Прибор для измерения силы

Единица силы в этой системе – ньютон. Название эта единица получила в честь английского физика Исаака Ньютона. Один ньютон (1 Н) – это такая сила, которая придаёт телу весом 1 кг ускорение 1 метр в секунду и равна 102 граммам. На табло динамометров обычно вместо ньютонов указываются килограммы.

Принцип действия прибора основан на законе физики, который называется закон Гука, открытый в 1660 году. Он гласит, что деформация пружины прямо пропорциональна силе, действующей на неё.

Первые аппараты для измерения силы появились в XVIII веке. Это весы. В XIX появились приборы с пружиной, растягивающейся под действием приложенного усилия. Позже было изобретено устройство со спиральной пружиной. Эти приборы работали на растяжение. Позже были изобретены устройства, реагирующие на сжатие.

Как измерить силу тока в цепи

Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.

Постоянного тока

Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:

Рис. 2. Использование мультиметра для измерения постоянного тока

  • подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
  • при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
  • установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
  • можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.

Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.

Переменного тока

Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.

Рис. 3. Использование клещей для измерения переменного тока

Для этого вам нужно:

  • переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
  • нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
  • поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
  • данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.

Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:
  • После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
  • Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
  • При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
  • Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
  • Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
  • Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.
Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

  • Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

  • Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром:
  • Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
  • Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
  • Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
  • Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

  • Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
  • Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
  • Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
  • Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.
Читайте также  Синий провод это

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Как развивается этот прибор сегодня?

Современная промышленность не останавливается на достигнутом. Появления таких приборов в жизни людей позволили создавать много полезных устройств, которые облегчают жизнь. Производители в своей работе используют новые открытия, новые технологии. Постепенно старые модели уходят из обихода и появляются новые, более удобные. Так, на сегодняшний день вместо привычных механических все больше используются электронные силомеры. Они отличаются составляющими элементами.

Устройство электронных приборов содержит тензодатчик, то есть силовой датчик, измерительные индикаторы и соединительные провода или радиоканалы. Принцип работы такого вида прибора основан на измерении деформаций тензометрическим датчиком за счет воздействий прикладываемых сил. В процессе работы образуется электрический сигнал, полностью прямо пропорциональный сообщенной деформации. Полученные показатели и являются силовыми величинами.

В настоящее время именно такими приборами пользуются во многих промышленных отраслях для поверок испытательных машин, либо стендов. Поэтому производители стараются выпускать чаще такие приборы, предназначение которых – определять не только изменяющиеся, но и статические силы растяжений и сжатий. Последняя модель измерительного прибора СИУ2 и СИУ работает именно с помощью инструмента сжатий. Их применение наиболее востребовано на предприятиях, где необходимо проводить проверки испытательных конструкций.

Как измерить ток

Для того, чтобы уметь правильно измерить силу тока, не обязательно быть профессиональным электриком, но необходимо иметь некоторые познания в электротехнике.

Что же такое сила тока? Сила тока – физическая величина, которая равна отношению количества заряда, который проходит через определенную поверхность за некоторое время, к величине этого промежутка времени. Данная величина измеряется в Амперах и обозначается буквой «А». Хоть определение силы тока и звучит достаточно мудрено, но в этой физической величине нет ничего сложного.

Шаг 5: Готовим зонд

Зонд лучше всего закреплять на конце узкой трубки: так его просто будет помещать и удерживать в узких местах. Подойдёт любая трубка из немагнитного материала. Мне идеально подошла старая шариковая ручка.

Подготовьте три тонких гибких провода чуть длиннее трубки. В моём кабеле логики в цветах проводов нет (оранжевый +5 В, красный 0 В, серый – сигнал), просто так мне их проще запомнить.

Чтобы использовать зонд с прототипом, припаяйте кусочки проводов на конец кабеля и заизолируйте их термоусадкой. Позже их можно отрезать и припаять провода прямо к Arduino.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Виды силомерных инструментов – как они работают?

Механические инструменты такого вида делятся на пружинные и рычажные.

  • Ручной пружинный динамометр устроен так, что сила передается пружинам, они, в свою очередь, будут сжиматься и растягиваться, а направление уже будут создавать приложенные силы. После сжатий и растягиваний на приборе будут видны показатели. Вот они и будут основными величинами, именно их он и регистрирует.
  • В рычажных моделях деформация образуется с помощью установленного рычага.

Принцип работы гидравлического прибора основан на вымещениях измеряемой силой жидкостей из цилиндров. В конструкции имеется специальное цилиндрическое устройство, заполненное жидкостью. Когда на приспособлении создается усилие, то жидкость подступает к трубке и затем к аппарату, который записывает и регистрирует показатели. Таким нехитрым законом физики получилось создать довольно точный прибор.

А что же что измеряется динамометром электрического типа? Приборы такого вида состоят из датчиков, с их помощью преобразуется деформация от воздействий сил в электрические сигналы. Также имеются и дополнительные датчики, они усиливают и записывают электрические сигналы от первых датчиков. Если необходимо преобразовывать силы или силовые моменты в деформацию, то нужно пользоваться индуктивными, пьезоэлектрическими, тензорезисторными и вибрационно-частотными датчиками сопротивлений.

