s


R 2 + ( gegelung R || R s )

Nota: bar berganda dalam persamaan di atas mewakili kesamaan parallel R coil dan R s, yang mana anda akan mempunyai pengganti ungkapan matematik yang sesuai.

Nota:

Masalah ini benar-benar tidak lebih daripada latihan dalam algebra, walaupun ia juga berfungsi untuk menunjukkan bagaimana pengukuran elektrik ketepatan boleh diperoleh dengan menggunakan perintang standard daripada voltmeters atau ammeters yang tepat.

Soalan 13

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua nilai voltan, arus, dan sebagainya.
  6. Berhati-hati mengukur jumlah itu, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter. Saya cadangkan resistor antara 1 kΩ dan 100 kΩ, melainkan, tentu saja tujuan litar adalah untuk menggambarkan kesan beban muatan!

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah tujuan pelajar mengambil kursus "meta-tag hidden-print">

Alat Berkaitan:

Kalkulator Downtilt dan Liputan Antena Kalkulator Inductance Microstrip Stripline Crosstalk Calculator

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →