3.3 特殊电流测量技巧
有时由于仪表、电路等测量条件所限,无法直接测量电流时,可以灵活运用万用表进行间接测量。下面向大家介绍一些万用表间接测量电流的方法和技巧。
3.3.1 分流法测量大电流
对于超出万用表电流挡最高量程的大电流,可以在万用表两表笔之间并接一个分流电阻,以扩大万用表电流挡的量程。
分流法测量大电流如图3-12所示,万用表置于“电流”最高挡(其内阻为R0),R1为分流电阻,则测量结果I=(万用表读数)×。
图3-12 分流法测量大电流
例如,所用万用表“电流”挡内阻R0=10Ω,分流电阻R1=1Ω,万用表读数为“1.5A”,则被测电流I=1.5×=16.5A。
3.3.2 用电压表间接测量电流
当不方便直接测量电流时,可以用电压表间接测量电流。此法既可测量直流电流,也可测量交流电流。
电压表间接测量电流的方法如图3-13所示,取一小阻值电阻R作为取样电阻串入被测电路中,万用表置于适当的“电压”挡,测量取样电阻R上的电压,然后根据欧姆定律I=U/R计算得出电流值。
图3-13 电压表间接测量电流
取样电阻R的阻值应尽量小,只要被测电流在R上的电压降能够准确测量即可。R一般取值为数欧姆,过大将会影响被测电路的工作状态。
如果被测电路电流较大,取样电阻R应有足够的功率,以免被烧毁。R的功率PR应满足下式要求:
PR≥I2R
式中,I为被测电流估计最大值,R为取样电阻阻值。
3.3.3 间接测量晶体管的集电极电流
在调试或检测晶体管电路时,经常需要测量晶体管的集电极电流。用电流表测量集电极电流虽然直接,但需要切断集电极的电路以便串入电流表(图3-5和图3-6),操作上比较麻烦而且容易损坏电路板。
通过测量集电极负载电阻上电压的方法,间接测量晶体管的集电极电流,是一种简便可行的测量方法。如图3-14所示,万用表置于“直流10V”挡,两表笔接于晶体管集电极负载电阻Rc两端测量其上电压Uc,根据公式Ic=Uc/Rc即可计算出集电极电流Ic。
图3-14 间接测量集电极电流
3.3.4 间接测量家用电器的电流
通过测量家用电器的工作电流,即可计算出其耗电量。因为家用电器使用的是220V交流市电,当自己所用的万用表没有交流电流测量功能时,可以将万用表置于“交流电压”挡,用交流电压表间接测量交流电流。
如图3-15所示,在家用电器供电回路中串入一个取样电阻R,万用表置于“交流电压”挡,测量取样电阻R上的电压,并根据I=U/R计算得出电流值。取样电阻一般取值为数欧姆,并应有足够的功率。
图3-15 间接测量家用电器电流
3.3.5 测量表头的满度电流
自己制作万用表等电子仪表时,首先要测出待用表头的满度电流Io,这是设计和计算电路所不可缺少的。表头的满度电流可以用万用表进行测量。
测量方法如图3-16所示,万用表置于直流“100μA”或“500μA”挡(视被测表头灵敏度而定),与被测表头相串接后接入电路,调节电位器RP,使被测表头刚好满度(表头指针指到刻度的最右边),这时万用表的读数即是被测表头的满度电流Io。
图3-16 测量表头的满度电流
3.3.6 测量遥控器的工作电流
现代家用电器基本上都具有遥控功能,几乎每家都有若干个遥控器。当遥控操作不正常时,可以通过测量遥控器的工作电流来判断其好坏。
测量方法如图3-17所示,打开遥控器电池盒盖,用一塑料等绝缘片插入电池正极与遥控器接点之间。万用表置于“直流mA”挡,红表笔(正表笔)接塑料插片左侧电池正极,黑表笔(负表笔)接塑料插片右侧接点。按下遥控器上的任意按钮,万用表即指示出遥控器的工作电流。
图3-17 测量遥控器的工作电流
