- Comment utiliser l'oscilloscope pour mesurer le courant
- 1. Utilisation d'une résistance shunt
- 2. Utilisation d'une sonde de courant
- 3. Une méthode rapide et sale
- Conclusion
La mesure du courant est une tâche simple - tout ce que vous avez à faire est de brancher un multimètre au circuit que vous souhaitez mesurer et le compteur vous donne une valeur propre à utiliser. Parfois, vous ne pouvez pas vraiment «ouvrir» le circuit pour mettre un multimètre en série avec ce que vous voulez mesurer. Ceci est résolu tout simplement aussi - il vous suffit de mesurer la tension à travers une résistance connue dans le circuit - le courant est alors simplement la tension divisée par la résistance (de la loi d'Ohm).
Les choses se compliquent un peu lorsque vous souhaitez mesurer des signaux changeants. Ceci est à la merci du taux de rafraîchissement (nombre d'échantillons par seconde) du multimètre, et l'homme moyen ne peut comprendre qu'un nombre limité de changements d'un affichage par seconde. La mesure du courant alternatif devient un peu plus simple si votre multimètre a une mesure de tension RMS (la tension RMS est la tension d'un signal AC qui transmettrait la même quantité de puissance qu'une alimentation DC de cette tension produirait). Ceci est strictement limité aux signaux périodiques (les ondes carrées et autres sont strictement hors de question à moins que la mesure RMS soit «vraie», même dans ce cas, il n'y a aucune garantie sur la précision de la mesure). La plupart des multimètres sont également filtrés passe-bas, ce qui empêche la mesure de courant alternatif au-dessus de quelques centaines de Hertz.
Comment utiliser l'oscilloscope pour mesurer le courant
L'oscilloscope comble l'écart entre la perception humaine et les valeurs constantes d'un multimètre - il affiche une sorte de `` graphique '' tension-temps d'un signal, ce qui permet une meilleure visualisation des signaux changeants par rapport à un ensemble de nombres changeants sur un multimètre.
La mesure de signaux avec des fréquences allant jusqu'à plusieurs gigahertz est également possible, avec le bon équipement. Cependant, l'oscilloscope est un appareil de mesure de tension à haute impédance - il ne peut pas mesurer les courants en tant que tels. L'utilisation d'un oscilloscope pour mesurer des courants nécessite de convertir un courant en tension, et cela peut être fait de plusieurs façons.
1. Utilisation d'une résistance shunt
C'est peut-être le moyen le plus simple de mesurer le courant, et sera discuté ici en détail.
Le convertisseur courant-tension est ici l'humble résistance.
Les connaissances de base nous indiquent que la tension aux bornes d'une résistance est proportionnelle au courant qui la traverse. Cela peut être résumé par la loi d'Ohm:
V = IR
Où V est la tension aux bornes de la résistance, I est le courant traversant la résistance et R est la résistance de la résistance, le tout dans leurs unités respectives.
L'astuce ici consiste à utiliser une valeur de résistance qui n'affecte pas le circuit global mesuré, car la chute de tension aux bornes de la résistance shunt entraîne une chute de tension moindre dans le circuit dans lequel elle est placée. une résistance beaucoup plus petite que la résistance / impédance du circuit mesuré (dix fois moins dans un bon point de départ) pour éviter que le courant dans le circuit mesuré ne soit influencé par le shunt.
Par exemple, le transformateur et le MOSFET d'un convertisseur CC-CC peuvent avoir une résistance totale (CC) de dizaines de milliohms, placer une grande résistance (disons) de 1Ω entraînerait une chute de la plupart de la tension à travers le shunt (rappelez-vous que pour résistances en série, le rapport de tension chuté sur les résistances est le rapport de leurs résistances) et donc une perte de puissance plus importante. La résistance convertit simplement le courant en tension pour la mesure, de sorte que la puissance ne fait aucun travail utile. Dans le même temps, une petite résistance (1 mΩ) ne laisserait tomber qu'une petite tension (mais mesurable) à travers elle, laissant le reste de la tension faire un travail utile.
Maintenant, après avoir sélectionné une valeur de résistance, vous pouvez connecter la terre de la sonde à la terre du circuit et la pointe de la sonde à la résistance de shunt, comme indiqué dans la figure ci-dessous.
Il y a quelques astuces intéressantes que vous pouvez utiliser ici.
