Прибор для измерения тока: Как выбрать мультиметр (2018) | Другие инструменты | Блог

Разное

Содержание

Как выбрать мультиметр (2018) | Другие инструменты | Блог

Электричество давно уже стало неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и мультиметр – прибор для измерения параметров электрической цепи – может пригодиться каждому. Не станешь же вызывать электрика для решения таких бытовых вопросов как: цел ли кабель, «жива» ли батарейка, почему не горит лампочка, под напряжением ли провод и т.д.

Автолюбителям мультиметр поможет контролировать работу автоэлектрики и электроники.

А уж если вы сами следите за электрикой в своем доме, мультиметр вам просто необходим.

Области применения мультиметров

Мультиметры – общее название для целого класса электроизмерительных приборов. Они способны проверять целостность электрических цепей, изоляции и заземления; измерять параметры цепи без контакта с проводниками и определять характеристики радиоэлектронных компонентов.

Мультиметры применяются:

— электриками при обслуживании электрических линий и потребителей;

— электронщиками при сборке, настройке и ремонте радиоэлектронной аппаратуры;

— сервисными инженерами при установке, обслуживании и ремонте электротехники;

— монтажниками при прокладке и расключении линий связи и электропередач;

— автоэлектриками при диагностике и ремонте автомобильной электрики;

Какой именно мультиметр нужен вам – можно понять, определившись измеряемыми параметрами и необходимой точностью прибора.

Характеристики мультиметров

В основном в магазинах предлагаются три типа приборов: мультиметры, тестеры и токовые клещи.

Мультиметр предназначен для измерения параметров электрической цепи. Самые простые модели измеряют только базовые параметры — ток, напряжение и сопротивление.

Модели посложнее способны определить такие характеристики, как емкость конденсатора, частота переменного тока, коэффициент усиления транзистора и т.д. Чем больше параметров определяет мультиметр, чем больше наборов диапазонов их измерений и чем выше точность – тем дороже прибор.

В продаже встречаются мультиметры двух видов – аналоговые (со стрелочным индикатором) и цифровые (с дисплеем).

Цифровые мультиметры предоставляют намного больший функционал, обеспечивают удобство считывания параметров и высокую точность измерения.

На стрелочном индикаторе просто невозможно измерить какое-либо значение с точностью нескольких знаков после запятой. Считать показание на стрелочном индикаторе тоже сложнее. Несколько шкал, неравновесные деления, в некоторых случаях полученное значение еще нужно умножить на коэффициент – неподготовленного человека все это может запутать.

Зато стрелочный индикатор намного удобнее при наблюдении за меняющимися параметрами. Цифровой мультиметр меняет показания на экране от 1 до 4 раз в секунду. И, если частота обновления экрана мультиметра будет близка к частоте измеряемого сигнала, провести измерение не получится. Колебания стрелки аналогового прибора будут намного нагляднее.

Тестер также проводит измерение некоторых параметров цепи, но, в отличие от мультиметра, не выводит полученные значения на экран, а использует их для определения состояния тестируемого объекта и выдачи соответствующего сигнала или сообщения.

Мультиметр можно использовать и для тестирования кабелей и приборов, но тогда вывод о состоянии объекта придется делать самостоятельно

Мультиметр универсальнее, но, во многих случаях, тестером пользоваться проще и быстрее. Впрочем, мультиметры часто содержат в себе и тестеры некоторых параметров, чаще всего – целостности цепи.

Простейшие тестеры способны только определять обрыв цепи, тестеры посложнее могут определить короткое замыкание, наличие тока в цепи, переполюсовку линии постоянного тока.

Самые сложные и дорогие тестеры способны проверить на соответствие требованиям безопасности и нормативных документов множества параметров– сопротивления изоляции, сопротивления заземления, тока утечки срабатывания защиты и т.д.

Токовые клещи – это специализированный мультиметр, способный измерить силу тока в отдельном проводе без разрыва цепи и нарушения изоляции. Для этого используется способность электрического тока индуцировать (возбуждать) ток в проводниках, находящихся поблизости. Такие проводники и скрыты в клещах, которые – для измерения тока – следует наложить на провод. Токовые клещи незаменимы для определения нагрузки на линии электропередач, определения потребляемой мощности и т.д.

Даже недорогие клещи способны с приемлемой точностью измерять силу тока до 1000 А и напряжение до 1000 В. Дорогие клещи могут измерять силу тока до 2500 А и используют метод TrueRMS, повышающий точность измерения параметров переменных токов.

Виды измерений параметров электрической цепи. Для бытового использования достаточно, если прибор сможет измерять:

— один-два диапазона измерения переменного напряжения (0-200 В, 0-400 В) – для потребительских сетей;

— два-три диапазона измерения постоянного напряжения (0-200 мВ, 0-2 В, 0-20 В, 0-100 В) – для батареек и аккумуляторов;

— несколько диапазонов (0-20 мА, 0-2 А, 0-10 А, 0-100 А) силы тока в цепях постоянного и переменного тока – для определения нагрузки на кабель и потребляемой мощности электроприборов;

— несколько диапазонов измерения сопротивления – для определения целостности цепей и проверки кабелей и бытовой техники на короткое замыкание.

Очень полезно наличие функции проверки целостности цепи («прозвонки») со звуковым сигналом — с помощью этой функции легко и быстро проверяется как наличие контакта, так и отсутствие короткого замыкания.

Для проверки радиодеталей потребуется наличие дополнительных возможностей:

— измерение сопротивления резисторов и проводников;

— измерение индуктивности катушек и дросселей;

— измерение коэффициента усиления транзисторов;

— измерение емкости конденсаторов;

проверка диодов.

Также некоторые мультиметры предлагают возможность измерения частоты переменного тока, потребляемой мощности электроприборов и температуры – последнее обычно реализуется с помощью измерения напряжения (термоЭДС) на концах термопары, входящей в комплект поставки.

Обратите внимание на максимальное рабочее напряжение. Это – то напряжение, которое может выдержать электроника прибора. Его превышение с высокой вероятностью приведет к поломке.

Важной характеристикой, во многом определяющей цену прибора, является погрешность измерений. Погрешность измерения каждого параметра различна и складывается из базовой погрешности АЦП и погрешности преобразования параметра в каждом конкретном диапазоне. Базовая погрешность дает только приблизительное представление о точности прибора. Всегда следует обращать внимание на погрешности измерения по каждому из параметров в конкретных диапазонах – они могут превышать базовую в разы.

Количество единиц счета мультиметра показывает, на сколько промежутков делится измерямый диапазон и определяет величину дискретизации. Так, для диапазона 0-100 мА у мультиметра с 6000 единицами счета величина дискретизации будет 100/6000 ≈ 0,017 мА. И значение 0,034 на экране этого мультиметра вовсе не означает, что сигнал измерен с точностью до 0,001 мА: значение 0,035 он просто не способен отобразить. Разумееся, при большой погрешности нет смысла в большом количестве единиц счета. Поэтому производители подбирают этот параметр в соответствии с погрешностью измерения.

При оценке точности прибора следует обращать внимание и на количество единиц счета, и на погрешность, и на диапазон измеряемого параметра. Рассмотрим для примера два прибора:

1. Погрешность измерения тока: 2% ± 1 единица счета. Минимальный диапазон измерения тока: 0-600 мА. Количество единиц счета: 6000.

2. Погрешность измерения тока: 2% ± 1 единица счета. Минимальный диапазон измерения тока: 0-50 мА. Количество единиц счета: 6000.

На первый взгляд приборы похожи. Для оценки точности вычислим абсолютную погрешность в диапазоне 0-5 мА каждого прибора:

1. 2% от 600 — это 12 мА. 1 единица счета — это 600/6000 = 0,1 мА. Итого абсолютная погрешность — 12.1 мА.

2. 2% от 5 — это 100 мкА. 1 единица счета — это 5/6000 = 0,8 мкА. Итого абсолютная погрешность — 100,8 мкА.

Таким образом, в этом диапазоне второй прибор в 100 раз точнее первого. Именно по этой причине два прибора с одинаковой базовой погрешностью могут отличаться по цене на порядок.

Частота обновления экрана показывает, сколько раз в секунду на экране будет обновляться измеренное значение. Высокая частота (более 1) полезна для выявления «дребезжащего» сигнала, с кратковременными всплесками или, наоборот, падениями. Только следует иметь в виду, что если в измеряемом диапазоне погрешность намного больше одной единицы счета, «дребезг» может быть вызван погрешностью самого прибора.

Для тех, кому важна точность измерений, следует обратить внимание на приборы класса True RMS – корректно измерять параметры переменного тока несинусоидальной формы могут только такие мультиметры.

Подсветка экрана будет весьма кстати при слабом освещении. Электрошкафы и шкафы автоматики часто располагаются в темных углах и плохо освещенных помещениях, лампы подсветки в них есть не всегда, да и те, что есть, при диагностике и ремонте часто бывают обесточены. Подсветкой экрана мультиметра в этом случае просто необходима.

Функция hold предназначена для фиксации показания на экране. Эта функция может быть удобна, когда по каким-то причинам в процессе измерения экран не попадает в поле зрения. Тогда при измерении нажимается кнопка hold, а показания можно будет просмотреть позже.

Очень полезна функция автоматического определения диапазона измеряемой величины. Ошибка в ручном задании диапазона (например, выбор диапазона 0-200 мВ при напряжении в 100 В) может привести к поломке прибора. Наличие функции автоматического определения диапазона предотвратит опасную ситуацию и подберет диапазон, в котором измерение будет производиться с наибольшей точностью.

Некоторые приборы можно подключать к персональному компьютеру и, с помощью соответствующего ПО, сохранять результаты на компьютере для последующей обработки и анализа.

Варианты выбора

Для домашнего применения будет вполне достаточно недорогого мультиметра с возможностью «прозвонки» цепи и измерения напряжения, тока и сопротивления.

