Tema 3. Aparate analogice şi digitale pentru măsurarea mărimilor electrice în circuite de curent continuu

Figura 2 Voltmetrul   analogic                                                        Figura 3 Voltmetrul digital         

Procedura de măsurare:

Setarea scării: Pentru a obține o citire precisă, asigură-te că scara voltmetrului este setată în intervalul corespunzător valorii așteptate a tensiunii. Dacă tensiunea este necunoscută, începe cu scara cea mai mare și ajustează-o treptat.

Conectarea voltmetrului: Conectează borna roșie a voltmetrului la polul cu potențial mai mare (pozitiv) și borna neagră la polul cu potențial mai mic (negativ). În cazul unui circuit deschis (fără curent), această conexiune nu va afecta circuitul.

Citirea valorii: Odată ce voltmetrul este conectat, citește valoarea tensiunii direct de pe afișajul digital sau de pe scala numerică a voltmetrului analogic.

Figura 5 Ampermetrul analogic                                                   Figura 6 Ampermetrul digital                

Procedura de măsurare:

Setarea scării: Așază ampermetrul în circuit și setează scala acestuia în funcție de gama de curent pe care o aștepți. Începe cu cea mai mare scară și ajustează-o treptat pentru a obține o citire precisă.

Conectarea ampermetrului: Conectează ampermetrul în serie cu circuitul, adică în calea curentului. Deschide circuitul și conectează borna roșie a ampermetrului la polul pozitiv și borna neagră la polul negativ al sursei de curent sau componentei.

Citirea valorii: Odată ce ampermetrul este conectat, citește valoarea curentului direct de pe afișajul digital sau de pe scala numerică a ampermetrului analogic.

Măsurarea rezistenței electrice (Figura 7 şi 8).

Măsurarea rezistenței electrice se realizează cu ajutorul unui instrument numit ohmmetru sau multimetru, care poate include o funcție de măsurare a rezistenței.

Valoarea rezistenței poate fi determinată prin măsurători directe sau indirecte.

Măsurarea directă utilizând un ohmmetru: Pentru a putea măsura direct valoarea rezistenței, componenta trebuie să fie deconectată de la sursa de tensiune, iar ohmmetrul trebuie să fie conectat în paralel cu rezistorul (Figura 7).

Măsurarea indirectă: Aceasta se realizează prin măsurarea tensiunii și a curentului rezistorului. Rezistența este calculată din valorile măsurate în conformitate cu Legea lui Ohm.

Iată câteva informații generale despre măsurarea rezistenței:

Tipuri de ohmmetre:

Ohmmetru analogic (Figura 9): Acest tip de ohmmetru utilizează un indicator analogic (un ac sau o bandă mobilă) pentru a indica valoarea rezistenței. Ohmmetrele analogice au o scară numerică pe care acul se va deplasa pentru a indica valoarea rezistenței măsurate. Sunt mai tradiționale și pot oferi o vizualizare rapidă a variațiilor în valoarea rezistenței.

Ohmmetru digital (Figura 10): Ohmmetrele digitale afișează valoarea rezistenței sub formă numerică pe un afișaj digital. Sunt ușor de citit și oferă o precizie mai mare decât ohmmetrele analogice. Unele ohmmetre digitale pot avea caracteristici suplimentare, cum ar fi măsurarea automată a gamei, detecția automată a polarității, și pot furniza rezultate rapide și precise. Astfel de ohmmetre, de obicei, sunt încorporate în multimetre. 

Pașii de bază pentru a măsura rezistența electrică:

1. Opriți alimentarea: Asigurați-vă că circuitul sau componenta pe care o măsurați este oprită și deconectată de la sursa de alimentare electrică. Acest lucru este esențial pentru siguranța dumneavoastră și a echipamentului.

2. Selectați scala de măsurare: Pe ohmmetrul sau multimetrul dumneavoastră, selectați scala de măsurare a rezistenței. Alegeți o scală care este suficient de mare pentru a cuprinde valoarea rezistenței pe care o așteptați.

3. Conectați instrumentul: Conectați bornele instrumentului la capetele componentei sau circuitului ale cărui rezistență doriți să o măsurați. Asigurați-vă că bornele sunt conectate corect: borna roșie la polul pozitiv și borna neagră la polul negativ.

4. Citiți rezistența: Citirea se face direct pe afișajul ohmmetrului sau multimetrului. Dacă măsura este prea mică pentru scala selectată, încercați o scară mai mică. Dacă măsura este prea mare, treceți la o scară mai mare.

