Tại sao một vạn năng đặt nhiều điện áp hơn để đo điện trở nhỏ hơn?

Tôi nhận thấy hành vi này trên hai vạn năng khác nhau (mô hình và thương hiệu khác nhau). Lúc đầu, tôi không đặt đồng hồ vạn năng để đo mức điện áp thay đổi cho các thang đo khác nhau: Tôi nhận ra rằng bằng cách sử dụng lưỡi của chính mình (hell, yeah). Đối với cả đồng hồ vạn năng mà tôi sở hữu, tôi chắc chắn có thể cảm thấy rằng tiếng râm ran ngày càng mạnh hơn khi quy mô nhỏ hơn.

Vì vậy: Tôi đã thử đo điện áp đặt vào các đầu dò của một vạn năng ở các mức đọc thang đo điện trở khác nhau, bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng thứ hai để đọc Volts. Tôi khá ấn tượng bởi kết quả.

Đây là những gì tôi đọc. Ở bên trái là cài đặt thang đo vạn năng "đo", bên phải điện áp tôi đọc:

200Ω -> 2,96V
2kΩ -> 2,95V
20kΩ -> 2,93V
200kΩ -> 2,69V
2MΩ -> 1,48V (thật là giảm!)

Nếu tôi chuyển đổi mét, mọi thứ thậm chí còn khó hiểu hơn với tôi:

200Ω -> 2,71V
2kΩ -> 2,69V
20kΩ -> 0,35V (!!)
200kΩ -> 0,32V
2MΩ -> 0,18V

Có thể làm hài lòng bất cứ ai làm rõ về lý do tại sao điều này xảy ra? Tôi hy vọng rằng một điện áp cao hơn nên được áp dụng để đo điện trở lớn hơn. Ngay trước khi nhấn "Đăng", tôi cũng đã chọn đo dòng điện - cho các thang đo ohmmeter khác nhau. Đoán xem: những cái đó chắc chắn cũng giảm, nhưng không có cùng tỷ lệ với điện áp. Tôi bối rối như quái. Cảm ơn!

— Dakatine
nguồn

Vui lòng ngừng sử dụng lưỡi của bạn để đo điện áp hoặc bạn sẽ kết thúc như con thằn lằn này: chat.stackexchange.com/transcript/message/11118485#11118485

— jippie

Gắn một điện trở đã biết (trong phạm vi) vào đồng hồ và xem điện áp thay đổi như thế nào với chúng.

— jippie

@jippie cảm ơn anh bạn :) nhưng nhận thức được rằng đồng hồ của tôi được cung cấp bởi pin 9V tôi rất ý thức rằng không có gì xấu có thể xảy ra.

— Dakatine

Tôi nghĩ rằng tôi đã giải quyết ví dụ hàng đầu trong câu trả lời được chỉnh sửa của tôi.

— jippie

Xin đừng sử dụng cơ thể của bạn như đồng hồ vạn năng, mọi người thực sự đã chết vì điều đó ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ), đây cũng chỉ là 9V ... Ngoài ra, bạn có thể sử dụng đèn LED, có hoặc không có điện trở. Nhưng dù sao vẫn đốt đèn LED tốt hơn chính bạn ...

— magu_

Tôi nghĩ rằng sự sụt giảm điện áp trong ví dụ hàng đầu của bạn là do trở kháng đầu vào của vôn kế (có thể là khoảng 10M) mà từ từ đi vào phạm vi của ohm-mét.
Đối với phạm vi 20k trở lên, một lần nữa vấn đề trở kháng đầu vào của vôn kế. Tôi nghĩ rằng phạm vi 200Ω có liên quan đến phép đo diode đòi hỏi một nguồn dòng tương tự ở điện áp tương đối cao. Điều đó khiến phạm vi 2kΩ có thể được triển khai theo cách có hiệu quả về chi phí dựa trên nguồn hiện tại cho phạm vi 200Ω.

Chỉ với sơ đồ mạch, câu trả lời có thể chắc chắn 100%.