Для ремонта и настройки радиоэлектроники потребуется мультиметр с низкой погрешностью и возможностью измерять параметры электронных компонентов.

Если измеряемые вами параметры могут случайным образом меняться в большом диапазоне, или если вы просто не хотите каждый раз подбирать диапазон, выбирайте среди моделей с автоматическим определением диапазона.

Если у вас нет желания вникать в цифры, а прибор нужен только для проверки цепей на замыкание/обрыв/наличие напряжения, выбирайте среди простых тестеров.

Если вам необходимо часто измерять силу тока в кабелях, находящихся под напряжением, наличие токовых клещей намного упростит эту задачу.

Прибор для измерения силы тока в цепи: схема измерения

В процессе эксплуатирования электрической сети или какого-то электроприбора, необходимо проводить измерение силы тока. Домашним мастерам будет полезно узнать, как определить мощность электронного оборудования, и какие устройства для этого применяют. Также стоит знать о защите при работе с электроникой под напряжением.

Устройства для измерения

Измерительные аппараты применяются в разных областях домашнего хозяйства и в промышленных масштабах. Чаще приборы эксплуатируются на крупных предприятиях, которые связаны с распределением тепловой регенерации, электроэнергии. Современный рынок товаров и услуг предлагает потребителю огромное количество моделей.

Важно знать параметры электричества

Силу электротока интересно сравнивать с водным потоком. В стародавние времена реки загораживали бревнами, чтобы обеспечить напор, который бы вертел мельничное колесо. С увеличением скорости вращения, эффективность мельницы возрастала. Также и сила электротока характеризует ЭДС, производимую электричеством.

От большой силы тока нагреется проводка

Например, лампа, при повышении силы электричества в токовой цепи, будет светить более ярко. Поэтому необходимо знать, как называется прибор для измерения силы тока и мощности.

Мощность напрямую оказывает влияние на то, как электричество будет воздействовать на человеческий организм при касании. Сила тока (СТ) демонстрирует нагрузку на провод. Максимум токовой пропускной способности провода зависит от электропроводности и площади токопровода в сечении. Когда СТ окажется очень значительной, электропровод или электрический кабель будет перегреваться.

Важно! Это может спровоцировать плавку изоляционного слоя и, как результат — электрического замыкания.

Вот почему электропроводке всегда создают защиту от высоких нагрузок специальными выключателями (автомат) или предохраняющими элементами.

По значениям можно искать неисправности

С особенным трепетом к этому необходимо отнестись обладателям жилья со старой электропроводкой. При использовании всё большего числа приборов, аппаратов, провода подвергаются нагруженному состоянию.

По отношению значений СТ в разных цепях электрических устройств, можно говорить об их работе. Так, в фазах двигателя должны протекать электрические токи равнозначной мощности. В том случае, когда наблюдается разница, значит двигатель функционирует неправильно. Также можно видеть состояние работы нагревателя или системы «тёплый пол» — измеряется СТ во всех комплектующих.

Работа приборов основана на разных принципах

Амперметры

Измерить можно при помощи одной из разновидностей этого прибора:

  • Электромагнитный. Внутри расположена катушка, по ней идет электроток и создает ЭДС. Оно затягивает в катушку металлический сердечник, который связан со стрелочкой. Чем выше будет СТ, тем активнее будет затягиваться сердечник и больше будет отклоняться стрелочка аппарата.
  • Тепловой. В устройстве присутствует натянутая нить из металла, она связана со стрелочкой. Идущий электроток провоцирует нагревание нити, его уровень зависит от СТ. А чем активнее нагрев, тем нить становится длиннее, и больше отклонится стрелочка аппарата.
  • Магнитоэлектрический. В устройстве присутствует магнитное поле, где симметрично располагается объединенная со стрелочкой электроприбора рамка с проволочной намоткой. При проходе через намотку электротока, конструкция под воздействием поля развернется на определенный угол, зависящий от СТ. А от угла поворачивания определяется расположение стрелочки, которая отмечает на шкале данные силы электротока.
  • Электродинамичный. Внутри электроприбора имеются 2 катушки. Одна нестационарная. Когда по катушкам идет электроток (из-за формирующихся при этом электрических полей) подвижная повернется по отношению ко второй, и при этом уводит за собой стрелочку. От СТ зависит угол отклонения.
  • Индукционный. Электроток идет через обмотки не двигающихся катушек, объединенных магнит-системой. В процессе формируется магнитное поле (вращается, бежит), действующее с определенной силой (в зависимости от СТ) на двигающийся цилиндрический или дисковой элемент из металла, связанный со счетчиком электроприбора.
  • Электронный или цифровой. Во внутренней части расположена электрическая схема, данные выводятся на ЖК-дисплей.

Цифровые модели удобнее

Мультиметр

Так именуют универсальный измеритель значений электротока. Он может функционировать, как амперметр. Результаты замеров выводятся на ЖК-экране. Для функционирования необходимо электропитание от аккумулятора.

Механику можно использовать без батареек

Тестер

По типу работы, прибор аналоговый. Итоги замеров можно видеть на механическом табло за защитным стеклом при помощи стрелочки, аккумуляторы нужны только при присутствии омметра.

Удобно мерить без вмешательства в схему

Токоизмерительные клещи

Они наиболее практичные. Ими зажимают места испытуемого проводника, после чего электроприбор покажет силу идущего в нем электротока. При этом важно принять во внимание, что кольцо должно быть исключительно в пределах проверяемого провода. Если закрепить несколько жил, аппарат покажет геометрию токов в них.

Первые три устройства для осуществления замеров подразумевают присутствие в цепи токовой нагрузки. Монтируются обязательно в разрыв электропровода. Для 1 фазы электросети, это подразумевает и фазу, так и «0». Для 3 фаз — исключительно фаза, потому что в «0» протекает геометрия токов всех фаз (при одной и той же нагрузке равняется 0).

Необходимо правильное подключение

Присутствует два обстоятельства:

  • Различие вольтметра (чтобы определять электрическое напряжение) от амперметра состоит в том, что его запрещено применять без токовой нагрузки, иначе будет коротить.
  • Щупами устройства разрешено прикасаться только к электропроводам или контактам, когда нет электричества, то есть проверяемая электролиния должна быть не под напряжением. Иначе между рядом расположенным щупом и проводящей ток жилой скорее всего будет наблюдаться дуга, которой хватит для плавки металлических элементов. Все измерители имеют диапазоны, которыми можно отрегулировать чувствительность.

На заметку. Электроток, потребляемый отдельными электроприборами, такими как телевизор и ПК, сберегающие энергию лампочки и светодиоды не синусоидальные. Некоторые измерители, принцип работы которых сориентирован на переменное электрическое напряжение, могут показывать СТ ошибочно.

Стоит работать в перчатках

Как не травмироваться при замерах?

Чтобы перестраховаться, если имеются сомнения, лучше ознакомиться с инструкцией к электроприбору и проверить верность подсоединения. Выполняя замеры, важно помнить о мерах защиты при работе с электротоком. Травмирование может случиться даже при работе с незначительной токовой мощности аппаратами. Особенно в условиях с высокой влажностью. Необходимо работать в прорезиненной спецодежде.

Для исследования СТ, ученые придумали измеряющие электроприборы. Из-за незначительного внутреннего сопротивления, эти измерители не оказывают влияние на параметры электротока в измеряемой токовой цепи. Приборы активно применяются на промобъектах и дома.

Измерение силы тока — обзор приборов для измерения

мультиметр

В ходе эксплуатации электросети или какого-либо прибора приходится выполнять измерение силы тока.

Из данной статьи вы узнаете, что понимается под этим термином и какие инструменты используются для этой цели.

Заодно поговорим о мерах безопасности при проведении подобных работ.

Единица измерения силы тока

Силой тока в физике принято называть величину заряда, пересекающего поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения — ампер (А). Силу в 1 А имеет такой ток, при котором за 1-у секунду через сечение проводника проходит заряд в 1 кулон (Кл).

Силу тока можно сравнить с напором воды. Как известно, в старину небольшие речки перегораживали плотинами, чтобы создать напор, способный вращать колесо мельницы.

Чем более сильным был напор, тем более производительную мельницу можно было привести с его помощью в движение.

Точно так же и сила тока характеризует работу, которую может выполнить электричество. Простой пример: лампочка при увеличении силы тока в цепи будет гореть ярче.

Зачем нужно знать, какой силы ток протекает в проводнике? От силы тока зависит то, как он будет действовать на человека при случайном контакте с токоведущими частями. Производимый электричеством эффект отобразим в таблице:

Сила тока, А (переменный с частотой 50 Гц) Эффект
Менее 0,5 мА является незаметным для человека
От 0,5 до 2 мА Появляется нечувствительность к различным раздражителям
От 2 до 10 мА Болевые ощущения, спазм мышц
От 10 мА до 20 мА Усиленные спазмы, некоторые ткани повреждаются. При силе тока от 16 мА человек теряет способность разжать или отдернуть руку, чтобы разомкнуть контакт с токоведущей частью
От 20 мА до 100 мА Дыхательный паралич
От 100 мА до 3 А Фибрилляция сердца, нужны безотлагательные меры по реанимированию пострадавшего
Свыше 3 А Сильные ожоги, остановка сердца (при кратковременном воздействии возможность реанимирования сохраняется)

А вот еще несколько причин:

  1. Сила тока характеризует нагрузку на проводник. Максимальная пропускная способность последнего зависит от материала и площади поперечного сечения. Если сила тока окажется слишком большой, провод или кабель будет сильно греться. Это может привести к расплавлению изоляции с последующим коротким замыканием. Вот почему проводку всегда защищают от перегрузок автоматическими выключателями или предохранителями. С особым вниманием к протекающей в проводах силе тока следует отнестись владельцам квартир и домов со старой проводкой: ввиду применения все большего количества электроприборов она часто оказывается в перегруженном состоянии.
  2. По соотношению значений силы тока в различных цепях электроприбора можно сделать вывод о его исправности. Например, в фазах электродвигателя должны протекать токи равной силы. Если наблюдаются расхождения, значит двигатель неисправен либо работает с перегрузкой. Таким же способом определяется состояние нагревательного прибора или электрического «теплого пола»: замеряется сила тока во всех составляющих устройства.