3.3.7 测量继电器的吸合电流与释放电流
继电器的吸合电流大于释放电流。利用万用表电流挡可以精确测量继电器的吸合电流和释放电流。测量电路如图3-18所示,被测继电器K经降压电位器RP接至直流电源。发光二极管VD做继电器吸合指示用,并由被测继电器的一组常开接点控制,R为发光二极管限流电阻。当继电器吸合时,其常开接点接通发光二极管VD的电源使其发光。万用表置于“直流电流”挡串入被测继电器线圈的回路中。
图3-18 测量继电器的吸合电流和释放电流
测量时,先将电位器RP置于最大值,然后接通直流电源。逐步减小RP(必要时改变直流电源的输出电压),直至发光二极管VD点亮,这时万用表所指示的即为被测继电器的吸合电流。再逐步增大RP,直至发光二极管VD熄灭,这时万用表所指示的即为被测继电器的释放电流。
3.3.8 测量收音机工作点电流
单管来复式收音机电路如图3-19所示。这是一种直接放大式收音机,虽然只用了一个晶体管(VT1),但是由于采用了来复式电路结构,一个晶体管起到了两个晶体管的作用,因此,仍具有较高的灵敏度和较好的选择性,用800Ω左右的高阻耳机收听时有足够的音量。
图3-19 来复式收音机电路
电路调试主要是调整晶体管的工作点。调试方法如图3-20所示,用一个100kΩ左右的电位器串接一个47kΩ左右的电阻,临时取代偏置电阻R2。将万用表置于“直流10mA”挡,串接在电池供电回路中。缓慢旋转100kΩ电位器,使万用表读数为1.2mA。拆下100kΩ电位器及其串接的47kΩ电阻,换上相同阻值的电阻即可。
图3-20 测量收音机工作点电流
3.3.9 测量集成电路收音机工作点电流
微型集成电路收音机属于直接放大式收音机,其工作原理如图3-21所示,无线电波被磁性天线接受后,由调谐回路选出所需要的电台信号,经高频放大器放大,检波器检波成为音频信号,再经射极跟随器电流放大后,驱动耳机发声。由于磁性天线具有较高的灵敏度,因此本机无需外接天线。
图3-21 微型收音机方框图
如图3-22所示为微型集成电路收音机的电路图。调谐回路由磁性天线L1与可变电容器C1组成,这是一个并联谐振电路,调节C1可改变谐振频率,起到选台的作用。高频放大和检波电路包含在一块专用集成电路YS764中。晶体管VT1构成射极跟随器,R3是其偏置电阻,C4为耦合电容。整个电路设计为1.5V低电压工作,采用一枚纽扣电池做电源。
图3-22 微型收音机电路图
电路组装完毕,将一枚1.5V纽扣电池正极朝上推入电池卡子当中,插入耳机,即可进行调试。调整晶体管工作点的方法如图3-23所示,万用表置于“直流10mA”挡,串入VT1集电极回路。用一个100kΩ电位器串接一个10kΩ电阻后,临时接入R3位置,调整电位器使万用表读数为3mA。测出电位器与10kΩ电阻的总阻值,换上相同阻值的电阻即可。
图3-23 调整收音机工作点电流
3.3.10 测量超外差收音机静态电流
超外差式收音机的特点是灵敏度高、选择性好,但电路结构较复杂,如图3-24所示。随着集成电路技术的发展,超外差收音机的性能指标得到进一步改善。
图3-24 超外差收音机方框图
如图3-25所示为集成电路超外差收音机的电路图,它可以接收525~1605kHz的中波调幅广播,不失真音频输出功率大于300mW。由于采用了专用集成电路,使得制作调试都很简便。
图3-25 超外差收音机电路图
电路安装完成后,需检测静态总电流。如图3-26所示,装好三节电池,万用表置于“直流50mA”挡,两表笔分别接触电源开关的两端接点(电源开关处于“关”状态),这时万用表测出的电路静态总电流应小于15mA。测量时如表针反走,将万用表两表笔对调即可。
