طريقة حساب أخطاء القياس في الدارات الالكترونية للتيار والجهد والمقاومة

إن استخدام المقاييس متعددة الأغراض (multimetre) هو أحد الأساسيات والبديهيات لأي شخص يتعامل بمجال الالكترونيات والدارات الالكترونية, وكما تعلم فان العناصر الالكترونية تستلزم الدقة في العمل ومشكل بسيط قد يؤدي الى تلف اعقد المشروعات وابسطها, لذلك اتينا اليوم بدرس مهم لاي شخص له علاقة بالالكترونيات او الكهرباء ودرس اليوم يتعلق بحساب اخطاء القياس بالنسبة الى التيار, الجهد والمقاومة ومن الجيد ان تقرا هذا المقال بالتدريج لانه يحتوي على معلومات ستحتاجها لمعرفة دقة قياسك وكيفية التقليل من خطا القياس قدر الامكان للوصول الى اعلى دقة قياس تريدها, فلنبدا..

ملاحظة عن اخطاء القياس

عند قياس التيار المار عبر الحمل (او الجهد على الحمل او مقاومة الحمل) فان القراءة التي نحصل عليها من المقياس متعدد الاغراض (multimetre) ستكون دوما مختلفة مارنة باليمة الفعلية قبل وصل القياس, وسب هذا الخطا هو المقاومة الداخلية للمياس, وتختلف مقاومة الداخلية للمقياس ذاته في وضعيات الياس المختلفة (الاوم, الفولت, والاومبير) تبلغ اليمة الفعلية للماومة الداخلية لمقياس التيار حوالي 2k اوم ولمياس الفولت حوالي 100k اوم او اكثر, اما بالنسبة لمقاومة مياس الاوم الداخلية فهي حوالي 50 اوم ومن الضروري معرفة هذه المقاومات الداخلية من اجل اجراء قياسات دية وتبين الامثلة التالية النسبة المئوية لخطا القراءات لمقاييس بمقاومات دخل معروفة

خطأ قياس التيار

سنحسب في هذا المثال النسبة المئوية لخطا قياس التيار للدارة المبينة في الصورة اسفله اذا كانت المقاومة الداخلية لمقياس التيار هي 2k اوم

كما يظهر في الصورة ادناه لدينا المعطيات التالية :

الجهد الكلي في الدارة : 400mV

المقاومة المكافئة: هي مجموع المقاومتين لانهما على التسلسل اي 8k اوم

- اولا يجب ان نحسب التيار الكلي في الدارة بالشكل التالي :

I(true)=V(totale)/R(équivalent)= 400mV/8K= 50uA

- ثانيا نوم بحساب التيار المقاس باستعمال الملتيمتر بالشكل التالي :

I(measured)= V(totale)/[R(equivalent)+r(interne)]= 400mV/(8+2)= 40uA

- ثالثا نوم بحساب نسبة خطا الياس وذلك بالشكل التالي :

%error=100*[ I(true)- I(measured)]/ I(true)= 100*(50uA-40uA)/50uA = 20%

اذن فخطا قياس التيار هنا هو 20%

هذا هو شكل الدارة وكذلك ملخص للحسابات التي قمنا بها :

خطأ قياس الجهد

سنحسب في هذا المثال النسبة المئوية لخطا قياس الجهد للدارة المبينة في الصورة اسفله اذا كانت المقاومة الداخلية لمقياس الجهد هي 100k اوم

كما يظهر في الصورة ادناه لدينا المعطيات التالية :

الجهد الكلي في الدارة : 20V

المقاومة المكافئة: هنا يجب ان نلاحظ بان المقاومة المكافئة التي نحتجها في الخساب هي بين مقاومة الدارة ومقاومة الميلتمتر الداخلية ويمكن ملاحظة هذا من خلال تبسيط الدارة بهذا الشكل

- اولا يجب ان نحسب الجهد المطبق على المقاومة الثانية (باستعمال قانون مقسم الجهد) بالشكل التالي :

V(true)=V(totale)*[R/R(equivalent)]= 20*(100k/200K) = 10V

- ثانيا نقوم بحساب الجهد المطبق على المقاومة الثانية الذي نقيسه باستعمال الملتيمتر بالشكل التالي (يجب ان تنتبه الى ان مقاومة الدارة اصبحتن على التفرع مع الماومة الداخلية للميلتمتر) :

V(measured) = V(totale)*[ R(equivalent)/R + R(equivalent)] = 20V* [50k/(100+50)]= 6.67V

- ثالثا نقوم بحساب نسبة خطا الياس وذلك بالشكل التالي : 

%error=100*[ V(true)- V(measured)]/V(true)= 100*(10V-6.67V)/10V = 33%

اذن فخطا قياس الجهد هنا هو 33%

هذا هو شكل الدارة وكذلك ملخص للحسابات التي قمنا بها :

خطأ قياس المقاومة

سنحسب في هذا المثال النسبة المئوية لخطا قياس المقاومة للدارة المبينة في الصورة اسفله اذا كانت المقاومة الداخلية لمقياس الجهد هي 50 اوم

لقياس المقاومة يجب فصل التغذية عليها 

- اولا يجب ان نعرف القيمة الاصلية للمقاومة التي سنقيسها والتي تساوي في هذا المثال 200 أوم

R(true)= 200 Ohm

- ثانيا نقوم بحساب المقاومة المقاسة ويمكنك ان تلاحظ بان المقاومة الداخلية للملتيمتر مربوطة على التسلسل مع المقاومة التي نريد قياسها اذن:

R(measured) = R(true)+ r (interne) = 200 Ohm+50 Ohm = 250 Ohm

- ثالثا نقوم بحساب نسبة خطا القياس وذلك بالشكل التالي :

%error = 100*[ R(true) - R(measured)]/R(true) = 100*|(200-250)/200| = 25%

اذن فخطا قياس الجهد هنا هو 33%

هذا هو شكل الدارة وكذلك ملخص للحسابات التي قمنا بها :

نتائج حول حساب اخطاء القياسات

يجب ان تكون المقاومة الداخلية لجهاز الملتيمتر اصغر من مقاومة ثيفينين للدارة الاصلية بحوالي 20 مرة او اكثر وذلك من اجل تقليل النسبة المئوية للخطا في مقياس التيار, اما في مقياس الفولت فيجب ان تكون مقاومة الجهاز الداخلية اكبر بحوالي 20 مرة او اكثر من مقاومة ثيفنين للدارة الاصلية ونفس الشيء ينطبق على المقاومة الداخلية لمقياس الاوم اذ يجب ان تكون مقاومته اصغر بـ 20 مرة من مقاومة ثيفينين للدارة الاصلية. يمكن تخفيض النسبة المئوية للخطأ الى اقل من 5% عند تحقيق هذه الشروط.

يمكن حساب القيمة الدقيقة باستخدام نتيجة القياس ومعرفة المقاومة الدخلية للمقياس حيث تحسب نسبة الخطا ثم تضاف الى القراءة او تطرح منها فتحصل على القيمة الدقيقة للمقدار المقاس (تضاف نسبة الخطا الى القراءة عند قياس الجهود والتيارات وتطرح عند قياس المقاومات)





هذه المقالة ستساعدك أيضا: كيف تقوم بقياس الجهد و التيار والمقاومة في دارة الكترونية