Работа электричества, точнее говоря его мощность (количество работы за единицу времени), зависит не только от силы тока, но и от напряжения. Собственно говоря, произведение этих величин и определяет мощность:

W = U * I,

Где

  • W – мощность, Вт;
  • U – напряжение, В;
  • I – сила тока, А.

Таким образом, зная напряжение в сети и мощность прибора, можно рассчитать, какая сила тока будет через него протекать при условии исправного состояния: I = W/U. К примеру, если известно, что мощность обогревателя составляет 1,1 кВт и работает он от обычной сети напряжением 220 В, то сила тока в нем составит: I = 1100 / 220 = 5 А.

измеряем силу тока

Формула измерения силы тока

При этом нужно учитывать, что согласно законам Кирхгофа сила тока в проводе до разветвления представляет собой сумму токов в ветвях. Поскольку в квартире или доме все приборы подключаются по параллельной схеме, то если, допустим, одновременно работают два прибора с током в 5 А, то в подводящем проводе и в общем нулевом будет протекать ток силой в 10 А.

Обратная операция, то есть расчёт мощности потребителя путем перемножения измеренной силы тока на напряжение, не всегда дает правильный результат. Если в устройстве-потребителе имеются обмотки, как например в электродвигателях, которым присуще индуктивное сопротивление, часть мощности будет расходоваться на преодоление этого сопротивления (реактивная мощность).

Чтобы определить активную мощность (полезная работа электричества), нужно знать фактический коэффициент мощности для данного прибора, представляющий собой соотношение активной и реактивной мощностей.

Приборы для измерения силы тока и напряжения

Вот какие измерительные инструменты помогут электрику в данном вопросе:

Амперметр

Существует несколько разновидностей данного прибора, которые различаются принципом действия:

амперметр М1001М

  1. Электромагнитный: внутри имеется катушка, протекаю по которой ток создает электромагнитное поле. Это поле втягивает в катушку железный сердечник, связанный со стрелкой. Чем большей будет сила тока, тем сильнее будет втягиваться сердечник и тем более будет отклоняться стрелка.
  2. Тепловой: в приборе установлена натянутая металлическая нить, связанная со стрелкой. Протекающий ток вызывает нагрев нити, степень которого зависит от силы тока. А чем сильнее нагреется нить, тем сильнее она удлинится и провиснет, соответственно, тем сильнее отклонится стрелка.
  3. Магнитоэлектрический: в приборе имеется постоянный магнит, в поле которого находится связанная со стрелкой алюминиевая рамка с намотанной на нее проволокой. При протекании через проволоку электрического тока рамка в магнитном поле стремится повернуться на некоторый угол, который зависит от силы протекающего тока. А от угла поворота зависит положение стрелки, отмечающей на шкале значение силы тока.
  4. Электродинамический: внутри прибора имеются две последовательно соединенные катушки, одна из которых является подвижной. При протекании по катушкам тока в результате взаимодействия возникающих при этом электромагнитных полей подвижная катушка стремится повернуться относительно неподвижной и при этом тянет за собой стрелку. Угол поворота будет зависеть от силы протекающего тока.
  5. Индукционный: ток пропускается через обмотки неподвижных катушек, соединенных магнитной системой. В результате образуется вращающееся или бегущее электромагнитное поле, воздействующее с некоторой силой (зависит от силы тока) на подвижный металлический цилиндр или диск. Тот связан со стрелкой.
  6. Электронный: такие приборы еще называют цифровыми. Внутри имеется электрическая схема, информация выводится на жидкокристаллический дисплей.

трансформатор напряженияНужно проверить трансформатор на наличие неисправностей? Как проверить трансформатор мультиметром – особенности прямого и косвенного методов проверки.

Принцип действия защитного заземления описан тут.

Виды заземляющих клемм и их технические характеристики подробно описаны в этой статье.

Мультиметр для измерения силы тока

Так принято называть универсальный электронный измеритель параметров тока. Он может переключаться как в режим амперметра, так и в режим вольтметра, омметра и мегомметра (измеряются сопротивления большой величины, обычно изоляции).

мультиметр

Измерение силы тока мультиметром

Результаты измерений отображаются на жидко-кристаллическом дисплее. Для работы прибору необходимо питание от батареек.

Тестер

По функциональности это тот же мультиметр, но аналоговый. Результаты измерений обозначаются на шкале при помощи стрелки, батарейки требуются только при наличии омметра.

Измерительные клещи

Измерительные клещи более практичны. Ими нужно просто зажать участок тестируемого провода, после чего прибор покажет силу протекающего в нем тока.

При этом нужно учитывать, что в клещах должен оказаться только проверяемый проводник. Если зажать несколько проводников, прибор покажет геометрическую сумму токов в них.

клещи для измерения силы тока

Измерительные клещи

Таким образом, при помещении в токоизмерительные клещи 1-фазного провода целиком прибор покажет «нуль», так как в фазном и нулевом проводниках протекают разнонаправленные токи одинаковой величины.

Методы измерения

Первые три прибора для проведения измерений должны быть включены в цепь нагрузки последовательно с ней, то есть в разрыв провода. Для 1-фазной сети это может быть как фазный, так и нулевой провод. Для 3-фазной — только фазный, так как в нулевом протекает геометрическая сумма токов во всех фазах (при одинаковой нагрузке равна нулю).

Отметим два важных обстоятельства:

  1. В отличие от вольтметра (измеритель напряжения), амперметр нельзя использовать без нагрузки, иначе получится короткое замыкание.
  2. Щупами прибора можно касаться проводов или контактов только при отсутствии напряжения, то есть тестируемая линия должна быть обесточена. В противном случае между близко расположенными щупом и проводом может возникнуть дуга с выделением тепла, достаточного для расплавления металла.

Все измерительные приборы имеют переключатель диапазона, которым регулируется чувствительность.

главная заземляющая шинаЗаземление необходимо для безопасной эксплуатации электричества. Шина заземления – наиболее важный компонент электрической сети.

Трансформатор 220 на 12 Вольт – назначение и рекомендации по изготовлению вы найдете по ссылке.

Заметим, что ток, потребляемый некоторыми приборами, такими как телевизионная и компьютерная техника, энергосберегающие и светодиодные лампы, не является синусоидальным.

Поэтому некоторые измерительные приборы, принцип действия которых ориентирован на переменное напряжение, могут определять значение силы такого тока с ошибкой.

Видео на тему

Прибор для измерения силы тока. Как измерить силу тока мультиметром

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Ток или силу тока определяют количеством электронов, проходящих через точку или элемент схемы в течение одной секунды. Так, например, через нить накала горящей лампы накаливания карманного фонаря ежесекундно проходит около 2 000 000 000 000 000 000 (два триллиона) электронов. Однако на практике измеряется не количество электронов, а их движение, выраженное в амперах (А).

Ампер – это единица электрического тока, которую так назвали в честь французского физика и математика А. Ампера изучавшего взаимодействие проводников с током. Экспериментально установлено, что при токе в 1А через точку или элемент схемы проходит около 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Помимо ампера применяют и более мелкие единицы силы тока: миллиампер (мA), равный 0,001 А, и микроампер (мкA), равный 0,000001 А или 0,001 мА. Следовательно: 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА.

1. Прибор для измерения силы тока.

Как и напряжение, ток бывает постоянный и переменный. Приборы, служащие для измерения тока, называют амперметрами, миллиамперметрами и микроамперметрами. Так же, как и вольтметры, амперметры бывают стрелочными и цифровыми.

На электрических схемах приборы обозначаются кружком и буквой внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр). Рядом с условным обозначением амперметра указывается его буквенное обозначение «» и порядковый номер в схеме. Например. Если амперметров в схеме будет два, то около первого пишут «PА1», а около второго «PА2».

Для измерения тока амперметр включается непосредственно в цепь последовательно с нагрузкой, то есть в разрыв цепи питания нагрузки. Таким образом, на время измерения амперметр становится как бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при этом в схему амперметр никаких изменений не вносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также надо помнить, что амперметры выпускаются на разные диапазоны (шкалы), и если при измерении использовать прибор с меньшим диапазоном по отношению к измеряемой величине, то прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, значит, силу тока измеряют только в этих пределах, так как при измерении тока свыше 300 мА прибор выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром.

Измерение силы тока мультиметром практически ни чем не отличается от измерения обыкновенным амперметром или миллиамперметром. Разница состоит лишь в том, что у обычного прибора всего один диапазон измерения, рассчитанный на определенную максимальную величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из диапазон пользоваться в данный момент.

Обычные мультиметры, не профессиональные, рассчитаны на измерение постоянного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне вполне достаточно. У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m, 20m, 200m, 10А. Например. На пределе «20m» можно измерять постоянный ток в диапазоне 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обычным светодиодом. Для этого соберем схему, состоящую из источника напряжения (пальчиковой батарейки) GB1 и светодиода VD1, а в разрыв цепи включим мультиметр РА1. Но перед включением мультиметра в схему подготовим его к проведению измерений.

Измерительные щупы вставляем в гнезда мультиметра, как показано на рисунке:

красный щуп называют плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп является минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого написано «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

В секторе измерения постоянного тока выбираем предел «2m», диапазон измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и затем подаем питание. Светодиод загорелся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Однако этот вариант измерения подходит тогда, когда величина потребления тока известна. На практике же часто возникает ситуация, когда необходимо измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неизвестна или известна приблизительно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Предположим, что потребление тока светодиодом неизвестно. Тогда переключатель переводим на предел «200m», который соответствует диапазону 0…200 мА, и после этого щупы мультиметра включаем в цепь.

