Как измерить частоту с помощью мультиметра? Kvazar-wp

Из физики мы знаем, что электрический ток — это направленное движение электронов.

Как измерить частоту с помощью мультиметра?

Когда речь заходит о параметрах электрической цепи, почти все быстро вспоминают напряжение, ток и сопротивление. И мало кто задумывается о частоте. Само понятие частоты относится только к переменному току, который меняет направление и значение несколько раз за единицу времени. На осциллографе переменный сигнал выглядит как синусоидальная волна. Частота измеряется в герцах (Гц). Сегодня мы поговорим о том, как измерить частоту с помощью мультиметра.

Все эти приборы делятся на две основные группы в зависимости от их применения:

Как измерить частоту

Перед использованием мультиметра, и в частности частотомера, важно еще раз ознакомиться с параметрами, которые он может измерять. Чтобы правильно его измерить, необходимо знать несколько шагов:

  1. Включите устройство с помощью соответствующей кнопки на корпусе, которая часто подсвечивается ярким цветом.
  2. Установите переключатель на измерение частоты переменного тока.
  3. Взяв оба зонда и подключив их к соответствующим гнездам согласно инструкции, проверяют измерительное устройство. Прежде всего, попробуйте считать частоту стандартного сетевого напряжения 220 В, которая должна быть равна 50 Гц (отклонение может составлять несколько десятых). Это значение тщательно контролируется поставщиком электроэнергии, так как изменение этого значения может привести к повреждению оборудования. Поставщик энергии несет ответственность за качество поставляемой электроэнергии и будет придерживаться самых строгих стандартов. Кстати, это значение является стандартным не во всех странах. Подключив клеммы частотомера к гнезду, на нем появится значение примерно 50 Гц. Если значение изменяется, это будет ошибкой, и при следующем измерении необходимо будет это учесть.

Затем вы можете спокойно провести необходимые измерения, помня, что только переменное напряжение имеет частоту, постоянное напряжение не имеет периодически изменяющегося значения.

Все сложные манипуляции с электричеством и домашней проводкой многие оставляют профессионалам. Иногда требуется проверить сопротивление, напряжение постоянного или переменного тока и количество полных циклов тока, а вызвать электрика нет возможности. В этом случае на помощь приходит такой полезный инструмент, как мультиметр. Хотя это не является основной функцией, многие люди задаются вопросом, как измерить частоту с помощью мультиметра.

Частота измерений

Стоит помнить, что, задаваясь вопросом, как измерить частоту мультиметром, необходимо сначала ознакомиться с характеристиками тестируемого устройства. Только так можно добиться желаемого результата с наиболее точными показаниями.

Измерение частоты с помощью мультиметра со специальной функцией является наиболее удобным, поскольку в этом случае нет необходимости в специальных насадках.

Эти измерения выполняются в несколько этапов:

  • Первым шагом является проверка точности измерительного прибора. Известно, что частота питающей сети составляет 50 Гц. Чтобы определить точность тестера, его необходимо включить в розетку. Значение, отличное от 50 Гц, будет являться ошибкой измерительного прибора.
  • Затем тестер необходимо подключить к измеряемому устройству с помощью измерительного щупа. Напряжение, необходимое для точного тестирования, можно получить, предварительно прочитав инструкцию к тестеру. После того как напряжение установлено на требуемое значение, можно переходить непосредственно к определению полных циклов изменения тока.
  • Тогда измерение частоты тестером будет зависеть только от того, как изменяется период переменного тока.

Многих также интересует, как проверить частоту мультиметром с помощью специальных насадок. Приставка частотомера для мультиметра — отличная альтернатива дорогим измерительным приборам с большим количеством функций.

Многие тестеры текущего цикла имеют низкую чувствительность и поэтому дают неточные показания. Приставка является дополнительным инструментом для измерительного прибора. Он позволяет преобразовать полученные данные в напряжение.

Для того чтобы измерить частоту тока с помощью мультиметра с минимально возможной погрешностью, необходимо правильно подключить частотомер. Переключатель режима работы на измерителе должен быть установлен так, чтобы он показывал напряжение постоянного тока. При подключении к устройству с входным сопротивлением более 1 мОм нет необходимости в повторной настройке декодера.

Измерение частоты с помощью тестера может дать разные результаты, зависящие в первую очередь от точности прибора.