5. Notează-ți rezistența: Înregistrați valoarea citită. Este important să aveți grijă să interpretați corect unitățile de măsură afișate (de obicei, ohmi).

6. Analizați rezultatele: Comparați rezistența măsurată cu valorile așteptate sau specificațiile. O rezistență anormală poate indica o problemă în circuit sau cu componenta măsurată.

Există două tipuri principale de multimetre: digitale și analogice.

Multimetrele digitale (Figura 11): au un ecran LCD care afișează valorile măsurate într-un format numeric. Acest lucru face mai ușoară citirea și interpretarea rezultatelor. Multimetrele digitale sunt, în general, mai precise și mai ușor de utilizat pentru măsurătorile obișnuite. Aceste multimetre au adesea funcții automate care pot detecta automat tipul de măsurătoare (tensiune continuă, tensiune alternativă, curent continuu, curent alternativ, etc.). Au o rezistență internă mare, ceea ce face ca influența lor asupra circuitului măsurat să fie minimă.

Multimetrele analogice: folosesc un afișaj cu ac indicator pentru a arăta mărimile măsurate.  Citirea valorilor poate fi mai dificilă decât la multimetrele digitale, deoarece necesită interpretarea poziției acului pe scala indicatoarelor. Multimetrele analogice sunt încă preferate în anumite situații, cum ar fi măsurătorile rapide de variații ale unei mărimi.

Figura 11 Multimetrul digital  

Utilizarea multimetrului:

Utilizarea multimetrului poate varia în funcție de tipul și modelul specific al acestuia, dar aici sunt pașii de bază pe care îi puteți urma pentru a efectua măsurători comune cu un multimetru digital:

1.    Pregătirea multimetrului: Asigurați-vă că multimetrul este în stare de funcționare și că bateria este suficient de încărcată sau că este conectat la o sursă de alimentare, dacă este cazul.

2.    Setarea selectorului de funcții: Selectați funcția dorită pe selectorul multimetrului. De exemplu, pentru a măsura tensiunea continuă (DC), rotiți selectorul la simbolul V pentru DC.

3.    Stabilirea scalei de măsurare: Alegeți scala corespunzătoare pentru a vă asigura că citiți corect rezultatele. Dacă tensiunea estimată este, de exemplu, sub 20 de volți, setați scala la 20V.

4.    Conectarea cablurilor de test: Conectați cablurile de test la multimetru. Multimetrele au două cabluri, unul cu o mufă roșie și unul cu o mufă neagră. În general, mufa roșie este pentru măsurătoarea pozitivă, iar mufa neagră este pentru măsurătoarea negativă.

5.    Conectarea la circuit: Conectați sondele de test la punctele din circuit unde doriți să efectuați măsurătoarea. Asigurați-vă că sonda roșie este conectată la partea pozitivă a circuitului, iar sonda neagră la partea negativă.

6.    Citirea rezultatelor: Citiți valoarea afișată pe ecranul multimetrului. Asigurați-vă că interpretați unitățile corect și că sunteți pe scala potrivită pentru a obține rezultate precise.

7.    Oprirea și deconectarea: După ce ați efectuat măsurătorile necesare, deconectați multimetrul de la circuit și opriți-l.

Este important să vă familiarizați cu funcțiile și indicațiile specifice ale multimetrului dumneavoastră, deoarece acestea pot varia în funcție de model și producător. De asemenea, asigurați-vă că urmați întotdeauna măsurile de siguranță corespunzătoare atunci când lucrați cu tensiuni electrice.

Figura 12 Cleştele ampermetric şi funcţiile lui

Avantajele cheie ale cleștelui ampermetric:

Măsurarea fără întrerupere: Unul dintre rolurile fundamentale ale cleștelui ampermetric este acela de a permite măsurarea curentului fără a întrerupe circuitul electric. Acest lucru este crucial în situațiile în care întreruperea curentului nu este posibilă sau nu este practică.

Siguranță crescută: Utilizarea cleștelui ampermetric elimină necesitatea de a deschide circuitele sau de a conecta direct cablurile la instrument. Acest lucru contribuie la siguranța electricianului sau a tehnicianului care efectuează măsurătorile.

Rapiditate și ușurință în utilizare: Cleștii ampermetrici permit efectuarea rapidă a măsurătorilor fără a necesita deconectarea sau reconectarea cablurilor. Acest lucru face ca instrumentul să fie eficient și ușor de utilizat în atelierele auto în care timpul este important.