Затем подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В данном случае показания тока составили «01,8», что означает 1,8 мА. Однако нолик впереди указывает на то, что можно снизиться на предел «20m».

Отключаем питание. Переводим переключатель на предел «20m». Включаем питание и опять производим измерение. Показания составили 1,89 мА.

Часто бывает ситуация, когда при измерении тока или напряжения на индикаторе появляется единица. Единица говорит о том, что выбран низкий предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В этом случае необходимо перейти на предел выше.

Также может возникнуть момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и необходимо перейти на предел измерения «10А». Однако здесь есть нюанс, который надо запомнить. Помимо того, что переключатель переводится на предел «10А», еще также необходимо переставить плюсовой (красный) щуп в крайнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо предназначено для измерения больших токов.

И еще совет. Возьмите за правило: когда закончите все измерения на пределе «10А» сразу же переставляйте плюсовой (красный) щуп на свое штатное место. Этим Вы сбережете себе нервы, щупы и мультиметр.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать об измерении тока мультиметром. Главное понимать, что при измерении напряжения вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр включается непосредственно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю посмотреть видеоролик, в котором на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

Удачи!

Прибор для измерения напряжения в электрической цепи

В век технических достижений электричество ценится на вес золота. Чтобы его измерить, нужен прибор для измерения напряжения. Но аппарат и его разновидности существенно отличаются по параметрам и принципу действия.

Приборы для измерения напряжения

В результате прямых и косвенных измерений становятся известны конкретные данные физической величины.

Прямые отображают результат на шкале напрямую. Определение косвенных производится с помощью вычислений нужных параметров. Последний способ значительно точнее. Измерения проводятся в электротехнических и радиотехнических цепях.

Вольтаж измеряют оборудованием

Напряжение измеряется от одной точки до другой и характеризируется силой переноса из конца цепи A в B. Отображается величина с помощью буквы V. Единица напряжения — Вольты. Для облегчения, показатель разделяется на кило-, милли- и микро- единицы. Измеритель может быть электромеханическим, электронным, цифровым или электронным.

Вольтметры

Именно этот прибор учат, измеряя напряжение на уроках физики. Действие измерителя основано на законе Ома. Измерение производится с помощью электромагнитного поля. Характеристики аппарата улучшаются при высоком внутреннем сопротивлении и широком диапазонном значений. Приборы, определяющие кило-, милли- и микро-единицы условно имеют название киловольтметров, милливольтметров и микровольтметров. Последние два диапазона имеют минимальную погрешность.

Знать вольтаж цепи необходимо

Вольтметры бывают 2 видов.

Электронный — высокочувствительный аппарат с большим сопротивлением. Позволяет определить широкие пределы значений. Отличается добавлением к основному механизму преобразователя. Такие приборы требуют ток в качестве источника питания. Известны аналоговые и цифровые вольтметры. Первые действуют, переводя входное переменное напряжение на постоянное, постепенно отклоняя стрелку. ИП также включает в себя шкалу. При течении тока в противоположном направлении, стрелка смещается влево, при обычном — вправо. Таким образом, следует учитывать положительное напряжение или отрицательное. Цифровые вольтметры сразу считывают показатель напряжения на входе и выводят данные на табло. Точность зависит от качества аналого-цифирного преобразователя, но оцифрованные вольтметры все же имеют меньшую погрешность, чем аналоговые.

Электронные модели широко распространены

Электромеханические отличаются тем, что им не нужен токовый источник для работы. После подключения к цепи вольтметра, прибор определяет входное значение, которое уменьшается с помощью специального внутреннего или внешнего резистора. Внутренние резисторы последовательно подсоединяются изнутри корпуса, внешние — с наружной стороны. Прибор компактный и стоит недорого, но может потреблять мощность из цепи. Диапазон измерения не сильно широкий, поэтому не всегда может быть получен точный результат.

Электромеханический не требует батареек

При выборе прибора имеет значение категория измерений. Предусмотрены вольтметры для постоянного и переменного тока, селективные, импульсные, фазочувствительные и универсальные приборы.

А именно:

  • Импульсный. Поможет справиться с перебоями в сети. Проверяет напряжение одиночного импульсного сигнала. Благодаря этому можно выяснить, на каком участке цепи появилась помеха, и устранить ее.
  • Фазочувствительный. Значение выводится посредством преобразования постоянного или минимально меняющегося напряжения. Табло выдает общий результат.
  • Селективный. Прибор узкополосный, избирательным путем дает понятие об амплитуде и частоте одной из частей, не отключая другую. Аппарат нужен, если требуется вычленить некоторые составляющие большого участка.
  • Универсальный. Сочетает в себе все виды вольтметров, позволяет определять электродвижущую силу на разных участках и при любых условиях.
  • Вольтметры для постоянного и переменного тока определяют соответствующие величины.

Универсальный аппарат более удобен

Переносными, стационарными и щитовыми могут быть приборы, в зависимости от возможности перемещения, размеров и конструкционных особенностей.

А именно:

  • Щитовые. Предназначены для нахождения в специальных шкафах. После приобретения, они устанавливаются и находятся в месте монтажа. Переносить можно, но редко и аккуратно.
  • Стационарные. Ввиду громоздкости перенести их будет трудно. Неудобства использования перекрываются высокими техническими характеристиками, точностью и большой шкалой измерений.
  • Переносные. Не требуют подключения к источнику энергии, доступны к свободному перемещению. Компактные, находятся в аккуратном корпусном чехле.

Есть стационарные модели

Потенциометр

Потенциометром может называться устройство-регулятор тока. Представляет собой 3-х выводной, открытый переменный резистор. В большинстве случаев имеет отводной контакт. Особое распространение получил при работе с аудиосистемами и в сфере автомобильной промышленности.

При работе один из выводов подключается к контакту, два других — отводные. Основа изготавливается из углеродных и керамических материалов.

Разделяются по принципу действия:

  • Линейные. Сопротивление измеряется пропорционально углу, который зафиксирован при повороте контакта. Делятся на одинарный (одноканальный), двойной (двухканальный) и многооборотный вариант.
  • Логарифмические. Потенциометр изменяет сопротивление сначала быстро, затем скорость уменьшается.
  • Экспотенциальные. Потенциометр изменяет сначала медленно, затем скорость увеличивается.

Иногда припаиваются к плате

Корпус может быть монтажным или стационарным. В первом случае устройство монтируется на плате, во втором — остается на корпусе. Оборотные делятся на однооборотные или многооборотные, а также сдвоенные. Если однооборотные совершают 1 оборот, многооборотные — более чем 5, то сдвоенные на каждом валу имеют 2 резисторных элемента. Чаще всего многооборотные делают от 5 до 15 оборотов.

Есть аналоговые модели

Мультиметр

Комбинированное устройство с доступным для нескольких приборов функционалом. Может измерять силу тока, напряжение и сопротивление цепи и ее частей. Может включать и большее количество измерителей.

К сведению. Функции вольтметра, амперметра и омметра исполняет любая модель.

Подходит для работы с переменным и постоянным током. Из-за хорошей эффективности многие предпочитают использовать именно его.

Аппарат спрятан в корпусный чехол, на верхней стороне имеет дисплей или шкалу измерений. Нижняя сторона оснащена панелью управления. Центральная часть панели управления отведена под кнопки переключения режимов и переключатель измерений. Питается с помощью батареек, преимущественно прямоугольных.

Есть цифровые модели

Бывают 2 видов:

  • Аналоговые. Со стрелочной шкалой в верхней части наружной панели. Некоторые модели измеряют Вольты и Амперы без, а Омы — с питанием. Во время измерения можно увидеть динамику.
  • Цифровые. Имеют ЖК-экран, на который выводятся показания. Просты в использовании, имеют понятный интерфейс.

В комплекте идут 2 щупа, красный и черный.

Аппарат может показать амплитуду сигнала

Осциллограф

Прибор, измеряющий электрические сигналы и их колебания, будет называться осциллографом. Важен при работе с электроникой. Показывает работу любого, даже минимального импульса. С помощью специального устройства, идущего в комплекте, может соединиться с сетью, сигналом или внешним источником.

Визуально выглядит, как телевизор, позволяющий осуществлять наблюдение в текущем режиме. Если сигнал подается на канал вертикально, отображается на табло полосой вверх. Имеет также модуляционный диапазон, работающий с лучами, лучевую трубку и блок питания. Может быть аналоговым и цифровым. Цифровые приборы имеют встроенную память и могут сохранять определенное количество предыдущих измерений.

Электрический импульс, измеряемый осциллографом, облегчает работу с автомобилем и активно используется в медицинских целях.

Осциллографы наиболее точны из всех остальных

Подразделяются на:

  • Специализированные. Предназначены для конкретного устройства.
  • Стробоскопические. Наблюдают за кратковременными импульсами, склонными к повторению.
  • Скоростные. Измеряют «быстрые» импульсы.
  • Запоминающиеся. Имеют небольшую память для сохранения сигнала.
  • Универсальные. Своего рода симбиоз — включает несколько различных видов осциллографов.

Самый простой вариант измерителя

Электрометр

Электрометром можно назвать прибор для измерения электрического потенциала и разностей его величин. Является усовершенствованной версией электроскопа. Электрический заряд определяется с помощью стержня — основания конструкции. К основанию подвешиваются 2 бумажки или 2 кусочка фольги, параллельно друг другу. Стержень надежно защищен металлическим корпусом и закрыт стеклянной пробкой. Присутствие заряда запускает реакцию «отталкивания». Сила реакции зависит от его величины. Реакция идет в обе стороны, поэтому притяжение индикаторов дает понять, что заряд отрицателен.