Поэтому при выборе метода испытания важно решить, насколько сильно на показания влияет неточность прибора и/или декодера.

Рисунок 1.18: Электронный счетчик частоты, работающий в режиме измерения периода

Приборы для измерения сопротивления

Мосты постоянного тока широко используются для измерения сопротивления электрических машин.

Одиночные мосты постоянного тока

Одиночные мосты постоянного тока обычно называют четырехплечими мостами постоянного тока. Известно множество конструкций с различными характеристиками. Погрешность моста зависит от пределов измерения.

При измерении малых сопротивлений на результат измерения сильно влияют сопротивления контактов и соединительных проводов, составляющих измеряемое сопротивление. Для уменьшения этого влияния используется специальное четырехстороннее клеммное соединение. В настоящее время выпускается одномостовой прибор типа R369 (МО-4), обеспечивающий измерение сопротивления в диапазоне от 10+4 до 1,11111 — 10+10 Ом на постоянном токе с четырехтерминальным подключением, с классами точности от 1,0 до 0,005 в зависимости от выбранного диапазона измерения и диапазоном рабочих температур 10-35 °C. Мост калибруется автономно.

Двойные мосты для измерения малых сопротивлений

Для расширения диапазона измерений в промышленных приложениях двойные мосты комбинируются с одинарными мостами для обеспечения широкого диапазона измерений. Коммерчески доступный одинарный двойной мост типа R3009 предназначен для измерения электрического сопротивления в диапазоне от 10-8 до 1,11111 — 10+10 Ом при постоянном токе, в классе точности от 0,02 для одинарного моста и от 0,01 до 2,0 для двойного моста, в зависимости от схемы измерения и в диапазоне рабочих температур от 10-35 °C.

Таблица 1.5

Мосты переменного тока используются для измерения индуктивности ЭМ-обмоток. В большинстве случаев мосты переменного тока являются универсальными, т.е. помимо индуктивности они позволяют измерять емкость, коэффициент добротности индуктора, тангенс угла диэлектрических потерь и сопротивление. Примером может служить мост переменного тока типа P571, который имеет класс точности 0,1. Основные технические характеристики моста для измерения индуктивности приведены в таблице 1.5. Другие размеры и технические данные аналогичных приборов можно найти в справочниках.
Для измерения сопротивления изоляции имеются мегаомметры типа M4100/1-M4100/5. Эти устройства предназначены для измерения изоляции электрических цепей, не находящихся под напряжением. Класс точности приборов — 1. Диапазон измерений — от 0 до 1000 МОм. Выходное напряжение по индексам устройств типа 1, 2, …, 5 составляет 100, 250, 500, 1000 и 2500 В. Аппарат типа M4100 питается от встроенного ручного генератора.

Метод сравнения измеренной частоты с эталонной частотой . Электрические колебания неизвестной и эталонной частот смешиваются таким образом, что возникают биения определенной частоты. При частоте биений, равной нулю, измеренная частота равна опорной частоте. Смешение частот осуществляется методом гетеродина (метод нулевого биения) или осциллографическим методом.

Как измерить частоту

Прямые измерения частоты производятся с помощью частотомеров, в основе которых лежат различные методы измерения в зависимости от диапазона измеряемых частот и требуемой точности измерения. Наиболее часто используемыми методами измерения частоты являются:

Метод зарядки конденсатора для каждого периода измеряемой частоты. Среднее значение зарядного тока пропорционально частоте и измеряется магнитоэлектрическим амперметром, шкала которого градуирована в единицах частоты. Конденсаторные частотомеры выпускаются с диапазоном измерения от 10 Гц до 1 МГц и точностью ±2%.

Резонансный метод основан на явлении электрического резонанса в цепи с перестраиваемыми элементами, которые находятся в резонансе с измеряемой частотой. Измеряемая частота определяется шкалой механизма настройки. Этот метод используется для частот выше 50 кГц. Погрешность измерения может быть уменьшена до сотых долей процента.

измерители частоты

Метод дискретного счета является основой электронных цифровых частотомеров. Он заключается в подсчете импульсов измеряемой частоты за известный период времени. Он обеспечивает высокую точность измерений в любом диапазоне частот.

Метод сравнения измеренной частоты с эталонной частотой. Электрические колебания неизвестной частоты и опорной частоты смешиваются так, что возникают биения определенной частоты. При частоте биений, равной нулю, измеренная частота равна опорной частоте. Смешение частот осуществляется либо методом гетеродина (метод нулевого биения), либо осциллографическим методом.