En supposant que votre shunt ait une résistance de 100 mΩ, un courant de 1 A entraînerait une chute de tension de 100 mV, nous donnant une «sensibilité» de 100 mV par ampère. Cela ne devrait poser aucun problème si vous êtes prudent, mais souvent, le 100mV est pris à la lettre - en d'autres termes, confondu avec 100mA.
Ce problème peut être surmonté en réglant votre réglage d'entrée sur 100X - la sonde atténue déjà 10X, donc ajouter un autre 10X au signal le ramène directement à 1V par ampère, c'est-à-dire que l'entrée est `` multipliée '' par 10. La plupart des oscilloscopes sont livrés avec cette caractéristique de pouvoir sélectionner l'atténuation d'entrée. Cependant, il peut y avoir des étendues qui ne prennent en charge que 1X et 10X.
Une autre petite fonctionnalité utile est de pouvoir définir les unités verticales affichées à l'écran - le V peut être changé en A, W et U, entre autres.
Les choses se compliquent lorsque vous ne pouvez pas placer le côté bas du shunt. La terre de l'oscilloscope est directement connectée à la terre, donc en supposant que votre alimentation est également mise à la terre, la connexion de la pince de terre de la sonde à n'importe quel point aléatoire du circuit court-circuitera ce point à la terre.
Cela peut être évité en effectuant une opération appelée mesure différentielle.
La plupart des oscilloscopes ont une fonction mathématique, qui peut être utilisée pour effectuer des opérations mathématiques sur la ou les formes d'onde affichées. Notez que cela ne change en rien le signal réel!
La fonction que nous allons utiliser ici est la fonction de soustraction, qui affiche la différence de deux formes d'onde sélectionnées.
Étant donné que la tension est simplement la différence de potentiel entre deux points, nous pouvons accrocher une sonde à chaque point et connecter les pinces de terre à la terre du circuit comme indiqué sur la figure.
En affichant la différence entre les deux signaux, nous pouvons déterminer le courant.
La même astuce «d'atténuation» utilisée ci-dessus s'applique ici aussi, n'oubliez pas de changer les deux canaux.
Inconvénients de l'utilisation de la résistance shunt:
Il y a quelques inconvénients à utiliser une résistance shunt. Le premier est la tolérance, qui peut être aussi mauvaise que 5%. C'est quelque chose qui doit être pris en compte avec une certaine difficulté.
Le second est le coefficient de température. La résistance des résistances augmente avec la température, ce qui entraîne une chute de tension plus importante pour un courant donné. Ceci est particulièrement mauvais avec les résistances shunt à courant élevé.
2. Utilisation d'une sonde de courant
Des sondes de courant prêtes à l'emploi (appelées `` pinces de courant ''; elles se fixent aux fils sans interrompre les circuits) sont disponibles sur le marché, mais vous ne voyez pas beaucoup d'amateurs les utiliser en raison de leur coût prohibitif.
Ces sondes utilisent l'une des deux méthodes.
La première méthode consiste à utiliser une bobine enroulée autour d'un noyau de ferrite semi-circulaire. Le courant dans le fil, la sonde a été serrée autour, génère un champ magnétique dans la ferrite. Cela induit à son tour une tension dans la bobine. La tension est proportionnelle à la vitesse de variation du courant. Un intégrateur «intègre» la forme d'onde et produit une sortie proportionnelle au courant. L'échelle de sortie est généralement comprise entre 1 mV et 1 V par ampère.
La deuxième méthode utilise un capteur Hall pris en sandwich entre deux demi-cercles de ferrite. Le capteur Hall produit une tension proportionnelle au courant.
3. Une méthode rapide et sale
Cette méthode ne nécessite aucun composant supplémentaire autre qu'un oscilloscope et une sonde.
Cette méthode ressemble beaucoup à l'utilisation d'une sonde de courant. Enroulez le fil de terre de la sonde autour du fil transportant le courant à mesurer, puis connectez le clip de terre à la pointe de la sonde.
La tension produite est à nouveau proportionnelle à la vitesse de variation du courant, et vous devez effectuer des calculs sur la forme d'onde (à savoir l'intégration; la plupart des oscilloscopes l'ont sous le menu `` math '') afin de l'interpréter comme un courant.
Électriquement parlant, la sonde en court-circuit forme essentiellement une boucle de fil qui agit un peu comme un transformateur de courant, comme le montre la figure.
Conclusion
Il existe plusieurs méthodes pour mesurer l'évolution des formes d'onde de courant à l'aide d'un oscilloscope. Le plus simple consiste à utiliser un shunt de courant et à mesurer la tension à travers celui-ci.