Перейти к содержанию

Как посмотреть форму тока осциллографом через шунт?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Осциллограф показывает напряжение, поэтому ток превращают в напряжение — пропускают через шунт, резистор малого сопротивления: U = I · R. Сложность одна — земля щупа соединена с землёй осциллографа, и это определяет, куда можно поставить шунт.

Куда ставить шунт

Шунт ставят в провод, который соединён с землёй схемы, — минусовой провод нагрузки или источника. Зажим земли щупа — на тот конец шунта, что соединён с землёй, наконечник — на другой. Тогда земля щупа совпадает с землёй схемы, и ничего не замыкается.

Внимание: это верно, только если земля схемы и так под потенциалом защитной земли или схема гальванически развязана от сети — питается от батареи, от блока питания с развязкой. В неизолированной схеме с питанием прямо от сети (бестрансформаторный блок, конденсаторный балласт, выпрямитель сети) «минус» схемы связан с фазой или нулём, и зажим земли щупа на нём замкнёт сеть через защитное заземление осциллографа — это смертельно опасно для человека и разрушает прибор. Такие схемы смотрят только дифференциальным щупом или через изолятор щупа, как описано в ответе «Можно ли осциллографом измерять сетевое напряжение».

В плюсовом проводе оба конца шунта находятся под напряжением питания. Если подключить к ним землю щупа, шунт и всё, что ниже, замкнутся через землю прибора — подробнее в ответе «Можно ли подключить земли двух щупов к разным точкам». Для измерений в плюсовом проводе нужен дифференциальный или токовый щуп.

Какое сопротивление выбрать

Шунт должен давать заметное напряжение, но не мешать схеме. Наш расчёт для тока 2 А:

ШунтНапряжение на шунтеМощность на шунтеШкала на экране из 8 делений
0,01 Ом20 мВ0,04 Вт10 мВ/дел — 2 деления, мелко
0,05 Ом100 мВ0,2 Вт20 мВ/дел — 5 делений
0,1 Ом200 мВ0,4 Вт50 мВ/дел — 4 деления
P=I2⋅RP = I^2 \cdot R

Все три укладываются в 1 Вт шунта WSK2512 в корпусе 2512. Для импульсных токов важна и индуктивность шунта: у металлического шунта Vishay WSK2512 она 0,5–5 нГн. Индуктивность шунта даёт на нём напряжение L · di/dt, и на крутых фронтах осциллограф покажет выбросы, которых в токе нет. Сопротивление и мощность шунта для своего тока считает калькулятор шунта.

Что учесть

  • Падение на шунте вычитается из питания нагрузки: 0,2 В при 5 В уже заметно.
  • Земля щупа — прямо на вывод шунта, коротким проводом, иначе на фронтах появится звон.

Похожие вопросы

Каким щупом смотреть напряжение на шунте — 1X или 10X?

Сигнал на шунте мал, а у щупа 10X на DS1000Z самая чувствительная шкала — 10 мВ на деление вместо 1 мВ. Для десятков милливольт удобнее 1X, если полосы хватает, или шунт побольше; для быстрых фронтов — 10X с коротким проводом земли.

Можно ли так увидеть пусковой ток?

Да: поставьте шунт в минусовой провод нагрузки, включите однократный запуск по фронту и подайте питание. Шунт берут с запасом по импульсной мощности — короткий бросок в десятки ампер шунт выдерживает, а средняя мощность при этом мала.

Чем токовый щуп лучше шунта?

Он не разрывает цепь и не связан с ней гальванически, поэтому ток можно смотреть в любом проводе, в том числе в плюсовом. Обычный шунт дешевле и точнее на постоянном токе, но привязан к земле осциллографа.

Источники

  1. Vishay Dale. WSK2512 Power Metal Strip Resistors, Low Value (Down to 0.0005 Ω), Surface-Mount, 4-Terminal (Document Number 30108, revision 11-Dec-2023) — четырёхвыводная конструкция; мощность 1,0 Вт в корпусе 2512; сопротивления от 0,0005 до 0,2 Ом; очень малая индуктивность — от 0,5 до 5 нГн
  2. RIGOL. MSO1000Z/DS1000Z Series Digital Oscilloscope User's Guide, UGA19111-1110 (Aug. 2016) — вертикальная чувствительность от 1 мВ/дел до 10 В/дел; при коэффициенте щупа 10X по умолчанию шкала регулируется от 10 мВ/дел; провод земли щупа подключают только к земле; по вертикали на канал — 8 делений
  3. Tektronix. ABCs of Probes, Primer, 60W-6053-15 (03/2021) — земля щупа соединена с землёй осциллографа, подключение её к точке не на земле даёт замыкание; для измерений между двумя незаземлёнными точками — дифференциальные щупы; токовые щупы измеряют ток без разрыва цепи

Нашли ошибку?

Смотрите также