Gerilim- ve Akım Ölçümleri
Resim 1: Gerilim ölçümü
Gerilim- ve Akım Ölçümleri
Bir gerilim ya da bir akımın ölçümünde, ölçülen büyüklüğün ilgili ölçüm birimine orantılı dönüştürülmesi gerekir. Gerilim, bir voltun katı (ya da hatta kesirleri) olarak gösterilir. Akım amper cinsinden ölçülür.
Gerilim ölçümü
Bir gerilim ölçümünde, ölçüm aygıtı bir yüke (örneğin bir dirence) ya da bir gerilim kaynağına paralel olarak bağlanır. Ölçüm aygıtının hatalı ölçüm yapmaması için kaynağın iç direncinin olabildiğince büyük olması gerekir. Çünkü ölçüm aygıtı dirence paralel olarak bağlandığından dolayı bir miktar akım çeker. Bu toplam akım (dirençten ve ölçüm aygıtından geçen) gerilim kaynağını yükler ve böylece, bazen az da olsa ölçüm değeri değişebilir.
Ölçülen gerilim küçüldükçe, ölçüm aygıtının hatalı okumaya yol açan etkisi de o kadar artar.
Bununla birlikte, ölçülen bazı gerilim değerlerinde ölçüm doğruluğu ikinci planda kalır. Bu genellikle çalışma gerilimleri için geçerlidir: Örneğin, elektronikte besleme gerilimin 5 V yerine, 4,95 veya 5,05 V olarak ölçülmesinin bir önemi yoktur. Ancak, bazı gerilimlerin de olabildiğince doğru ayarlanması gerekir. Bu örneğin, analog/sayısal dönüştürücülerde kullanılan, voltun binde birine kadar olabildiğince bir doğrulukla ayarlanması gereken referans gerilimleri için geçerlidir.
Eski analog ölçüm aygıtlarında, beklenen sonuç için ölçüm bölgesinin doğru seçilmesi gerekir. Eğer beklenen gerilim değeri baştan bilinmiyorsa, en büyük ölçüm bölgesinden başlanmalı ve analog aygıt göstergesi tam ölçeğin 2/3 ünü gösterene kadar ölçüm bölgesinin kademesi düşürülmelidir. Ancak şimdi ölçüm sonucu doğrudur!
ölçüm soketleri
Resim 2: R&S® Scope Rider akım,
gerilim ve dirençlerin ölçümünde kullanılan el tipi kolay taşınabilen bir osiloskoptur.
(Rohde & Schwarz’ ın izniyle)
ölçüm soketleri
Modern ölçüm aygıtları ölçüm sonuçlarını genellikle bir sayısal göstergede verirler. Bu aygıtlar, ölçülecek gerilime göre ölçüm bölgesini otomatik seçerler. Bu kullanım kolaylığı sağlasa da, şöyle bir sakıncası da vardır: ölçüm noktasına hiçbir gerilim olmasa da, ölçüm aygıt genellikle bir en küçük kaçak akımda (leakage currents) bile milivolt bölgesinin altında da olsa bir şeyler gösterir. Ancak milivolt bölgesinde gösterilen değer genellikle çok küçüktür. Bu nedenle ölçüm aygıtının gösterdiği değere daha yakından bakılmalıdır.
Osiloskopla gerilim ölçümü
Her osiloskop ekranı doğru- veya dalgalı gerilimleri doğrudan ölçmeye uygundur. Hangi doğru gerilim görüntülenecekse osiloskopta o moda geçirilmelidir. Bu doğru gerilim için ekranda bir yatay çizgi oluşturacak uygun bir ölçek seçilmelidir. Ölçek (örneğin, her ölçek çizgisi 1 volt) gerilimin büyüklüğünü belirtir: 5 ölçek çizgisi tam olarak 5 volttur. Dalgalı geriliminin ölçümünde aynı zamanda Utepe tepe gerilimi de bu şekilde ölçülür. Ardından Uetken etken gerilimin hesaplanması gerekir. Bir sinüs gerilimi için yaklaşık olarak aşağıdaki formülle hesaplanır:
|Uetken ≈ 0,707· Utepe
|(1)
Aynı zamanda, örneğin gerekli analog/sayısal dönüştürücüler olmaksızın, doğrudan gerilim ölçümlerinde kullanılabilen çok-işlevli ölçüm aygıtları da vardır (Resim. 2 ye bakınız). Bu, örneğin bir yüksek kulede bulunan dönme tablasındaki radar anteninde böyle bir aygıtla ölçüm yaparken büyük bir kolaylık sağlar. Böylece çalışanlar bir diğer ölçüm aygıtını almak için aşağı inip, tekrar yukarı tırmanmaktan kurtulur.
Resim 3: Akım ölçümü
Akım ölçümleri
Bir akım ölçümünde ölçüm aygıtı akım devresine genellikle seri bağlanır. Yani, akım devresi açılır ve buraya ölçüm aygıtı seri olarak yerleştirilir. Burada kullanılan ölçüm aygıtının iç direnci, toplam direnci olabildiğince az etkilemesi için olabildiğince küçük olmalı, yani ölçüm sonucunda bir yanlışlığa yol açmamalıdır.
Bu nedenle, bir ölçüm aygıtında olabildiğincede bir küçük seri ölçüm direnci kullanılır. Ölçüm aygıtı aslında bu küçük direnç üzerindeki gerilimi ölçer ve sonucu Ohm kanununa göre bir akıma dönüştürür.
Çok büyük akımlarda ise bir farklı ölçme yöntemi kullanılır: Pens ampermetre (clamp meter). Bu aygıt akımı aslında dolaylı olarak ölçer, çünkü aygıtın kavradığı tek bir iletkendeki akım akışıyla manyetik alan meydana gelir ve bunun büyüklüğü bir akım kuvvetine çevrilir. Bu aygıtın kullanılması için kelepçenin yalnızca bir iletkeni çevrelemesi gerekir. Çok-iletkenli kablo bu kelepçe içine alınırsa hatalı okuma yapar.
Direnç ölçümleri
Bir omik direnç yalnızca genellikle multimetrelerle ölçülebilir. Bunun için iki ölçüm seçeneği vardır:
- Direnç, büyüklüğü belli bir sabit akımla bir sabit akım kaynağından beslenir. Ölçüm sonucu direnç üzerindeki gerilim düşümüne orantılıdır (Resim. 1 de görüldüğü gibi). Buradan direncin büyüklüğü hesaplanabilir.
- Direnç, gerilimi büyüklüğü bilinen ve sabit tutulan (regulated supply) bir kaynaktan yüklenir. Ölçüm sonucu direnç üzerinden geçen akıma doğru orantılıdır (Resim. 3 de görüldüğü gibi). Buradan direncin büyüklüğü hesaplanabilir.
Kapasitans ölçümleri
Bu ölçüm aslında direnç ölçümü gibidir, sadece doğru akım yerine bilinen frekansa sahip bir dalgalı akım kullanılır. Böylece kondansatörün kör direnç denilen reaktansı (reactance) ölçülür ve buradan bilinen frekansla kapasitans hesaplanır.
Ancak, bu ölçümü bir multimetre ile yapmak bir kestirimden öteye gitmez.