Как правильно эксплуатировать

Инструкция:

  1. Собрать информацию по технической неполадке.
  2. Проверить отсутствие повреждений на измеряемом субъекте.
  3. Подсоединить щупы в гнезда.
  4. Включить устройство и выбрать нужный режим. Уточняют, постоянное или переменное напряжение будет измеряться.
  5. Измерение производится параллельно сети.
  6. Считать результат на шкале или табло.

Подсоединение осуществляется параллельно

Единицы измерения

Величина измеряется в вольтах. Обозначается буквой V, русская В.

Правила безопасности

Стоит обратить внимание:

  • Обязательно обеспечение заземления.
  • Прибор и цепь не трогаются голыми руками.
  • При возникновении непредвиденных ситуаций, немедленно прекратить работу и убедиться, что измерение не несет последствий. Например, не создастся пожар.
  • Прибор подсоединяется параллельно к уже собранной цепи.
  • Рабочее место должно быть изолировано от посторонних.
  • Измеряющий должен иметь представление о технике безопасности, знать устройство прибора и принцип его действия.
  • Цепь должна быть правильно собрана.
  • По окончании работы устройство отключается и разбирается, укладывается на место хранения в соответствующих чехлах. Рабочий снимает средства защиты и тщательно обрабатывает руки.

Стоит работать в перчатках

Ответ на вопрос, как называется прибор для измерения электрического напряжения, очень прост, как и сама процедура проведения. Главное — действовать аккуратно и бережно относиться к оборудованию. В таком случае аппаратура прослужит века.

Измерение напряжения: 3 используемых прибора, примеры

Тусклый свет от приборов освещения или отказ стиральной машины выполнять свои функциональные обязанности свидетельствует о возможном падении питающего напряжения ниже нормы. В таких случаях необходимо произвести измерение напряжения, что позволит определить его соответствие заданному номиналу электрической сети.

Такая же процедура производится при ремонте электронных приборов, где измеряется падение напряжения на радиодеталях и отдельных участках цепи. Данная процедура выполняется довольно легко, но без понимания физики процесса и особенностей проведения замеров, человек рискует не только повредить дорогостоящее оборудование, но и получить электротравму, поэтому далее мы рассмотрим основные принципы измерения.

Используемые приборы

В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы. 

В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:

  • Вольтметры;
  • Мультиметры
  • Осциллографы.

Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.

Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.

Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими  параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.

Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При  этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.

Измерение напряжения в сети

Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.

Схема измерения напряженияРис. 1. Схема измерения напряжения

Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д. При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи.

Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.

С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.

Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.

Постоянного тока

Измерение постоянного напряженияРис. 2. Измерение напряжения постоянного тока

Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:

  1. Переведите переключатель мультиметра в положение для постоянного напряжения. На панели обозначается латинской буквой V со значком « = », знаками «+ и – », также может обозначаться аббревиатурой DC.
  2. Выберете нужный предел измерения, который будет максимально приближен к предполагаемому номиналу, но выше измеряемого.
  3. Установите щупы в соответствующие разъемы – черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Приложите щупы мультиметра  сразу к двум точкам – красный к плюсу, черный к минусу. Если вы заранее не знаете положение потенциалов, и показание прибора имеет отрицательное значение, нужно просто поменять полярность подключения.

На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.

Переменного тока

Измерение переменного напряженияРис. 3. Измерение переменного напряжения

В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов».

В остальном процесс измерения идентичен:

  1. Переключите ручку мультиметра в положение для измерения переменного напряжения. На панели оно обозначается как  V со значком «~» или аббревиатурой AC.
  2. Установите ручкой деление на нужный предел по принципу ближайшего большего потенциала относительно измеряемого номинала. 
  3. Выполните подключение щупов к соответствующим выводам: черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Подключите измерительный прибор к нужному устройству, заметьте, что полярность щупов здесь значения не имеет.

На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.

Реальные примеры измерения напряжения

Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

Пример измерения напряжения на батарейкеРис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

Видео по теме

как называется и классификация, принцип работы и сфера применения, выбор

В XIX веке был изобретён особый электроизмерительный прибор, служащий для фиксирования силы переменного и постоянного тока в сети. Усовершенствованный в настоящее время прибор для измерения силы тока называется амперметр. Прибор включается в цепь по строгой последовательной схеме.

Принцип работы и сфера применения

Уникальное строение прибора позволяет ему функционировать по простой схеме коммуникации. Вместе с постоянным магнитом на оси кронштейна располагается стальной якорь и закреплённая на нём стрелка. При воздействии на якорь постоянные магниты передают ему свои свойства. При этом позиция якоря располагается вдоль силовой линии, проходящей возле магнита.

Подобная позиция якоря задаёт нулевую отметку стрелки по градуированной шкале. Магнитный поток возникает при протекании тока от генератора или похожего источника по шине. Сохраняется прямой угол между силовыми линиями магнита и точкой расположения якоря. Силовой уровень взаимодействия потоков будет зависеть от величины и направления электрического тока, протекающего по шине. Именно на этот показатель отклоняется от нуля стрелка прибора.

Аналоговые и цифровые приборы используются во многих отраслях народного хозяйства и промышленности. Наиболее активная эксплуатация идёт на больших предприятиях, которые связаны с распределением и регенерацией тепловой, электрической энергии.

Агрегат широко применяется в следующих отраслях:

  1. радиоэлектроника;
  2. электротехника;
  3. энергетическая ветвь промышленности;
  4. строительство;
  5. транспортные сети;
  6. научно-исследовательские лаборатории.

Прибор используется не только в крупных предприятиях, но и в быту. Полезно иметь амперметр в личном автотранспорте. Он поможет в короткие сроки выявить неисправности электрооборудования даже в пути.

Классификация измерительных приборов

Принято деление амперметров на две большие группы: цифровые и аналоговые модели. Последние имеют уникальную собственную градацию:

  1. Электродинамическая модель. Активно реагирует на взаимодействия токового поля, протекающего по катушкам. Одна из катушек может свободно двигаться, а вторая неподвижно закреплена. Высокий спрос на изделие вызывается низкой ценой и отличными показателями работы. Часто его можно встретить в научных лабораториях.
  2. Ферродинамическая. Обладает максимальной точностью и эффективностью использования. Устройство с таким механизмом не реагирует на посторонние источники магнитных полей. Помимо ферромагнитного замкнутого провода, в корпусе закрепляется сердечник и катушка. Модели этого вида немного дороже аналогов.
  3. Электромагнитный тип. Наиболее простое по содержанию устройство, не оснащено плавающей обмоткой с сердечником. В зависимости от мощности тока сердечник, зафиксированный со стрелкой, двигается в сторону, чётко указывая на цифровое отображение измерения.
  4. Магнитоэлектрический механизм. Был изобретён одним из первых. Принцип действия основывается на измерении уровня взаимодействия между магнитным полем и закреплённой неподвижно катушкой. Этот тип отличается минимальным потреблением мощности, что позволяет обеспечить минимальный коэффициент отклонения и достаточный уровень чувствительности. Шкала деления равномерна, между каждой из отметок сохраняется одинаковое расстояние.

По виду отсчетного устройства выделяют амперметры с пишущим механизмом, электронную технику, со световым и стрелочным указателями.

Эксплуатация устройства

Простое во внутреннем строении устройство требует соблюдения ряда правил эксплуатации:

  1. Техника прихотлива к условиям хранения. Для всех механических и аналоговых изделий недопустимы сильная тряска, удары, падение. Любое неблагоприятное воздействие может привести к появлению погрешности в работе.
  2. Используемый шунт должен быть немного ниже замеряемого тока. Закрепить его помогут специальные гайки.
  3. В момент подключения следует обеспечить отсутствие подачи тока на исследуемое устройство.
  4. Важным моментом является проверка полярностей.
  5. Устройство сгорит при подключении в электросеть без подачи нагрузки.
  6. Категорически запрещено касание оголенных проводков любыми незащищенными частями тела.
  7. Каждые 6 месяцев рекомендуется проверять технику в органах Госстандарта.

Амперметр требует последовательного соединения в электрической цепи с нагрузкой. При больших токах используется трансформатор, шунт, магнитный усилитель и милливольтметр. Из стандартного ряда могут быть выбраны первичные токи шунтов при условии стандартизации вторичного напряжения в районе 75 мВ. При высоком напряжении с отметкой более 1000 В в цепи переменного тока применяется гальваническая развязка амперметров, а в цепи постоянного — особые магнитные усилители.

Правила выбора

Современный рынок товаров и услуг предлагает потребителю огромное количество моделей амперметров. Выбрать прибор для измерения тока помогут основные правила:

  1. Наиболее точные измерения даст прибор со средним сопротивлением до 0,5 Ом.
  2. Зажимы контактов должны быть покрыты специальным антикоррозийным составом.
  3. Основа качественной техники — герметичный корпус без повреждений. Предотвращение проникновения влаги не только максимально продлит срок службы, но и будет способствовать повышению точности показаний.
  4. Тип агрегата целиком зависит от целей его использования.
  5. Подключиться к разнообразным источникам для проведения исследований поможет компактное переносное устройство.
  6. Существуют модульный тип исполнения амперметра, предназначенный для установки в посадочное место в силовом щитке.

Для исследования силы тока учёными был создан амперметр. Из-за малого внутреннего сопротивления это измерительное устройство не влияет на параметры тока в измеряемой цепи. Прибор нашёл широкое применение в крупной сетевой промышленности, в быту и домашнем хозяйстве.