Măsurători precise: Cleștii ampermetrici sunt proiectați pentru a furniza măsurători precise ale curentului electric. Calibrarea adecvată și sensibilitatea la curent fac din cleștii ampermetrici instrumente fiabile pentru măsurătorile curentului.

Utilizare în locuri înguste sau periculoase: Datorită designului lor, cleștii ampermetrici pot fi utilizați în locuri înguste sau periculoase în care nu este fezabil să se folosească alte metode de măsurare.

Adaptabilitate la diferite dimensiuni ale conductorului: Cleștii ampermetrici sunt disponibili în diferite dimensiuni, ceea ce îi face adaptați la o gamă variată de conductoare, de la cabluri mai subțiri la cabluri mai groase.

Diverse funcții adiționale: Multe clești ampermetrici moderne au funcții adiționale, cum ar fi măsurarea tensiunii, testarea diodelor, măsurarea rezistenței și altele, extinzându-și versatilitatea.

4.   Citiți afișajul: După ce cleștele sunt plasați în jurul conductorului, citiți valoarea curentului de pe afișajul cleștelui. Acesta este curentul pe care îl măsurați în conductor.

5.    Asigurați-vă că respectați măsurile de siguranță: În timp ce utilizați cleștii amperimetrici, asigurați-vă că respectați toate măsurile de siguranță. Nu atingeți conductorul cu mâinile goale, și evitați să puneți cleștii în jurul conductorului dacă există riscul de șoc electric.

În contextul vehiculelor auto, osciloscoapele auto sunt instrumente esențiale pentru diagnosticarea și depanarea sistemelor electronice și electrice ale automobilelor.

Iată câteva tipuri de osciloscoape auto:

Osciloscop portabil pentru auto: Design compact și ușor pentru a fi ușor de transportat în jurul vehiculului. Sunt potrivite pentru depanarea în teren sau pentru situații în care accesul la o sursă de alimentare stabilă este limitat.

Osciloscop cu funcții auto specifice: Osciloscopul este dotat cu funcții și setări specifice pentru vehicule, cum ar fi măsurători de tensiune, curent, frecvență și funcții de diagnosticare auto. Poate include setări predefinite pentru protocoalele de comunicație auto, cum ar fi CAN (Controller Area Network) sau LIN (Local Interconnect Network).

Osciloscop cu analiză de semnal auto: Este echipat pentru analiza semnalelor specifice auto, cum ar fi semnalele de la senzorii de poziție, senzorii de oxigen, sistemul de aprindere, etc. Poate include și funcții de analiză a semnalului pentru identificarea problemelor.

Osciloscop cu diagnoză auto avansată: Furnizează funcționalități avansate de diagnoză și analiză a sistemelor auto. Poate include capacități de măsurare automate, analiză a semnalului logic, funcții de trigger specializate pentru vehicule și caracteristici de analiză a protocoalelor de comunicație.

Osciloscop cu conectivitate la vehicul: Are capacitatea de a se conecta direct la sistemul de diagnoză a vehiculului, cum ar fi conectorul OBD-II (On-Board Diagnostics). Permite integrarea directă cu datele de diagnoză ale vehiculului pentru o depanare mai rapidă și mai precisă.

Osciloscop cu module de măsurare auto: Poate fi extins cu module suplimentare pentru a măsura și analiza specificități auto, cum ar fi presiunea combustibilului, temperaturile, sau alte parametri specifici.

Osciloscop cu software de diagnoză auto: Este livrat cu software specializat pentru diagnoză auto, care poate facilita interpretarea datelor și oferi soluții de depanare automate. 

În continuare se va prezenta osciloscopul portabil cu două canale pentru automobile, care este cel mai practic utilizat pentru diagnosticarea și depanarea sistemelor electronice și electrice ale automobilelor.

Pașii de bază pe care trebuie să-i urmați pentru a utiliza osciloscopul:

1.    Conectarea sondei de masă: primul pas este de a conecta corect masa osciloscopului. Aceasta poate fi făcută în două moduri, prin intermediul unei conexiuni comune de masă neecranate (COM) sau la o masă ecranată prin intermediul  unei conexiuni coaxiale. Asiguraţi-vă că, cablul de masă este fixat într-un punct de masă al circuitului, la fel cum se face şi cu multimetrul.

2.    Conectarea sondei de măsurare: asigurați-vă că alegeți conexiunea corectă din circuitul electric şi că folosiți canalul (A) de măsurare al osciloscopului.