图3-26 检测超外差收音机静态电流
3.3.11 测量短波收音机工作点电流
再生式短波收音机电路如图3-27所示,采用再生式电路,具有灵敏度高、声音响亮、体积小、重量轻的特点,可以接收5~15MHz的短波调幅无线电台广播,使用8Ω耳塞机收听。
电路调试时,应装上电池、插入耳塞机(耳塞机未插入时,VT3不工作)。调整各级工作点的方法如图3-28所示,用一个200kΩ电位器串接一个10kΩ电阻,依次临时取代R2、R3、R6。万用表置于“直流mA”挡,相应地依次串入VT1、VT2、VT3的发射极回路。分别调节R2、R3、R6,使VT1发射极电流为0.5mA、VT2发射极电流为1.2mA、VT3发射极电流为5mA左右即可。
图3-27 短波收音机电路图
图3-28 调整短波收音机工作点电流
3.3.12 测量超再生收音机工作点电流
超再生调频收音机具有灵敏度高、电路简单、制作调试容易的特点。该调频收音机可以接收88~108MHz的调频电台广播,还可以接收在此频率范围内(如5频道)的电视伴音。整机采用一节7号电池作电源,用普通8Ω耳机收听,体积小,重量轻,耗电少,随身携带非常方便。
整机电路如图3-29所示。电路左半部分为超高频晶体管VT1等组成的超再生检波器,将调频信号变为调幅信号,并检波得到音频信号。电路右半部分为晶体管VT2、VT3等组成的音频放大器,对超再生检波器输出的音频信号进行放大。VT3接成射极输出形式,可以直接匹配8Ω耳机。
图3-29 超再生调频收音机电路
调整电路工作点时,先将万用表置于“直流10mA”挡,串入VT3集电极回路,调节R3,使VT3集电极电流为10mA左右,如图3-30所示。再将万用表串入VT1集电极回路,调节R1,使VT1集电极电流为1.8mA左右,如图3-31所示。这时,转动可变电容器C1,应能听到“丝丝”的流水声,说明VT1已起振,电路工作正常。如电路未起振,可重新调节R1使其起振。
图3-30 测量VT3集电极电流
图3-31 测量VT1集电极电流
3.3.13 电流法检测无线话筒是否起振
带高放的调频无线话筒电路如图3-32所示,具有体积小、重量轻、传播距离较远、信号保真度较好的特点。由于增加了一级缓冲高放,所以发射频率非常稳定,即使用手摸天线,也不会使发射频率偏移。发射频率可在88~108MHz范围内调节,用普通的调频收音机接收时,有效距离可达30~50m。
图3-32 无线话筒电路图
调试时首先检测电路是否起振。如图3-33所示,关断电源开关,万用表置于“直流10mA”挡,两表笔接到电源开关两端(即10mA电流表串入电路),测量电路工作电流。用金属物品将电感L短路,电流应有所增大,说明电路已起振。
图3-33 检测无线话筒是否起振
3.3.14 测量集成电路无线话筒静态电流
采用集成电路μPC1651的调频无线话筒电路如图3-34所示,具有工作稳定、性能可靠、制作容易、调试简便的特点。工作频率可在88~108MHz的调频波段内选择,用普通调频收音机即可接收。
图3-34 集成电路无线话筒电路
电路的核心是一块μPC1651集成电路(IC1),构成了高频振荡器。驻极体话筒BM输出的音频信号,经C1加至IC1对高频振荡信号进行频率调制。调频信号经C4耦合至天线发射出去。
调试的重点是检测整机静态电流。如图3-35所示,将μPC1651的正电源端(第4脚)临时断开,万用表置于“直流50mA”挡,串入μPC1651供电回路中测量其电流,应小于25mA。否则,说明电路工作不正常。
图3-35 检测整机静态电流