Измерение тока утечки | Измерение тока утечки в промышленности


Ток утечки — это электрический ток, который накапливается в поврежденных или неэффективных изоляторах и течет по проводникам, которые для этого не предназначены. «Утечки» могут возникать во всех электрических системах, поэтому необходимо соблюдать особую чувствительность на электростанциях, в мехатронике транспортных средств, в молниезащите зданий, а также в производственных машинах или установках. Часто токи утечки проявляются в виде тока утечки, который распространяется по поверхности неисправных или поврежденных изоляторов.В промышленных условиях говорят о токе утечки, когда нежелательные токи распространяются через индуктивные, емкостные или гальванические соединения на экранированных линиях или эквипотенциальное соединение (PA). Соединения в проводники высокого и низкого напряжения происходят часто, например, если двигатель и линии передачи данных проложены близко друг к другу. Высокочастотные проводники, которые можно найти в современной автоматизации процессов, способствуют развитию таких соединений.

Ток утечки как помеха

Везде, где протекают токи утечки, они вызывают проблемы: они разряжают батареи, например, уменьшают емкость конденсаторов, вызывают отключение устройств защитного отключения, затрудняют работу датчиков и, таким образом, мешают работе целых машин или установок .Если токи утечки попадают на экранирование линий передачи данных при автоматизации процессов, они являются помехой в трех аспектах:

  • С одной стороны, повышенные токи утечки являются нагрузкой для электроники чувствительного устройства, если они рассеиваются на цилиндре. рельс.
  • С другой стороны, чрезмерные токи экрана заставляют магнитное поле линии двигателя напрямую влиять на пары проводов в линии передачи данных.
  • Третьим следствием чрезмерных токов экрана является повышенная физическая нагрузка на вывод экрана в конечных точках, которые из-за этого быстрее корродируют.

Связанные токи также могут привести к повышенному износу трехфазных приводов с частотным регулированием, если они протекают от статора через подшипник, вал и систему PA обратно к преобразователю частоты. Типичным примером повреждения является износ колец подшипников, которые страдают от искровой эрозии от импульсов тока высокой частоты.

Токи утечки увеличивают токи экранирования

Механизм сцепления можно избежать

Специалисты по обслуживанию сталкиваются с проблемой предотвращения или минимизации токов утечки в смысле непрерывного производства.Однако им должно быть ясно, что осознание проблем, связанных с их побочными эффектами, еще не дошло до всех, кто несет ответственность. Разрядные токи иногда просто рассматриваются — недифференцированные — как «неизбежное явление» в электрических системах. Однако потребность в действиях неуклонно растет: из-за увеличения числа частотно-регулируемых приводов и повышения степени автоматизации машин или установок, полевые нагрузки и нежелательные экранирующие токи становятся все более значимыми источниками неисправностей.Чтобы держать эту проблему под контролем, необходима прокладка симметричных кабелей двигателя в сочетании с профессиональным монтажом системы заземления и уравнивания потенциалов.

Ключевое слово: Симметричный кабель двигателя
В отличие от обычных кабелей двигателя, проводник защитного заземления не проложен параллельно трем фазам, а разделен на три линии. При такой структуре трех линий, фазы которых сдвинуты на 120 ° друг к другу, связанные токи почти компенсируют друг друга.

Измерение и анализ тока утечки

Исходя из этого, машины и установки необходимо регулярно проверять на токи утечки; оптимально за ними следует следить. Токоизмерительные клещи представляют собой подходящие измерительные устройства, которые определяют разницу тока между отходящими и обратными проводниками. Важно, чтобы клещи имели достаточно широкий диапазон измерения. Таким образом, клещи для измерения тока утечки EMCheck ® LSMZ I от Indu-Sol с диапазоном частот от 50/60 Гц или от 5 Гц до 1 кГц разработаны специально для измерения токов утечки и экранирования.С их помощью изоляторы ударного действия могут располагаться даже в неудобных монтажных положениях. Благодаря широкому раскрытию зажимов LSMZ I может применяться ко всем распространенным линиям питания двигателей, данных, защиты и 24 В постоянного тока.

То же самое относится и к интеллектуальным токоизмерительным клещам EMCheck ® ISMZ I, который предлагает несколько дополнительных функций по сравнению с LSMZ I. Сюда входит функция записи, которая записывает текущий курс для каждого времени сканирования и отображает его в шкале времени. .Его частотный диапазон до 20 кГц позволяет точно сканировать ход тока, чтобы можно было отобразить частотный спектр тока утечки или экранирующего тока (см. Рисунок рядом). Оснащенный мощной батареей и большой памятью данных, ISMZ I способен записывать данные измерений в течение до 14 дней и предоставлять их для восстановления. Он может постоянно оставаться в точке измерения в течение определенного периода времени.

LSMZ I: Текущий курс с измерением действующего значения в полосе частот до 1 кГц

ISMZ I: Текущий курс с измерением пиковых значений в полосе частот до 20 кГц

Оба измерительных зажима дополнительно различаются по разрешающей способности деталей: в то время как LSMZ I определяет текущий курс, используя действующие значения, ISMZ I записывает текущий курс с частотой дискретизации до 40 кГц точно по амплитуде — i.е. включая пиковые значения. Таким образом, можно обнаружить спорадически возникающие пики помех, которые не замечаются обычными токовыми клещами. Еще одно преимущество ISMZ I заключается в его интегрированном интеллекте: на «фазе обучения» он автоматически определяет подходящие пороговые значения для измерения тока утечки или экранирующего тока. После обнаружения оператор может использовать их как ориентиры (триггеры) для временной записи. Оценка записанных данных выполняется впоследствии с помощью программного обеспечения на ноутбуке или ПК.

Для постоянного мониторинга нескольких кабелей в промышленном производстве можно использовать EMV-INspektor ® V2. Измерительно-диагностический прибор от Indu-Sol может анализировать до четырех линий с частотой дискретизации 50 кГц и предназначен для установки на монтажных рельсах. Визуализация и анализ записанных данных удобно выполняются в веб-интерфейсе, где текущий курс каждого отдельного измерительного канала отображается в различных масштабах.


.

Разработка беспроводной системы мониторинга здоровья для измерения внутренней температуры тела с тыльной стороны тела

В этом документе удобная и недорогая беспроводная система мониторинга здоровья, которая измеряет температуру кожи с тыльной стороны тела для мониторинга предлагается внутренняя температура тела. Для точного измерения температуры кожи был выбран полупроводниковый микротемпературный датчик с максимальной точностью ± 0,3 ° C, который управляется высокопроизводительным / малопотребляющим микроконтроллером вычислительной машины с сокращенным набором команд (ARM) для создания прибор для измерения температуры.Опираясь на технологию радиочастотной связи с многоканальной гауссовой частотной манипуляцией (GFSK) 2,4 ГГц, до 100 предлагаемых устройств для измерения температуры могут передавать данные на один приемник одновременно. Корпус предлагаемого беспроводного устройства для измерения температуры был изготовлен на 3D-принтере, и устройство было собрано для проведения тестов производительности и экспериментов in vivo . Тест производительности проводился с датчиком температуры K-типа в температурной камере для наблюдения за характеристиками измерения температуры.Результаты показали, что значение ошибки между двумя устройствами было меньше 0,1 ° C от 25 до 40 ° C. В экспериментах in vivo устройство было прикреплено к спине 10 молодых людей мужского пола для измерения температуры кожи, чтобы исследовать взаимосвязь с температурой уха. По результатам экспериментов в предложенном устройстве реализован алгоритм, основанный на методе аппроксимации кривой, позволяющий оценивать внутреннюю температуру тела по измеренному значению температуры кожи. Алгоритм был создан как линейная модель и задан как квадратная формула с интерполянтом и с каждым коэффициентом для набора уравнений с доверительной границей 95%.Для оценки степени согласия сумма квадратов из-за ошибки (SSE), R -квадрат, скорректированный R -квадрат и среднеквадратичная ошибка (RMSE) составляли 33,0874, 0,0212, 0,0117 и 0,3998, соответственно. Как показали экспериментальные результаты, среднее значение ошибки между температурой уха и расчетной внутренней температурой тела составляет около ± 0,19 ° C, а среднее отклонение составляет 0,05 ± 0,14 ° C, когда субъекты находятся в устойчивом состоянии.

1. Введение

Мониторинг здоровья всегда был важной темой биомедицинских инженерных исследований.Температура тела — одно из важных числовых значений, указывающих на состояние здоровья человека. Нормальный диапазон температуры тела обычно составляет от 36,5 до 37,5 ° C [1]. Индивидуальная температура тела зависит от возраста, физических нагрузок, инфекции, пола и места на теле, в котором проводится измерение [2]. Ректальное измерение, оральное измерение и измерение в подмышечных впадинах — хорошо известные методы измерения температуры человеческого тела [3]. Однако каждый метод имеет недостатки при проведении измерений.Термометры могут сломаться, если их укусить при оральном измерении, прямая кишка может быть повреждена при проведении ректальных измерений, а термометр, возможно, придется оставить в каком-то месте на долгое время, чтобы получить точное измерение. Поэтому были разработаны ушной термометр, который измеряет температуру барабанной перепонки, и лобный термометр, помещаемый на лоб испытуемого для измерения температуры тела. В обоих методах для измерения температуры используются инфракрасные датчики, которые отличаются от ртутных термометров и стандартных платиновых термометров сопротивления, используемых при оральных, ректальных и подмышечных измерениях.Инфракрасный термометр удобен для измерения температуры поверхности, он компактен, легок и прост в использовании. Однако окружающая среда должна быть чистой, без пыли и иметь высокую влажность. Кроме того, датчик стоит дорого, что увеличивает стоимость [4, 5].