В последнем методе используется осциллограф с выключенным генератором внутренней развертки. Напряжение опорной частоты подается на вход усилителя горизонтальной развертки, а напряжение неизвестной частоты подается на вход усилителя вертикального отклонения.

Изменяя опорную частоту, можно получить постоянную или медленно изменяющуюся фигуру Лиссажу. Форма графика зависит от соотношения частот, амплитуд и сдвига фаз между напряжениями, приложенными к отклоняющим пластинам осциллографа.

Фигуры Лиссажу

Если мысленно разрезать фигуру по вертикали и горизонтали, то отношение числа вертикальных разрезов m к числу горизонтальных разрезов n равно отношению измеренной частоты fx к опорной частоте fobr, когда фигура неподвижна.

Когда частоты равны, фигура представляет собой наклонную прямую линию, эллипс или круг.

Частота вращения фигуры будет точно соответствовать разности d f между частотами fx ‘ и fx , где fx ‘ = fobr ( m / n), а значит fx = fobr ( m / n) + d f . Точность метода зависит в основном от погрешности в определении опорной частоты и в определении значения d f .

Другой способ измерения частот путем сравнения — использование осциллографа с калиброванным временем развертки или встроенного калиброванного генератора маркеров.

Зная время развертки осциллографа и подсчитав, сколько периодов измеряемой частоты приходится на выбранную длину центральной части экрана осциллографа, имеющей наиболее линейную развертку, можно легко определить частоту. Если осциллограф имеет калибровочные метки, то, зная временные интервалы между метками и подсчитывая их количество для одного или нескольких периодов измеряемой частоты, определяется длина периода.

Перед использованием мультиметра, и в частности частотомера, важно еще раз ознакомиться с параметрами, которые он может измерять. Для того чтобы правильно их измерить, необходимо освоить несколько шагов:

Измерение частоты переменного тока

Частота переменного тока измеряется с помощью частотомеров. В электротехнике 20-го века обычно использовались резонансные электромагнитные или ферродинамические приборы, которые в настоящее время устарели, но их все еще можно встретить в современных электроустановках.

Измеритель частоты электромагнитного резонанса снабжен электромагнитом 2 (рис. 1, а), в поле которого помещен стальной якорь 1 и соединенный с ним стальной стержень 5, который установлен на упругих пружинах 4, а на нем размещен ряд упругих стальных пластин 3, площадь поперечного сечения которых подобрана так, что каждая последующая пластина имеет собственную частоту на 0,5 Гц выше предыдущей. Свободные концы пластин вставляются в прорезь на шкале прибора. Катушка электромагнита подключается к сети переменного тока так же, как и катушка вольтметра.

Рисунок 1: Конструкция электромагнитного резонансного частотомера

Рис. 2. Схема ферродинамического частотомера

Когда переменный ток пропускается через катушку, электромагнит создает магнитное поле, которое пульсирует с частотой изменения тока. Якорь 1 в этом поле также будет колебаться и заставлять колебаться соединенные с ним пластины 3.

Колебания пластин обычно настолько незначительны, что их невозможно обнаружить глазом. Однако если собственная частота колебаний пластины совпадает с частотой переменного тока, то есть с частотой колебаний якоря, то возникнет явление механического резонанса, при котором пластина начнет колебаться с большой амплитудой. Белый квадрат на его конце превращается в белую полосу (рис. 1, б), на фоне которой на шкале можно прочитать измеренную частоту. Колебания двух пластин гораздо слабее, в то время как колебания всех остальных пластин обычно совершенно незаметны для глаза.

Ферродинамический частотомер (Рисунок 2) представляет собой ферродинамический логометр. Катушки логометра соединены в два параллельных контура, которые подключены к двум точкам a и b, между которыми приложено переменное напряжение U (такое же, как в вольтметре). Индуктор L и конденсатор C соединены последовательно с неподвижной катушкой 3 и одной из подвижных катушек 1, а резистор с сопротивлением R соединен последовательно с другой подвижной катушкой 2 (возможны и другие комбинации R, L и C). Поэтому ток I1 в первой параллельной цепи зависит от частоты f, а ток I2 во второй цепи не зависит от f.

