Elektronická učebnice

Měření odporů

Musíme si uvědomit, zda chceme měřit jen činný odpor nebo impedanci celého obvodu.

Pokud chceme změřit pouze elektrický odpor, musíme k napájení použít stejnosměrný proud.

U střídavého proudu by se nám projevila i kapacita a indukčnost.

Z hlediska velikosti se odpory rozdělují na:

Malé odpory – do 1 Ω
Střední odpory – 1Ω - 1kΩ
Velké odpory – nad 1MΩ

Podle velikosti měřeného odporu musíme zvolit vhodnou metodu měření. Tím jednak eliminujeme rušivé vlivy, které mohou značně ovlivnit výsledek měření a to zejména u velmi malých hodnot odporů. Velký problém nám bude činit vliv teploty, která hodnotu odporu nejvíce ovlivňuje. Pokud se teplota při měření značně liší od hodnoty, při které potřebujeme hodnotu znát, musíme ji po změření přepočítat.

Dále musíme zvolit vhodný měřicí přístroj. Můžeme si zvolit tři způsoby měření, podle typu měřících přístrojů.

Výchylkové – jsou to klasické měřicí přístroje
Nulové – měření odporu pomocí můstků
Ohmmetry – přístroje přímo ukazující hodnotu odporu

Ohmova metoda měření odporů

Je to v podstatě nepřímá metoda měření, protože použijeme měření jiných elektrických veličin. V našem případě se jedná o voltmetr a ampérmetr. Výsledný odpor vypočítáme pomocí Ohmova zákona. Při tomto měření používáme vždy napájení stejnosměrným proudem magnetoelektrickými přístroji.

Dále provedeme zapojení měřících přístrojů podle toho, jaké hodnoty měříme.

Pro měření malých odporů platí:

Voltmetr zapojíme do obvodu za ampérmetr. Ten neměří jen proud zátěže, ale i součet proudů zátěže a proudu procházejícího voltmetrem. Voltmetr měří přímo napětí na zátěži.

Obr. 1: Zapojení pro měření malých odporů

Zde platí, že čím menší hodnota odporu, tím menší chyba měření.

Pro měření velkých odporů platí:

Voltmetr zapojíme do obvodu před ampérmetr. Ten měří jen proud protékající zátěží. Voltmetr měří jak úbytek napětí na zátěži, tak i úbytek napětí na ampérmetru.

Zde platí, že čím větší bude hodnota odporu, tím menší bude chyba měření.

obrazek

Obr. 2: Zapojení pro měření velkých odporů

Srovnávací metoda měření odporů:

Touto metodou porovnáváme neznámý odpor s odporem, jehož hodnotu známe, zpravidla s tzv. odporovým normálem.

I zde, stejně jako u Ohmovy metody provedeme dvojí zapojení pro malé a velké odpory.

Pro měření malých odporů platí:

Neznámý odpor i známý (etalon) se zapojí do série. Do obvodu zapojíme také ampérmetr. Ten slouží pro kontrolu konstantního proudu, který je pro přesnost měření podmínkou.

Oběma rezistory teče stejný proud a voltmetrem měříme úbytek napětí na každém rezistoru.

Zde můžeme použít přepínač pro přepnutí voltmetru na dané rezistory nebo úbytek napětí na jednotlivých rezistorech změříme přiložením měřících hrotů.

Metoda je to velmi přesná, zvláště u číslicových voltmetrů, kde přesnost měření bude v setinách procent.

Zde platí, že čím blíže budou k sobě hodnoty obou odporů, tím menší bude chyba.

obrazek

Obr. 3: Měření malých odporů srovnávací metodou

Pro měření velkých odporů platí:

Známý i neznámý rezistor zapojíme paralelně. Zde musíme pro změnu zajistit konstantní napětí. Proto je v obvodu zapojen kontrolní voltmetr.

Hodnota odporu se měří porovnáním velikostí proudů, které protékají jednotlivými odpory.

Zde platí: čím blíže budou k sobě hodnoty obou odporů a čím menší bude vnitřní odpor ampérmetru, tím menší bude chyba měření.

Pozn. Často se používá místo ampérmetru galvanometr.

obrazek

Obr. 4: Měření velkých odporů srovnávací metodou

Substituční metoda měření odporů:

Je to zvláštní případ srovnávací metody. Princip spočívá v nastavení stejných výchylek na měřících přístrojích. Stejně tak se používá sériové a paralelní zapojení odporů pro měření malých a velkých odporů.

Při měření touto substituční metodou se používá místo odporových normál přesných odporových dekád.

Postup měření:

Na neznámém odporu zjistíme výchylku na milivoltmetru nebo miliampérmetru, podle zapojení v obvodu (sériové – paralelní).

Pomocí odporové dekády nastavíme stejnou výchylku přístroje a hodnotu odporu na dekádě odečteme.

Přesnost měření je v tomto případě ovlivněna jen přesností dekády.

Přímé měření odporu – ohmmetry

Jsou to měřicí přístroje, které měří elektrický odpor přímo v jednotkách odporu – ohmech. Výhodou je snadné, rychlé a jednoduché měření, avšak mnohdy na úkor přesnosti měření.

Rozlišujeme dva základní typy ohmmetrů:

Ohmmetry s magnetoelektrickým voltmetrem

Je to v podstatě voltmetr, kde jsme jen vyměnili stupnici a ocejchovali v ohmech v případě, že budeme používat při měření stále stejné napájecí napětí. Stupnice takového přístroje není lineární. Při nulovém odporu je výchylka přístroje maximální, poloviční výchylka odpovídá vnitřnímu odporu přístroje a při nekonečném odporu je výchylka voltmetru nulová.

Nevýhodou tohoto systému je velmi nízká přesnost měření. Přístroje jsou zpravidla více rozsahové a používají se pro měření velkých odporů. Největší přesnost má uprostřed stupnice.

obrazek

Obr. 5: Magnetoelektrický systém

Ohmmetry s poměrovým měřícím ústrojím

Principem ústrojí jsou dvě cívky:

Proudová cívka (PC) – Protéká jí proud závislý na měřeném odporu a napětí zdroje. Moment této cívky natáčí ručku přístroje doleva (k nižším hodnotám odporu).

Napěťová cívka (NC) – Je zapojena s předřadníkem a velikost procházejícího proudu je závislá jen na napětí zdroje. Pohybový moment natáčí ručku doprava.

Výchylka ručky je výsledek součtu obou momentů, na poměru obou proudů.

Jsou mnohem přesnější než přístroje s magnetoelektrickým systémem. Měří odpor s velikým rozsahem - od 1mΩ do nekonečna. Pro měření malých odporů se používá jako zdroj běžná baterie, pro velké odpory se používá tranzistorový zdroj vysokého napětí.