Когда будет создаваться силовой момент, то датчик тут же будет деформироваться, а токи моста сопротивлений будут меняться. У электрических сигналов силы всегда пропорциональны деформациям элементов, а значит, и силам воздействий. При помощи второго датчика будет усиливаться сигнал, а показатели будут записываться для следующей обработки.

Принцип работы тормозного измерителя силы основан на поглощении мощностей обследуемых агрегатов. Приборы такого типа отличаются конструктивными решениями, то есть могут быть установлены в тормоза разных видов. Это могут быть гидравлические тормоза Прони или электромагнитные, а с помощью двигателей определяется мощность. Во время работы происходит воздействие на вал, и вращательными усилиями или крутящими моментами происходит измерение прибором. Наиболее часто измеряется скорость вращений валов при помощи тахометра.

Результаты измерений сопоставляются, находится входная и выходная мощности прибора. При помощи гидравлического тормоза есть возможность измерить мощность на агрегатах с высокими оборотами.

В приборах трансмиссионного типа установлено устройство – тензодатчик. Он тесно связан с приводным валом, с его же помощью происходит и измерение деформаций кручений. Деформации меняют электрические сопротивления на тензодатчике. Наиболее часто такими приборами пользуются на судовых двигателях.

Читайте также  Самодельные антенны для телевидения

Омметр

Стоит открыть любой учебник по электротехнике и сразу выясняется, что практически все электротехнические величины названы в честь великих физиков прошлого: Вольт, Ампер, Генри, Ом, Фарада, Тесла, Герц. Конечно, обидно, что российских физиков в этом списке нет.

Немецкий физик Георг Ом первый ввёл понятие сопротивления. В его честь единицу измерения сопротивления стали называть «Ом». Эта величина изображается греческой буквой омега – Ω.

Раньше радиоэлементы так и назывались «сопротивление» и лишь много позже в обиход вошло слово резистор. До введения маркировки с помощью цветных полосок все необходимые данные наносились непосредственно на корпус резистора. В технической литературе можно встретить такие обозначения: килоом и мегаом, что означает соответственно тысяча ом и миллион ом. На принципиальных схемах рядом с обозначением резистора можно встерить надписи: 4К7 – четыре и семь килоома (4,7 кОм) или 1М2 – один и два мегаома (1,2 МОм). На зарубежных схемах «Ом» пишется как «Ohm».

Для измерения сопротивлений используется прибор, который называется Омметр. Приборы, измеряющие только сопротивление, в радиолюбительской практике обычно не используются. Такие высокоточные приборы применяются на заводах выпускающих резисторы для определения номинала с определённой погрешностью или в научно-исследовательских лабораториях.

Зато все знают такое понятие как тестер или мультиметр. Такие приборы объединяют в себе вольтметр, амперметр и омметр + ещё функционал дополняется возможностью проверки диодов или же измерения температуры. Всё зависит от стоимости и исполнения прибора. Мультиметры бывают стрелочные и цифровые. Каждый из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки.

На принципиальных схемах омметр обозначается следующим условным графическим обозначением.

Стоит понимать, что так обозначается прибор целиком. В реальности же омметр также собран из достаточно большого количества радиодеталей, и его принципиальная схема включает в себя немалое количество элементов. Данное условное обозначение применяется в основном для того, чтобы показать, на каком участке схемы и каким прибором необходимо проводить измерение. Вот пример.

Здесь на схеме показано, как нужно замерять сопротивление звуковой катушки динамика. Из схемы видно, что кроме омметра (измерительного прибора) и самого динамика ничего не нужно.

Как уже говорилось, омметр, как правило, входит в состав мультиметра. Исключение составляют только узкоспециализированные и высокоточные приборы для измерения сопротивления. Они стоят довольно дорого и их могут позволить себе только крупные фирмы и исследовательские лаборатории.

Омметр в составе тестера-мультиметра используется как вспомогательный. Прежде всего, им можно проверять исправность транзисторов и диодов, а при небольшом навыке стабилитронов и тиристоров. Омметр незаменим при поиске самых главных неисправностей электронных схем:

Короткое замыкание, где его быть не должно.

Обрыв там, где должна быть замкнутая цепь.

Конечно, омметром проверяются обмотки трансформаторов, электродвигателей. Несложно проверить электролитические конденсаторы большой ёмкости, но только на исправность. На утечку проверить электролит не удастся.

О стрелочных измерительных приборах…

Стрелочные приборы в настоящее время применяются редко ввиду большой погрешности, ограниченной функциональности и необходимости расчёта результатов показаний. Кроме того, стрелочные приборы время от времени требуют калибровки.