Следовательно, при изменении частоты f ток I1 и положение подвижной части логометра будут меняться до тех пор, пока моменты M1 и M2, создаваемые его катушками, не придут в равновесие. Показания такого устройства будут зависеть от частоты f.

Прямое измерение частоты

выполняются с помощью частотомеров, основанных на различных методах измерения, в зависимости от диапазона измеряемых частот и требуемой точности измерений. Наиболее часто используемыми методами измерения частоты являются:

Метод зарядки конденсатора для каждого периода измеряемой частоты. Среднее значение зарядного тока пропорционально частоте и измеряется магнитоэлектрическим амперметром, шкала которого градуирована в единицах частоты. Конденсаторные частотомеры выпускаются с диапазоном измерения от 10 Гц до 1 МГц и точностью +2%.

Резонансный метод основан на явлении электрического резонанса в цепи с регулируемыми элементами, находящимися в резонансе с измеряемой частотой. Измеряемая частота определяется шкалой механизма настройки. Этот метод используется для частот выше 50 кГц. Погрешность измерения может быть уменьшена до сотых долей процента.

Метод сравнивает измеренную частоту с эталонной частотой. Электрические колебания неизвестной частоты и опорной частоты смешиваются так, что появляются биения определенной частоты. При нулевых биениях измеренная частота равна опорной частоте. Смешение частот осуществляется либо методом гетеродина (метод нулевого биения), либо осциллографическим методом.

В последнем методе используется осциллограф с выключенным генератором внутренней развертки. Напряжение опорной частоты подается на вход усилителя горизонтальной развертки, а напряжение неизвестной частоты подается на вход усилителя вертикального отклонения.

Изменяя опорную частоту, можно получить стационарную или медленно меняющуюся фигуру Лиссажуса. Форма графика зависит от соотношения частот, амплитуд и сдвига фаз между напряжениями, приложенными к отклоняющим пластинам осциллографа.

Если мысленно разрезать фигуру по вертикали и горизонтали, то отношение числа вертикальных разрезов m к числу горизонтальных разрезов n равно, когда фигура неподвижна, отношению измеренной частоты fx к опорной частоте fobr.

Когда частоты равны, фигура представляет собой наклонную прямую линию, эллипс или круг.

Частота вращения фигуры будет точно соответствовать разности df между частотами fx’ и fx, где fx’ = fobr (m / n) и, следовательно, fx = fobr (m / n) + df. Точность метода зависит в основном от погрешности установки опорной частоты и определения значения df.

Другой способ измерения частоты методом сравнения — использование осциллографа с калиброванным значением времени развертки или встроенного калиброванного генератора маркеров.

Зная длительность развертки осциллографа и подсчитав, сколько периодов измеряемой частоты приходится на выбранную длину центрального участка экрана осциллографа, имеющего наиболее линейную развертку, можно легко определить частоту. Если осциллограф имеет калибровочные маркеры, длина периода определяется путем знания интервалов между маркерами и подсчета их количества для одного или нескольких периодов измеряемой частоты.

Метод дискретного счета лежит в основе цифровых частотомеров. Он заключается в подсчете импульсов измеряемой частоты за известный период времени. Он обеспечивает высокую точность измерений в любом диапазоне частот. Это наиболее распространенный современный метод измерения. Низкие частоты, такие как частота промышленной сети, могут быть измерены путем подсчета импульсов, поступающих от высокочастотного генератора. F

в одном или
n
периоды измеренного тока или напряжения сетевой частоты
f
и вычислить значение измеренной частоты по формуле:
f = nF/N
где
N
— число импульсов от измерительного генератора, принятых за n периодов промышленной частоты. Другой способ заключается в подсчете периодов сигнала с измеренной частотой за фиксированный период времени, например, за 1 секунду.

Знаете ли вы

что релятивизм (СТО и ГРТ) не является настоящей наукой? — Настоящая наука обязательно основывается на причинности и законах природы, которые даны нам в физических явлениях (фактах). В отличие от них, СТО и ГРТ построены на аксиоматических постулатах, то есть на фундаментально неоспоримых догмах, в которые последователи этих наук обязаны верить. То есть, релятивизм — это форма религии, культ, раздуваемый политической машиной мифического авторитета Эйнштейна и его верных последователей, возведенных в статус святых релятивистской физики. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Сохранить статью?
Услуги электромонтажа в Москве