В последнее время, в связи с быстрым развитием технологий электронной техники, исследования с использованием различных электрических устройств были сосредоточены на объективном измерении свойств кожи, таких как измерение и анализ электрического импеданса кожи и наблюдение за влиянием тока, ионной силы и температуры на электрические свойства кожи. кожа [6–11].Однако ни одно из этих исследований не фокусировалось на измерении температуры кожи; Кроме того, не проводилось исследований, чтобы установить связь с внутренней температурой тела. Между тем, многие исследователи-медики пытаются найти взаимосвязь между температурой кожи и внутренней температурой тела для разработки нового подхода к измерению внутренней температуры тела неинвазивными методами [12–14]. Такие исследования, как Niedermann et al. разработали алгоритм для прогнозирования внутренней температуры тела с использованием температуры кожи, измеренной в груди.Однако в исследовании использовалось только высокопрофессиональное оборудование, которое не подходит для длительного непрерывного мониторинга субъектов в естественной среде обитания или повседневной среде, поэтому ограниченные ресурсы не подходят для разработки полного алгоритма прогнозирования внутренней температуры тела.

В последнее время Woo et al. предложили устройство пластыря, которое прикрепляется к коже над ключицей для измерения температуры и влажности кожи и, таким образом, для прогнозирования температуры тела [15]. Исследователи изучили взаимосвязь между скоростью потоотделения и температурой кожи и использовали полученные данные для оценки температуры тела.Однако место для прикрепления устройства не подходило для длительного использования, и в исследовании сообщалось, что температурная погрешность между коммерческим устройством и предлагаемым пластырем была больше 15%.

В этом исследовании предлагается беспроводная система мониторинга состояния здоровья на основе полупроводниковых датчиков для измерения внутренней температуры тела. В отличие от прошлых подходов к измерению, предлагаемое беспроводное устройство для измерения температуры прикрепляется к поверхности кожи спины под шеей, так как эта часть тела имеет тонкие слои жира и мышц, и поэтому температура кожи здесь более приближена к основной. температура тела.Кроме того, это расположение позволяет удобно прикрепить устройство к телу на более длительное время. Высокоточный датчик температуры и микроконтроллер ARM с высокой производительностью и низким энергопотреблением были использованы для разработки беспроводного устройства измерения температуры для измерения температуры кожи. Измеренные данные были переданы в приемник с использованием метода связи GFSK RF в многоканальном промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне 2,4 ГГц. На основе метода аппроксимации кривой был разработан алгоритм оценки внутренней температуры тела в соответствии со значением температуры кожи.Предложенная система была изготовлена, и были проведены испытания производительности и экспериментов in vivo, экспериментов для подтверждения производительности системы.

2. Методы

На рисунке 1 показана основная идея предлагаемой беспроводной системы мониторинга здоровья, состоящей из двух частей: беспроводного устройства измерения температуры, которое прикрепляется к задней части тела для измерения температуры кожи, и приемного устройства для измерения температуры кожи. данные от передатчика и отправка данных на компьютер для отображения и записи.При разработке беспроводного прибора для измерения температуры в качестве чувствительного устройства для измерения температуры кожи был выбран полупроводниковый микротемпературный датчик Si7021 (Silicon Labs, США). Этот датчик имеет небольшую погрешность измерения приблизительно ± 0,4 ° C при частоте дискретизации 1 Гц при измерении температуры; это способствует точному измерению температуры кожи при низком потреблении энергии. В качестве основного контроллера устройства был разработан 32-битный микропроцессор EFM32WG (Silicon Labs, США).Это семейство микроконтроллеров (MCU), основанное на ядре ARM Cortex-M4, обеспечивает полный набор команд цифровой обработки сигналов (DSP) и включает аппаратный модуль с плавающей запятой (FPU) для более высокой производительности вычислений. Кроме того, он имеет до 256 КБ флеш-памяти, 32 КБ ОЗУ и тактовую частоту процессора до 48 МГц, что позволяет оценивать внутреннюю температуру тела в реальном времени с помощью встроенного алгоритма. Кроме того, для минимизации энергопотребления интеллектуальные периферийные устройства позволяют этому MCU управлять устройством с высокой эффективностью и более длительным сроком службы батареи.В этом исследовании был выбран трансивер nRF24L01 (Nordic Semiconductor, Норвегия) для обеспечения беспроводной связи между передатчиком и приемником. Трансивер представляет собой микросхему трансивера со сверхмалым энергопотреблением на 2 Мбит / с для диапазона ISM 2,4 ГГц. Технология нескольких приемников, которая позволяет приемнику поддерживать связь максимум с 128 передатчиками одновременно.

При разработке приемника для управления приемником был выбран микроконтроллер сверхмалой мощности C8051F996 (Silicon Labs, США).Внутри приемника использовался высокоинтегрированный мостовой контроллер USB-to-UART CP2102 (Silicon Labs, США) для легкого подключения приемника к компьютеру. CP2102 предлагает простое решение для обновления дизайна UART до USB с использованием минимального количества компонентов, а печатная плата (PCB) является важной причиной использования этой микросхемы для подключения приемника к компьютеру через USB-соединение. Данные отображаются и записываются на компьютере с помощью разработанной программы LabVIEW.

3. Эксперименты
3.1. Производство системы

На рис. 2 показаны изготовленные печатные платы предлагаемого беспроводного устройства измерения температуры: одна — это основная плата (виды спереди и сзади) для установки микроконтроллера и компонентов беспроводной связи, а другая — плата датчика с температурой. компоненты датчика. Беспроводное устройство для измерения температуры должно было быть как можно меньше, чтобы его можно было легко прикрепить к задней части тела. Таким образом, все печатные платы были изготовлены с четырехслойной структурой, и все компоненты были выбраны с устройством поверхностного монтажа (SMD-) типоразмера 2012, установленным с обеих сторон печатной платы, чтобы минимизировать размер печатной платы.На верхней части печатной платы закреплен порт mini-USB для подключения к адаптеру USB для подзарядки аккумулятора. Кроме того, антенна 2,4 ГГц в форме микросхемы была закреплена на верхней части основной печатной платы и удалена от микроконтроллера, чтобы предотвратить электрический эффект от электронных компонентов, который снизил бы производительность беспроводной связи. Датчик температуры был разработан на других печатных платах для надежного крепления к задней части корпуса. Направляющие отверстия были спроектированы на одной стороне двух печатных плат для простого подключения сенсорной платы к основной плате.Размеры каждой печатной платы составляют 38 мм × 30 мм × 10 мм.

На рис. 3 показана конструкция корпуса в 3D-режиме предлагаемого беспроводного прибора для измерения температуры, а также сборка устройства с изготовленным корпусом. Размеры корпуса составляют 40 мм × 30 мм × 17 мм и разделены на два отсека для хранения: верхнее пространство для крепления основной печатной платы и нижнее пространство, предназначенное для хранения аккумуляторной батареи и печатной платы датчика. Верхняя часть корпуса имеет отверстие для выключателя питания и USB-порт.Также на нижней крышке был разработан иллюминатор, который позволял датчику напрямую и полностью контактировать с кожей спины. Кроме того, в качестве источника питания был выбран аккумулятор емкостью 450 мАч с аккумулятором размером 40 мм × 40 мм × 2 мм. Оболочка была изготовлена ​​на 3D-принтере из материала на основе полимолочной кислоты (PLA), который, как известно, безвреден для человека.

3.2. Эксперименты по тесту производительности системы
3.2.1. Тест производительности измерения температуры для беспроводного устройства измерения температуры

Изготовленное беспроводное устройство измерения температуры было расположено в камере температуры и влажности (T2, YMRTC) для проверки производительности измерения температуры, как показано на рисунке 4 (a).Температура в камере была установлена ​​на начальном уровне 25 ° C и увеличивалась на 5 ° C каждые 30 минут, до 40 ° C, диапазон аналогичен температуре кожи человека. Из-за того, что датчик температуры для камеры находился в верхней части камеры, значение температуры на дисплее камеры не подходило для сравнения измеренных значений предлагаемого устройства. Поэтому датчик термопары типа К был прикреплен к отверстию датчика изготовленного беспроводного устройства измерения температуры и соединен с миди-логгером GL820 (GRAPHTEC, США) для наблюдения за изменением температуры в камере.Данные, измеренные беспроводным устройством измерения температуры, передавались на портативный компьютер, подключенный к приемнику. Полученное значение температуры одновременно обрабатывалось и отображалось с помощью разработанной программы LabVIEW. Кроме того, был проведен тест производительности беспроводной связи предлагаемого устройства для наблюдения за скоростью передачи данных, скоростью связи и потребляемой мощностью. Осциллограф смешанного типа MDO4104C (Tektronix, США) был подключен к порту Master-In-Slave-Out (MISO) микроконтроллера для контроля скорости передачи данных беспроводной связи.У экспериментального стола был приемник, который был подключен к ноутбуку и его можно было переместить подальше от беспроводного устройства измерения температуры, чтобы найти максимальное расстояние для беспроводной связи. Также потребляемая мощность оценивалась цифровым мультиметром Fluke 289 (Fluke, США), подключенным к линии питания беспроводного устройства измерения температуры.

3.2.2. Эксперимент in vivo

Десять субъектов (пол: мужчина, возраст: 25 ± 1 год) были приглашены для участия в эксперименте in vivo .Перед началом эксперимента испытуемые должны были находиться в состоянии покоя в удобной позе для поддержания нормальной температуры тела [13]. Как показано на Рисунке 4 (b), изготовленное беспроводное устройство для измерения температуры было прикреплено к середине спины под шеей пациента с помощью хирургической ленты Micropore Surgical Tape (3M, США). Между тем, инфракрасный термометр Fluke VT04 (Fluke, США) с диапазоном измерения от -10 ° C до 250 ° C и точностью ± 2 ° C при 25 ° C использовался для измерения температуры окружающей кожи для сравнения с значение, измеренное предлагаемым устройством.Температура уха — самый популярный неинвазивный метод измерения внутренней температуры тела. Поэтому температуру в ушах измеряли ушным термометром (Braun, Германия) для наблюдения за взаимосвязью между температурой уха и температурой кожи. Эксперимент проводился в течение 10 минут, а данные измерений записывались каждые 30 секунд. Температура и влажность экспериментальной среды поддерживались на уровне 25 ° C и 50% соответственно. Термометр бытовой комнатный MOG-HTC1 (Б.S. Basic, Корея) с диапазоном измерения температуры от -50 ° C до 70 ° C, точностью 0,1 ° C и значением погрешности ± 1 ° C использовалось для отслеживания изменений окружающей среды.

