برق والکترونیک

به کمک یک ولت متر و یک منبع جریان مستقیم (باتری) به ولتاژ کاملا معین و ثابت می‌توان مقاومتهای مجهول را با دقتی که معمولا برای کارهای عملی کافی است، اندازه گرفت. در این مورد دستگاه اندازه گیر را اهم متر می‌گویند.


دید کلی

اصولا مولتی مترها ابزاری در صنعت الکترونیک هستند که برای اندازه گیری جریان و ولتاژ مقاومت بکار می‌روند. این ابزارها بر دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی شده اند. در نوع آنالوگ عقربه‌ای است که بر روی یک صفحه مدرج حرکت می‌کند. در نوع دیجیتال ابتدا پارامتر الکتریکی مورد نظر به سیگنال پالسی تبدیل می‌گردد، پالسهای مزبور در دستگاه اندازه گیری بوسیله آی سی های شمارنده شمرده شده و توسط نشان دهنده‌های دیجیتال به صورت رقمی نشان داده می‌شود.

اساس اندازه گیری مقاومت

اساس اندازه گیری مقاومت بر قانون ساده اهم است، به این ترتیب که هر گاه r مقاومت داخلی ولت متر و ولتاژ منبع جریان ، R مقاومت مجهول مفروض باشد بر طبق قانون اهم رابطه زیر بین آنها برقرار می‌شود:






e و E به ترتیب مقدار ولتی است که صفحه مدرج ولت متر قبل از قرار دادن R در مدار نشان می‌دهد که این دو مقدار باید با استفاده از یک حساسیت اندازه گیری شود.

انحراف عقربه

هر چقدر مقاومت مجهول R کوچکتر باشد انحراف عقربه بیشتر است و بالعکس در این صورت یعنی برای اندازه گیری دقیق مقاومتها حساسیت دستگاه برعکس مقدار مقاومت مورد اندازه تنظیم می‌شود. یعنی برای اندازه گیری مقاومتهای بزرگتر ولتاژ زیادی ضروری است. برای اندازه گیری مقاومتهای مجهول به محاسبه فوق احتیاجی نیست، زیرا وقتی ولت متر به صورت اهم متر بکار می‌رود درجات صفحه مدرج بر طبق رابطه بالا با مقیاس اهم تقسیم بندی شده است.

اندازه گیری مقاومتهای کمتر از صد اهم

برای اندازه گیری چنین مقاومتهایی مقاومت مجهول R بطور موازی به میلی آمپر متر وصل شده و بطور سری به R1 وصل می شود در این صورت مقاومت مجهول R از رابطه زیر بدست می‌آید:


R = IR1/I-i که I و i جریانی است که به ترتیب میلی آمپر mA قبل و بعد از قرار دادن R نشان می‌دهد.

کاربردهای اهم متر

• از یک اهم متر می‌توان برای آزمایش نیمه هادیهایی مثل دیود و ترانزیستور استفاده کرد. همانطور که می‌دانید دیود در حالت بایاس (گرایش) مستقیم دارای مقاومت کم و در حالت بایاس معکوس دارای مقاومت بسیار زیادی است، بنابراین دیود تحت آزمایش باید در یک جهت جریان را عبور داده و در جهت دیگر مانع از عبور آن گردد، به عبارت دیگر مقاومت اهمی دیود در یک جهت کم و در جهت دیگر زیاد می‌باشد، البته این روش برای آزمایش و تست دیودهای پیوندی معمولی است و نمی‌توان از آن برای دیودهای دیگر مانند زنر استفاده کرد.
  
  یک ترانزیستور از لحاظ عملکرد درست مانند دو دیود که کاتد یا آندهایشان به هم متصل شده است می‌باشد، بنابراین پایه‌های بیس ، امیتر باید در یک جهت دارای مقاومت زیاد و در جهت دیگر دارای مقاومت کم باشد. همچنین مقاومت بین پایه‌های امیتر ، کلکتور در هر دو جهت باید زیاد باشد در غیر این صورت ترانزیستور خراب است.
• یکی دیگر از کاربردهای اهم متر در آزمایش خازنها (مخصوصا خازنهای الکترولیتی) است. با استفاده از یک اهم متر می‌توان پی به سالم بودن یا خراب بودن خازنها برد. فرض کنید می‌خواهیم خازن 0.25 میکروفاراد را آزمایش‌کنیم دو سر خازن را به سیمهای پروب اهم متر وصل می‌کنیم و آن را در وضعیت Rx10000 قرار می‌دهیم .اگر خازن مزبور دارای نشت باشد عقربه اهم متر مقدار ثابت مقاومت را نشان خواهد داد، اما در مورد خازن سالم عقربه پس از انحراف کمی که به سمت راست پیدا می‌کند به سر جای خود بر می‌گردد.
  
  اگر در این حالت عقربه به هیچ وجه به سمت راست حرکت نکرد و مقاومت بی‌نهایت را نشان داد پایه‌های خازن از داخل قطع است و باید دور انداخته شود. هنگامی که خازن 0.25 میکروفارادی سالم است به هنگام تعویض سیمهای پروب عقربه به اندازه یک چهارم پانل به سمت راست منحرف شدند و سپس با سرعت بجای خود بر می‌گردد.

سلکتور یا کلید انتخابگر

معمولا در مولتی مترها دو کلید در سلکتور دیده می‌شود که یکی بزرگتر است و در وسط قرار گرفته است. کلید وسط Range Salitch نام دارد که ردیفهای قابل اندازه گیری را تعیین می‌کند و کلید کوچک کناری Function Switch نام دارد که برای انتخاب پارامتر مورد سنجش بکار می‌رود. به هنگام اندازه گیری مقاومت پس از قرار دادن کلیدها در وضعیت مناسب دو سر پروب را به هم متصل می‌کنیم و با چرخاندن دگمه ZERO OHMS عقربه مولتی متر را بر روی صفر اهم ثابت می‌کنیم.

صفحه مدرج

مقداری که بر روی صفحه مدرج می‌خواهیم باید متناسب با رنج یا ردیفی باشد که توسط سلکتور بزرگ انتخاب کرده‌ایم، این موضوع در صحیح خواندن پارامترهای مورد اندازه گیری بسیار مهم است و باید مورد نظر قرار داد. درجه بندی مربوط به مقاومت که با اهم (OHMS) نشان داده شده است، بسیار غیر خطی است. علت این امر این است که خود اندازه گیر دارای مقاومت داخلی می‌باشد که بر روی مقاومت مورد اندازه گیری اثر می‌گذارد مولتی مترهایی که در حالت اهم دارای وضعیتهای متفاوتی می‌باشند. کلید سلکتور را باید در وضعیتی قرار داد که به هنگام اندازه گیری مقاومت یک قطعه یا بخش از یک مدار ، عقربه تا وسط حرکت کند، در این حالت مقدار خوانده شده بر روی صفحه مدرج خطای کمتری را دارا خواهد بود.

اساس کار با آمپر متر:


ریشه لغوی

لغت (ammeter) از کلمه amper مشتق شده است. توجه کنید که حرف P در کلمه amper حذف شده است و فقط دو حرف اول این کلمه در لغت ammeter بکار رفته است.
دیدکلی

ما نمی‌توانیم الکترونها یا پروتونها را دیده یا لمس کنیم. به همین دلیل نمی‌توانیم آنها را بشماریم. در نتیجه به ابزاری احتیاج داریم تا بتوانیم آنها را بشماریم. شدت روشنایی لامپ مشخصاتی از شدت جریان را به ما نشان می‌دهد، ولی دو نقص اصلی دارد. اول اینکه نمی‌تواند شدت جریان را در واحدی که به آسانی قابل یادداشت و مقایسه با اندازه گیری شدت جریان در محلها و زمانهای دیگر است، اندازه بگیرد. همچنین در شدت جریانهای معین می‌توان از آن استفاده کرد. اگر مقدار شدت جریان خیلی کم باشد، لامپ روشن نمی‌شود و اگر شدت جریان خیلی زیاد باشد، لامپ می‌سوزد. برای رفع نقص اول به ابزاری احتیاج داریم که به ما نشان دهد، چند آمپر (چند کولن الکترون در هر ثانیه) در مدار جریان دارد. دستگاه مخصوصی که این اندازه گیری را انجام می‌دهد، آمپرمتر (ammetr) نامیده می‌شود.
طرز کار آمپرمتر

آمپرمتر مقدار شدت جریانی را که از آن می‌گذرد، بوسیله یک عقربه که در روی صفحه درجه بندی شده حرکت می‌کند، نشان می‌دهد. میزان انحراف عقربه آمپرمتر با تعداد الکترونهایی که از این دستگاه می‌گذرند، نسبت مستقیم دارد. یعنی نشان می‌دهد که چه مقدار بار الکتریکی در ثانیه از آن عبور می‌کند.
طرز استفاده از آمپرمتر

آمپرمتر از خیلی جهات شبیه کنتور آب است که میزان آب مصرف شده منازل را اندازه می‌گیرد. هر دو دستگاه (آمپرمتر و کنتور آب) باید طوری در مدار قرار گیرند که جریانهای الکتریسیته و آب از آنها بگذرد، تا بتوان شدت جریان را اندازه گرفت. تمام آبی که از لوله اصلی وارد خانه می‌شود، باید از کنتور آب عبور کند. آمپرمتر نیز باید طوری قرار گیرد که تمام جریان الکتریسته از ان بگذرد، تا بتوان تمام شدت جریان الکتریکی را بوسیله آن اندازه گرفت. این نوع اتصال را اتصال متوالی یا سری می‌گویند. یعنی اجزا تشکیل دهنده مدار در یک خط مستقیم (یک مسیر هدایت کننده) به یکدیگر اتصال دارند.
مراحل قرار دادن آمپرمتر در مدار

برای قرار دادن آمپرمتر در مدار متوالی به ترتیب زیر عمل کنید.

1. نیروی خارجی را که به مدار وارد می‌شود، قطع کنید.
2. آن قسمت از مدار را که آمپرمتر در آن قرار دارد، باز کنید یا ببرید.
3. انتهای مثبت آمپرمتر را به سیمی که به قطب مثبت پیل می‌رود، وصل کنید.
4. انتهای منفی آمپرمتر را به سیمی که به قطب منفی پیل می‌رود، وصل کنید.

مراحل 4 , 3 (که عبارتند از انتقال مثبت به مثبت ، منفی به منفی) را دقت در پلاریته می‌نامند و این امر مهم است. زیرا دستگاه اندازه گیری آمپرمتر شدت جریان را در یک جهت نشان می‌دهد. اگر دستگاه اندازه گیری را بطور عکس در مدار قرار دهیم، چون جریان در جهت عکس (که مناسب آمپرمتر نیست) از آن می‌گذرد و انحراف عقربه بوجود می‌آید که باعث شکسته شدن یا خم شدن آن می‌گردد. فیش قرمز را به جک قرمز آمپرمتر و فیش سیاه را به جک سیاه در بالای آمپرمتر وصل کنید.
خطای دستگاه اندازه گیری (Meter Tolrances)

باید توجه داشت که در یک مدار معین آمپرمترهای مختلف ، اندازه شدت جریان را با کمی اختلاف نشان می‌دهند. این امر بدان دلیل است که مقداری از انرژی که در مدار جریان دارد، برای بکار انداختن آمپرمتر مصرف می‌شود و همه آمپرمترها هم یکسان نیستند. همچنین به علت اختلافی که در ساختمان آمپرمتر و تلف شدن انرژی وجود دارد، شدت جریانی را که در روی آمپرمتر می‌خوانید، تقریبی است. دستگاه اندازه گیری درست است که حدود خطای آن 0± در صد اندازه واقعی باشد. یعنی اگر شدت جریان اصلی 100 آمپر باشد، روی دستگاه آمپرمتر حدود 9 تا 10 آمپر را می‌خوانید.
بکار بردن آمپرمتر

1. یک آمپرمتر ساده را بردارید. در انتخاب دستگاه اندازه گیری دقت کنید که شدت جریان مدار نباید بیش از حد تعیین شده برای اندازه گیری باشد. زیرا آمپرمتر بر حسب درجه بندی خود ، شدت جریانهای معینی را می‌تواند اندازه بگیرد. در مورد این آزمایش می‌توانید فرض کنید که آمپرمتر دارای توانایی کافی برای اندازه گیری شدت جریان می‌باشد.
2. فیش قرمز را به جک قرمز و فیش سیاه را به جک سیاه وصل کنید.
3. مطمئن شوید که به مدار انرژی داده نمی‌شود. کلید مدار باید باز باشد (به خاطر حفظ جان خود هیچگاه سعی نکنید که آمپرمتر را در مداری که انرژی الکتریکی در آن جریان دارد قرار دهید).
4. با جدا کردن سیم رابط بین T2 و T1 مدار را باز کنید. با قرار گرفتن آمپرمتر بین این دو نقطه مدار کامل می‌شود.
5. با رعایت پلاریته ، فیش سیاه را به T1 و فیش قرمز را به T2 وصل کنید. اگر پلاریته مناسب در نظر گرفته نشود، عقربه آمپرمتر به طرف چپ منحرف شده و این عمل موجب خرابی دستگاه اندازه گیری خواهد شد.
6. کلید مدار را ببندید و درجه‌ای را که آمپرمتر نشان می‌دهد بخوانید. همیشه از روبرو به صفحه درجه بندی شده آمپرمتر نگاه کنید و هیچوقت تحت هیچ زاویه‌ای درجه آمپرمتر را نخوانید.
7. درجه‌ای را که خوانده‌اید، یادداشت کنید.
8. کلید مدار را باز کنید