Đồng hồ vạn năng của bạn sẽ cố gắng đo ohms bằng cách gửi một dòng điện đã biết / đặt qua điện trở kèm theo. Bộ cài đặt này thay đổi theo phạm vi của đồng hồ của bạn. Tuy nhiên, đồng hồ vạn năng của bạn không có nguồn dòng lý tưởng trên tàu, mà là cố gắng thực hiện một nguồn hiện tại từ điện áp pin và một vài chất bán dẫn, do đó điện áp kẹp mở sẽ không bao giờ vượt quá điện áp pin.

Không chắc chắn tại sao điện áp giảm quá nhiều cho các phạm vi cao hơn, điều này sẽ phải làm với cách xây dựng nguồn hiện tại. Lưu ý rằng điện áp 'cao' không hữu ích (cột bên dưới) khi bạn nhận ra rằng sản phẩm của dòng đo thời gian trong phạm vi thấp hơn nhiều so với điện áp kẹp mở (cột thứ hai).

Cũng lưu ý rằng điện áp đo trong phạm vi điện trở thấp nhất giống hệt với điện áp được sử dụng cho các phép đo diode trong cả ba mét. Đối với phép đo diode, bạn muốn có một điện áp tương đối cao để kiểm tra sự sụt giảm điện áp tương đối cao trên một diode. Trong trường hợp đó bạn vẫn sử dụng dòng điện không đổi, nhưng bạn không còn quan tâm đến điện trở hơn là điện áp đo thực tế. Vô dụng để xây dựng hai nguồn hiện tại riêng biệt cho nhiều hơn hoặc ít hơn cùng một hiện tại. Mặt khác, việc xây dựng một nguồn hiện tại chính xác sẽ dễ dàng hơn nếu bạn cho phép mình giảm điện áp cao hơn so với nguồn hiện tại và dù sao bạn cũng không cần điện áp (cột ra).

Dưới đây là kết quả cho mét của tôi. Đối với hai trong ba, trở kháng đầu vào của vôn kế (10MΩ) thấp hơn phạm vi của ohm-meter, vì vậy tôi đã bỏ qua giá trị đó. Các cột như sau:

phạm vi
mở điện áp kẹp
đo lường hiện tại
điện áp tối đa cần thiết để đo (phạm vi × dòng điện), chú ý cách điện áp đó không đổi một cách hợp lý!

\begin{matrix} phạm vi & \Rightarrow & mở điện áp kẹp & \Rightarrow & dòng không đổi & \Rightarrow & điện áp toàn thang \\ diode & \Rightarrow & 3,25 V & \Rightarrow & 785 CúnA \\ 500 Ω & \Rightarrow & 3,25 V & \Rightarrow & 785 CúnA & \Rightarrow & 500 Ω \times 785 CúnA = = 400 mV \\ 5 kΩ & \Rightarrow & 1,19 V & \Rightarrow & 91,5 CúnA & \Rightarrow & 5 kΩ \times 91,5 CúnA = = 460 mV \\ 50 kΩ & \Rightarrow & 1,18 V^{*)} & \Rightarrow & 11,5 CúnA & \Rightarrow & 50 kΩ \times 11,5 CúnA = = 575 mV \\ 500 kΩ & \Rightarrow & 1,09 V^{*)} & \Rightarrow & 1.1 CúnA & \Rightarrow & 500 kΩ \times 1.1 CúnA = = 550 mV \\ 5 MΩ & \Rightarrow & 614 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0,1 CúnA (chữ số cuối) \\ 50 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & ? \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$

*) Điện áp kẹp mở cho phạm vi> 5kΩ có thể sẽ bị ảnh hưởng bởi trở kháng đầu vào 10MΩ của vôn kế. Có lẽ tất cả họ nên đọc 1,20V.

SBC811 (pin 3V)

\begin{matrix} phạm vi & \Rightarrow & mở điện áp kẹp & \Rightarrow & dòng không đổi & \Rightarrow & điện áp toàn thang \\ diode & \Rightarrow & 1,36 V & \Rightarrow & 517 CúnA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 1,36 V & \Rightarrow & 517 CúnA & \Rightarrow & 200 Ω \times 517 CúnA = = 103 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 85,4 CúnA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 85,4 CúnA = = 171 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 21,7 CúnA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 21,7 CúnA = = 434 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 637 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 3,71 CúnA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 3,71 CúnA = = 742 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 563 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0,44 CúnA & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0,44 CúnA = = 880 mV \\ 20 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & 0,09 CúnA (chữ số cuối) \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$

*) Điện áp kẹp mở cho phạm vi> 2kΩ có thể sẽ bị ảnh hưởng bởi trở kháng đầu vào 10MΩ của vôn kế. Có lẽ tất cả họ nên đọc 645mV.