4. Результаты и обсуждение

Результаты экспериментов по сравнению изготовленного беспроводного устройства измерения температуры с высокопрофессиональным устройством измерения температуры в тесте производительности измерения температуры показаны на рисунке 5. Значение температуры, измеренное предлагаемым устройством был ниже датчика k-типа на 0.8 ° C при 25 ° C. Разрыв между двумя измеренными значениями постепенно сокращался с повышением температуры в камере. При 35 ° C значение ошибки составляло всего около 0,1 ° C. Измеренная температура изготовленного устройства была немного выше контролируемой температуры камеры, поэтому предполагается, что положение проектируемого датчика было близко к элементам регулятора источника питания, и все элементы были упакованы в спроектированная оболочка, что означает, что тепло не может быстро рассеиваться.

Результаты сравнения измерения температуры кожи предлагаемым беспроводным устройством для измерения температуры и инфракрасным термометром для десяти испытуемых за 10 минут показаны на рисунке 6 (а). Все результаты испытуемых показывают, что температура, измеренная предлагаемым устройством, была ниже, чем температура ИК-термометра, примерно на 1 ° C для каждого испытуемого. Предполагалось, что ИК-термометр имеет погрешность ± 2 ° C, а устройство расположено перед ИК-термометром; поэтому ИК-термометр измерял как температуру кожи, так и температуру предлагаемого устройства.Кроме того, как показано на рисунке 6 (b), температура кожи сравнивалась с температурой уха, измеренной предлагаемым устройством и ушным термометром индивидуально в одинаковых условиях для десяти человек. Температура ушей у всех испытуемых была близка к 36,5 ° C, что означает, что у всех испытуемых в этих экспериментах была нормотермия. Все экспериментальные результаты показывают, что температура в ухе была выше температуры кожи примерно на 4 ° C. Другие исследователи, такие как Thomas et al., Также сообщили об этих явлениях: например, о 9% -ном разбросе между температурой кожи в подмышечных впадинах и ректальной температуре и 16% -ном разбросе между температурой кожи грудной клетки и ректальной температурой [14].В этом исследовании значение ошибки 4 ° C между температурой кожи спины и температурой уха означает отклонение примерно на 11%, что ниже, чем отклонение в 16%, обнаруженное при сравнении температуры кожи грудной клетки и ректальной температуры.

Согласно результатам экспериментов in vivo , в этом исследовании был разработан алгоритм, основанный на методе аппроксимации кривой для оценки внутренней температуры тела по температуре кожи. Алгоритм был найден с использованием линейной модели и задан как квадратная формула с интерполянтом, как показывает уравнение (1).Каждый коэффициент для уравнения был установлен с доверительным интервалом 95%. Для оценки качества подгонки наблюдались значения суммы квадратов из-за ошибки (SSE), квадрата R , скорректированного квадрата R и среднеквадратичной ошибки (RMSE), значения составили 33,0874, 0,0212 , 0,0117 и 0,3998 соответственно. Пример использования разработанного алгоритма для оценки внутренней температуры тела по измеренной температуре кожи одного пациента показан на рисунке 7. Как упоминалось ранее, температура в ухе больше, чем температура кожи примерно на 4 ° C при фактических измерениях.С помощью разработанного алгоритма измеренная температура кожи была преобразована в расчетную внутреннюю температуру тела, которая близко приближается к температуре уха. Кроме того, алгоритм может компенсировать начальное значение, возникающее, когда датчик температуры находится в исходном состоянии, поэтому измеренное значение ниже фактического значения. Все экспериментальные результаты, обработанные разработанным алгоритмом для сравнения внутренней температуры тела, показаны на рисунке 8. Как показывают результаты, среднее значение ошибки между температурой уха и расчетной внутренней температурой тела составляет около ± 0.19 ° C и среднее смещение 0,05 ± 0,14 ° C; это можно объяснить точностью разработанного алгоритма, которая находится в том же диапазоне, что и небольшие изменения внутренней температуры тела у 10 испытуемых (максимальное снижение внутренней температуры тела на 0,4 ° C у испытуемых 6 и 8). Однако в этой статье только температура уха рассматривалась как эталонное значение для внутренней температуры тела, а тест in vivo оценивался в ограниченной среде [16]. Напротив, беспроводное устройство измерения температуры показало хорошие характеристики при передаче данных измерений на приемник в ходе тестирования рабочих характеристик.Скорость передачи данных разработанного метода беспроводной связи составляет около 600 кбит / с. А потребляемая мощность беспроводного сенсорного устройства в рабочем состоянии составляла около 5,99 мА, и предлагаемое устройство может работать без перебоев около 40 часов:

5. Заключение

В этом исследовании используется беспроводная система мониторинга здоровья для измерения температуры кожи от задней части тела для оценки внутренней температуры тела. Система была изготовлена ​​с высокоточным датчиком температуры, микроконтроллером с низким энергопотреблением и многоканальным радиочастотным методом ISM.Согласно результатам тестирования производительности, прибор показал хорошие результаты при измерении температуры в температурной камере. Также потребляемая мощность устройства во время работы составила примерно 5,99 мА, а предлагаемое устройство может работать без перебоев примерно 40 часов. Таким образом, предлагаемое устройство можно надежно прикрепить к задней части тела для точного измерения температуры кожи в течение длительного времени. Эксперимент с 10 испытуемыми в состоянии покоя показал, что измеренная температура кожи ниже температуры ушей.С помощью разработанного алгоритма этот разрыв был компенсирован, а внутренняя температура тела, рассчитанная по температуре кожи, примерно соответствовала температуре уха. Однако в этой статье только температура уха рассматривалась как эталонное значение для внутренней температуры, а тест in vivo оценивался в ограниченных условиях. В будущей работе температура пищевода будет считаться золотым стандартом для внутренней температуры, и некоторые протоколы, такие как упражнения и купание, будут включены в тестирование работы термометра.

Доступность данных

Дополнительных неопубликованных данных нет.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемой Министерством науки, ИКТ и планирования будущего (№ 2017R1C1B5017950).

.

Измерительное устройство — определение измерительного устройства по The Free Dictionary

измерительное устройство — прибор, который показывает степень или количество, или количество, или степень чего-либо акселерометр — прибор для измерения ускорения самолета или ракетактинометр — прибор для измерения интенсивности электромагнитное излучение (обычно за счет фотохимического эффекта) альгометр — прибор для измерения боли, вызванной давлением, альтазимут — прибор, измеряющий высоту и азимут небесных тел; используется в навигационном таймере — прибор, измеряющий высоту над землей; используется в навигации: барометр — прибор для измерения атмосферного давления; болометр — прибор для измерения теплового излучения; сверхчувствительная бюретка, бюретка — измерительный прибор, состоящий из градуированной стеклянной трубки с краном на дне; используется для титрования штангенциркуль, штангенциркуль — прибор для измерения расстояния между двумя точками (часто используется во множественном числе), калориметр — измерительный прибор, определяющий количества, гетчроноскоп — прибор для точных измерений малых интервалов времени, колориметр, тинтометр — используемый измерительный прибор в колориметрическом анализе для определения количества вещества по цвету, который оно дает с помощью определенных реагентов счетная трубка — измерительный прибор для подсчета отдельных ионизирующих событий криоскоп — измерительный прибор для измерения точек замерзания и плавления денситометр — измерительный прибор для определения оптической или фотографической плотности дозиметр, дозиметр — измерительный прибор для измерения доз ионизирующего излучения (рентгеновских лучей или радиоактивности), электродинамометр — измерительный прибор, использующий взаимодействие магнитных полей двух катушек для измерения тока или напряжения или электроэлектроскоп — измерительный прибор, обнаруживающий электрический заряд; два золотых листа расходятся из-за отталкивания зарядов подобным сигневдиометром — измерительным прибором, состоящим из градуированной стеклянной трубки для измерения изменения объема в химических реакциях между газами, манометром — измерительным прибором для измерения и индикации такой величины, как толщина проволоки или количество дождя и т. д.выпускник — измеритель объема жидкости; стеклянный сосуд (чашка, цилиндр или колба), стороны которого помечены или разделены на количество, гравиметр, гравиметр — измерительный прибор для измерения изменений гравитационного поля земного гелиометра — инструмент, используемый для измерения углового расстояния между двумя звездами, которые находятся слишком далеко друг от друга, чтобы попасть в поле зрения обычного телескопа гематокрит, гематокрит — измерительный прибор для определения (обычно центрифугированием) относительных количеств тельце и плазмы в гематогравиметре, ареометр — измерительный прибор для определения удельного веса жидкостный или твердый гигрометр — измерительный прибор для измерения относительной влажности в атмосфере; инклинометр — измерительный прибор для измерения угла падения магнитного поля (как с самолета); прибор — устройство, требующее навыков для правильного использования; интерферометр — любой измерительный прибор, использует интерференционные картины для точных измерений волн трубка — измерительный инструмент, используемый для измерения скорости звукового лидара — измерительной системы, которая обнаруживает и определяет местонахождение объектов по тому же принципу, что и радар, но использует свет от лазера; Потенциальная технология для обнаружения турбулентности воздуха, которая может повлиять на самолетный журнал — измерительный прибор, состоящий из поплавка, который следует от корабля по узловатой линии, чтобы измерить скорость судна через водомер — любой из различных измерительных приборов для измерения количества.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *