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數(shù)學(xué)通道的應(yīng)用(十五)-電阻的測(cè)量

虹科Pico汽車示波器 ? 2022-05-12 11:18 ? 次閱讀

在我們推出4425A示波器PicoBNC+電阻測(cè)試線的介紹視頻之后,有人提出了可不可以用4425示波器測(cè)量電阻這個(gè)問題。

這絕對(duì)是有可能的。我們必須了解正在測(cè)量的電路,捕獲電壓和電流信號(hào)(在有負(fù)載的情況下),并使用歐姆定律來計(jì)算電阻。

圖1是一個(gè)典型示例,我們?cè)贛aths is Cool第一篇文章中介紹過了起動(dòng)機(jī)的電壓和電流。

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圖1電阻數(shù)學(xué)通道

電路完好,而且在負(fù)載下能捕獲到電壓和電流,這種條件下測(cè)量電阻是沒問題的。但是,如果把組件從電路上取下,要怎么測(cè)量該組件的電阻呢


您可以通過創(chuàng)建一個(gè)分壓電路,然后在PicoScope軟件中測(cè)量電阻。

在下面的示例中,我用到了一個(gè)10kΩ的面板安裝電阻器(額定功率為25 W)和一個(gè)12V的電源(準(zhǔn)確地說是13.81 V)。

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圖2 分壓電路

A通道接在10kΩ、25W電阻之前,測(cè)量的是相對(duì)于地面的電源電壓。

B通道測(cè)量的是未知電阻“R”兩端的電壓(V2)。

根據(jù)我們對(duì)串聯(lián)電阻工作原理(10kΩ和R串聯(lián))的了解,流經(jīng)它們的電流相同,但是串聯(lián)會(huì)導(dǎo)致分壓。要記住的是,V1和V2的總和等于總的電源電壓。
通過數(shù)學(xué)通道,我們現(xiàn)在可以計(jì)算出未知電壓V1和未知電阻R。

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圖3測(cè)試15Ω電阻

在圖3中,在連接到B通道測(cè)試線上的信號(hào)線和接地線之間放置了一個(gè)15Ω的電阻,使用PicoScope軟件準(zhǔn)確地測(cè)量出了這個(gè)15Ω的電阻。因此證明了,我們可以測(cè)量出從電路上取下的組件的電阻值。

在圖4中,我們將15Ω電阻換成了2200Ω電阻,并使用數(shù)學(xué)通道準(zhǔn)確測(cè)量出了電阻值。

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圖4 測(cè)試2200Ω電阻

在圖5中,我們將2200Ω電阻換成了120Ω電阻。

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圖5 測(cè)試120Ω電阻

在圖6中,將120Ω電阻換成了0.1Ω電阻。

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圖6 測(cè)試0.1Ω電阻

上面幾個(gè)例子中,雖然我們使用的電阻器工作正常,但是當(dāng)組件電阻(R)逐漸增大時(shí)會(huì)出現(xiàn)相互作用的情況(在使用這種類型的分壓電路時(shí))。


我上面描述的方法能夠測(cè)量高達(dá)50kΩ左右的電阻元件,但是由于示波器與分壓電路并聯(lián),因此在測(cè)量大電阻時(shí),示波器的阻抗會(huì)影響測(cè)量精度

測(cè)量0.1KΩ、10KΩ、100KΩ和1MΩ等已知電阻時(shí),我們可以通過使用數(shù)學(xué)通道V2/V1來解決精度問題,然后創(chuàng)建一個(gè)自定義探針以反映電阻值。這樣肯定能夠測(cè)出準(zhǔn)確的電阻值,但是測(cè)100KΩ和1MΩ的電阻時(shí),精度會(huì)受到影響

不過對(duì)于4225A和4425A示波器的用戶而言,不會(huì)存在這些問題。因?yàn)樵谑褂?strong>PicoBNC+電阻測(cè)試線時(shí),已經(jīng)考慮到了所有電阻級(jí)別的計(jì)算,精度和縮放比例等等。

您可以用箱體外殼和一個(gè)帶有4mm香蕉插頭的10kΩ電阻器做一條電阻測(cè)試線,以簡化連接。如果這樣做的話,就需要根據(jù)流過分壓電路的電流來計(jì)算電阻,并且在電流流過的地方,必須考慮到電阻的額定功率大小。

電路閉合,R=0Ω時(shí),電流大小為:13.81V/10000Ω=0.001381A(1mA)

功率=13.81V*0.001381A=0.01907161W(19mW)

或:功率=13.81*13.81/10000=0.01907161W(19mW)

使用額定功率為25W的繞線面板安裝電阻器也是很好的選擇,但是使用質(zhì)量更輕、價(jià)格更便宜的電阻器性價(jià)比會(huì)更高,不過功率會(huì)相對(duì)較低。

同樣地,可以選擇使用小于10kΩ的電阻器。但是請(qǐng)記住,如果將電阻減半,電流會(huì)增加一倍!

例如使用5kΩ電阻器,電路閉合,R=0Ω,電流大小為:13.81V/5000Ω=0.002762A(2mA)

功率=13.81V*0.002762A=0.03814322W(38mW)

或:功率=13.81*13.81/5000=0.03814322W(38mW)

最后要注意的是,電阻R處斷路(電阻無窮大)會(huì)導(dǎo)致數(shù)學(xué)通道上的波形發(fā)生變化,因?yàn)闀?huì)有一個(gè)小電流流過分壓電路!

如圖7所示,數(shù)學(xué)通道的量程已經(jīng)修改,最大顯示為100kΩ。但理論上,當(dāng)電阻R斷路時(shí),電阻值應(yīng)該是無窮大的。

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圖7 電阻R斷路

希望以上信息可以幫助您在4425示波器上繪制出電阻的波形,但是我也希望能找到這種方法的不足和問題,然后結(jié)合新的電阻測(cè)試線和4x25A示波器改善不足的地方。

End

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