DT-830B (pin 9V)

\begin{matrix} phạm vi & \Rightarrow & mở điện áp kẹp & \Rightarrow & dòng không đổi & \Rightarrow & điện áp toàn thang \\ diode & \Rightarrow & 2,63 V & \Rightarrow & 1123 CúnA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 2,63 V & \Rightarrow & 1123 CúnA & \Rightarrow & 200 Ω \times 1123 CúnA = = 224 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 70 CúnA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 70 CúnA = = 140 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 23,0 CúnA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 23,0 CúnA = = 460 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 297 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 2,95 CúnA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 2,95 CúnA = = 590 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 275 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0,35 CúnA (gần quy mô cấp thấp) & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0,35 CúnA = = 700 mV \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$

*) Điện áp kẹp mở cho các phạm vi> 20kΩ có thể sẽ bị ảnh hưởng bởi trở kháng đầu vào 10MΩ của vôn kế. Có lẽ tất cả họ nên đọc 300mV.

— jippie
nguồn

Cảm ơn bạn đã giải thích, đây là thông tin tổng thể, nhưng tôi vẫn không biết tại sao điện áp giảm. Bạn có thể trải nghiệm tương tự với bạn?

— Dakatine

Tôi đã thêm một số chi tiết và tôi nghĩ rằng thông báo đo diode là thú vị.

— jippie

Cảm ơn bạn đã thử nghiệm với đồng hồ của bạn, @jippie. Tôi đang tiến gần hơn để hiểu. Một số suy nghĩ: * Điện áp cũng giảm cho bạn - và có một số "bước nhảy" lớn giữa một số phạm vi trong khi mức giảm nhỏ so với một số khác. Tuy nhiên, nó luôn luôn đi xuống hoặc bằng nhau, không bao giờ lên. * Trên thực tế, cột mới nhất của bạn là "hằng số hợp lý" chỉ cho đồng hồ đầu tiên của bạn. Tôi có thể thấy các biến thể lớn cho những người khác, đặc biệt là thứ hai. * Quan trọng nhất: Tôi không thể hiểu cột mới nhất đó. "điện áp tối đa cần thiết để đo". Tại sao 224mV là mức tối đa để đo 200 ohm và 130mV cho 2kohm?

— Dakatine

Bởi vì dòng điện được sử dụng để đo lường là không đổi.

— jippie

Tôi nghĩ rằng lời giải thích một phần tốt nhất cho "vấn đề" của bạn là in nghiêng.

— jippie

Một cách "tuyến tính" tốt đẹp để đo điện trở là cung cấp một lượng dòng điện đã biết thông qua điện trở và đo điện áp. Vì điện áp sẽ tỷ lệ thuận với điện trở, nên một mét có số đọc tỷ lệ với điện áp do đó sẽ đọc một giá trị tỷ lệ thuận với điện trở.

Bởi vì điện trở thay đổi theo nhiều bậc độ lớn, không có một dòng điện nào hoạt động tối ưu để đo tất cả các điện trở. Dòng điện của một microamp sẽ làm cho điện trở 1M giảm một volt, nhưng sẽ khiến điện trở một ohm chỉ giảm một microvolt. Một mét có một nguồn dòng duy nhất giới hạn ở 2 volt và có điện áp đọc trên phạm vi tốt nhất chỉ chính xác với một microvolt sẽ không thể đo bất kỳ điện trở nào lớn hơn 2 megs và chỉ có thể đo điện trở nhỏ chính xác đến ohm gần nhất . Nếu thay vì sử dụng một nguồn hiện tại 1uA, một mét sẽ sử dụng nguồn hiện tại 0,1uA và nguồn hiện tại 100uA, thì nguồn hiện tại nhỏ hơn có thể đo điện trở lên đến 20 megs,

— siêu mèo
nguồn