Стоит отметить, что стрелочные омметры устроены проще своих цифровых собратьев. Ранее, ещё до широкого распространения цифровых мультиметров, в ходу у радиолюбителей были так называемые авометры. Авометр – это стрелочный многофункциональный прибор, который в одном корпусе объединяет три прибора для измерения основных электрических величин: амперметр – измеряет силу тока, вольтметр – измеряет напряжение и омметр – измеряет сопротивление. Как видим, название авометра происходит от названий тех приборов, которые входят в его состав.

Стоит отметить, что для стрелочных приборов, таких как амперметр и вольтметр не нужен источник питания (батарейка), а омметр обязательно требует наличие батареи питания.

Дело тут в том, что стрелочные приборы амперметр и вольтметр измеряют такие величины, как ток и напряжение на рабочих, включенных приборах. И именно поэтому им не нужен свой собственный источник питания, так как энергию для отклонения указательной стрелки они получают от участка схемы, на котором проводится замер электрических величин.

С омметром другая история. Омметр замеряет сопротивление. Но замерить сопротивление участка цепи, которое находиться под рабочим напряжением нельзя. Можно лишь замерить ток и напряжение на участке цепи и с помощью закона ома вычислить сопротивление этого участка. Думаю, с этим понятно.

Поэтому омметр используют лишь в тех случаях, когда нужно измерить сопротивление участка цепи или радиодетали при выключенном рабочем электропитании. А для того, чтобы определить сопротивление какого-либо участка цепи или радиодетали, нужно пропустить через него пусть и небольшой ток, которого достаточно для отклонения стрелки стрелочного прибора. Именно поэтому стрелочные вольтметры и амперметры могут работать и без батареи питания, но вот даже стрелочный омметр без батарейки работать не будет.

К недостаткам стрелочных приборов можно отнести достаточно большие габариты, необходимости калибровки, трудоёмкость при считывании показаний. Но, несмотря на это, и у стрелочных приборов есть свои преимущества.

Преимущество стрелочных приборов.

Что можно сказать в пользу стрелочных измерительных приборов? А вот что. Как уже говорилось, стрелочный амперметр и вольтметр не нуждаются в источнике питания. Об этом весомом преимуществе вспоминаешь регулярно, когда в цифровом мультиметре наглухо садится батарейка

Современный мультиметр в обязательном порядке требует наличия батареи питания. Она нужна для того, чтобы питать микросхемы контроллера и дисплея, на котором отображаются результаты измерений.

В пользу стрелочных приборов можно отнести и то, что они имеют достаточно простое устройство. Это напрямую сказывается на ремонтопригодности таких приборов. Восстановить работу стрелочного прибора порой не так уж и сложно и дорого, в то время как восстановить современный цифровой мультиметр иногда просто невозможно.

Взглянем на внутренности цифрового мультиметра.

Прибор питается от батарейки типа «Крона» напряжением 9 вольт. Её, предохранитель и контроллер прибора видно при снятой задней стенке. Также видны контактные участки многопозиционного переключателя и другие элементы схемы.

Рассмотрим основные практические измерения с помощью популярного прибора DT-830B. Прибор представляет собой компактный универсальный мультиметр, позволяющий измерять постоянное и переменное напряжение, силу тока и сопротивление. Кроме того на панели прибора есть специальный разъём для проверки коэффициента усиления h21Э (hFE) маломощных транзисторов.

Практическая работа с мультиметром DT-830B.

Прежде чем приступать к работе следует твёрдо запомнить одно правило. Независимо от того, что вы собираетесь мерить: ток, напряжение или сопротивление всегда необходимо начинать с максимального предела и поэтапно переходить на более низкие пределы измерения.

Пределы измерения омметра выглядят вот так.

На панели мультиметра DT-830B они ограничены зелёной линией. Прибор имеет 5 пределов измерений:

200 — на этом пределе измеряются сопротивления величиной до 200 Ом;

2000 — на этом пределе измеряются сопротивления до 2 килоом (2 кОм = 2000 Ом);

20k — на этом пределе измеряются сопротивления, величина которых не превышает 20 килоом (20 кОм = 20 000 Ом);

Читайте также  Машинка для шлифования стен

200k — предел для измерения сопротивлений до 200 килоом (200 кОм = 200 000 Ом);

Ну, и наконец, 2000k — предел для измерения сопротивлений до 2 мегаом.

Если вы запутались в килоомах и мегаомах, и не знаете как определить, сколько это будет в омах, то добро пожаловать сюда. Там подробно рассказано о сокращённой записи численных величин.

Когда в режиме измерения сопротивления оба щупа разомкнуты, на индикаторе в старшем разряде высвечивается цифра 1, что означает бесконечно большое сопротивление.

А при замкнутых накоротко щупах на индикаторе высвечиваются три нуля. Это значить, что измерительная цепь коротко замкнута. Иногда самая правая цифра может быть 1 или 2 (на дисплее типа вот так 001 или 002). Это величина погрешности самого прибора. Она настолько незначительна, что ей можно пренебречь.

У профессиональных мультиметров, например В-38, которые используются в лабораториях, имеется потенциометр калибровки, с помощью которого можно установить > 0 of your page —>