3.    Pornirea osciloscopului: se face prin acționarea butonului pornire/oprire (ON/OFF) din partea stângă jos a osciloscopului.

4.    Setarea liniei zero: există două locuri unde puteţi să setaţi linia zero pe ecran. Pentru măsurarea tensiunii continue, cel mai bine este să aveţi linia zero în partea de jos a ecranului. Pentru măsurarea tensiunii alternative,  cel mai bine este să aveţi linia zero în centrul ecranului. Pentru a face acest lucru, folosiţi butoanele cu săgeţile de setare.

5.    Setarea sensibilității: se setează numărul de volţi pe diviziune. Există două posibilități.

Primul tip de setare este folosit pentru măsurarea semnalelor senzorilor şi a semnalelor de pe magistrala CAN. Pentru aceasta setarea este de 1 V pe diviziune.

Al doilea tip de setare este folosit pentru măsurarea actuatorilor şi a semnalelor de pe magistrala LIN. Pentru aceasta setarea este de 5 V pe diviziune. Pentru a face acest lucru, folosiți butoanele (+) şi (-), corespunzător roșu pentru canalul 1 şi albastru pentru canalul 2.

Acestea sunt setările de bază. Dacă aceste setări nu corespund pentru măsurarea unui anumit semnal, puteți întotdeauna să re-ajustați setarea.

6.    Setarea intervalului de timp: se stabileşte timpul pentru o diviziune a osciloscopului. Există două setări de bază pentru majoritatea măsurătorilor. Pentru măsurarea semnalelor lente, setarea obișnuită este de 1 secundă pe diviziune. Pentru măsurarea semnalelor rapide, setarea obișnuită este de 10 milisecunde pe diviziune. Pentru a face acest lucru, folosiți butoanele (+) şi (-) de culoare neagră.

Acestea două  sunt setările de bază. Dacă aceste setări nu corespund măsurării pentru un anumit semnal, puteți întotdeauna să îmbunătățiți setarea.

7.    Setarea declanşării: dacă osciloscopul primeşte un semnal de “declanşare”, el nu afişează acest semnal până nu este îndeplinită o anumită condiţie. Această condiţie este trecerea (fie în creştere fie în scădere, după caz) printr-o anumită valoare a tensiunii.

Pentru o declanşare corectă, trebuie să selectaţi valoarea corectă a tensiunii (nivel de declanşare) şi dacă aceasta trebuie să fie o tensiune crescătoare sau descrescătoare (panta). Declanşarea este folosită în principal pentru semnalele rapide sau semnalele care periodic arată la fel. Pentru a face acest lucru, folosiți butonul (TRIGGER).

8.    Documentarea şi interpretarea rezultatelor: notați-vă rezultatele obținute şi compară cu cele prezentate în documentația tehnică şi normativă.

 Întrebări de autoevaluare

1.  Ce instrumente sunt folosite pentru măsurarea tensiunii, curentului şi rezistenței?

2.  Cum pot fi conectate instrumentele pentru măsurarea tensiunii, curentului şi rezistenței la componentele circuitului electric?

3.  Care sunt tipurile de voltmetre, ampermetre şi ohmmetre?

4.  Care este procedura de măsurare a tensiunii electrice cu ajutorul voltmetrului?

5.  Care este procedura de măsurare a intensității curentului electric cu ajutorul ampermetrului?

6.  În ce constă metodele directă şi indirectă de măsurare a rezistenței electrice?

7.  Care sunt pașii de bază pentru a măsura rezistența electrică cu ajutorul ohmmetrului?

8.  Care este rolul unui multimetru?

9.  Ce tipuri principale de multimetre există şi care sunt particularitățile funcționale ale acestora?

10.  Care sunt componentele şi funcțiile principale ale unui multimetru digital?

11.  Care sunt pașii de bază pe care îi puteți urma pentru a efectua măsurători cu un multimetru digital?

12.  Care este rolul cleștelui ampermetric?

13.  Care sunt componentele şi funcțiile principale ale unui cleşte ampermetric?

14.  Care sunt avantajele cheie ale cleștelui ampermetric?

15.  În ce constă pașii de bază pe care trebuie să-i urmați pentru a utiliza un clește ampermetric?

16.  Care este rolul osciloscopului?

17.  Ce tipuri de osciloscoape auto pot exista?

18.  Ce include setarea osciloscopului portabil cu două canale pentru automobile?

19.  Care sunt pașii de bază pe care trebuie să-i urmați pentru a utiliza osciloscopul?