Fusível queimado em 12 multímetros classificados para 200mA, medindo apenas 12,5mA. Por quê?
Sou professor de eletrônica no ensino médio e, enquanto fazia um laboratório sobre a Lei de Ohm, acabamos de fundir 12 dos 18 multímetros digitais novinhos em folha durante a medição da corrente, e nenhum dos medidores não foi conectado diretamente a uma fonte de tensão!
Detalhes: 18 novas fontes de alimentação de 30V DC, 18 novas fontes de rádio Shack 22-810 DMM de 15 séries, menor resistor 2KOhm
Os alunos conectaram o resistor e o amperímetro em série à fonte de alimentação.
O multímetro é classificado para até 200mA e o fusível é de cerâmica de 315mA 250V.
As tensões variaram de 5V a 25V. Mesmo com o menor resistor de 2KOhm, a maior corrente que seria medida é 12,5mA. Mesmo que os alunos maximizassem a fonte de alimentação para 30V, a corrente ainda seria de apenas 15mA, ou seja, abaixo de 200mA e 250V.
Então, minha pergunta é: por que o fusível explodiu em 12 dos 18 multímetros? Eu estava supervisionando diretamente os alunos e ninguém conectou o multímetro à fonte de alimentação sem o resistor. Procurei picos de corrente conectando o multímetro à fonte de alimentação no modo de tensão e a tensão não mudou. Também medi a tensão com um multímetro analógico e também era sólido. E duvido que haja até surtos de corrente, porque a fonte de alimentação deve filtrá-los, e eles também devem estar visíveis no medidor de saída da fonte de alimentação.
Entrei em contato com a Radio Shack para ver se havia talvez um lote de fusíveis defeituosos e, é claro, eles disseram que não e que os fusíveis não são cobertos pela garantia.
Depois de todas as verificações que você fez, você recomendaria embrulhar os fusíveis com papel alumínio para colocar os multímetros em funcionamento? Não é como se eu quisesse enrolar um fusível no painel de origem de uma casa, carro ou avião. Somente nos multímetros conectados apenas à saída da fonte de alimentação.
Você tem certeza de que os medidores foram ajustados para medir amplificadores quando tudo estava ligado? Não sou claro sobre esses medidores, mas parece-me que, se o medidor estivesse no modo errado, ele poderia fazer algo estranho e acionar o fusível.
support.radioshack.com/support_meters/doc66/66016.pdf
Esses multímetros baratos. Eu estraguei o meu até o ponto de fusão, fazendo algo parecido.
Dependendo do nível que você está ensinando, é possível que eles tentem medir a corrente diretamente na fonte de alimentação para ver o que aconteceria?
Os fusíveis queimam quando a corrente excessiva flui através deles.
A probabilidade de isso ser um problema relacionado a lotes é improvável na minha opinião - a maioria dos fusíveis são componentes críticos para a segurança, geralmente com a marcação da agência reguladora - especialmente peças com classificação de 250V.
Você pode postar uma foto de um fusível com falha? As tampas metálicas geralmente possuem marcações indicando classificações, informações sobre fabricante e regulamentação.
Esta edição apresenta uma boa oportunidade para ensinar à sua turma como solucionar problemas metódicos.
Com um bom medidor, meça o resistor antes de instalá-lo em série com a fonte de alimentação.
Conecte seu circuito - fonte de alimentação, resistor conectado em série e um bom (em que o fusível não está queimado) DVM conectado em série na faixa de miliamperes, conforme seus critérios experimentais.
Desconecte a conexão da fonte de alimentação positiva e meça a resistência entre onde estava a conexão positiva e o negativo da fonte de alimentação. Você deve ver a resistência do resistor mais a resistência do shunt dentro do DVM (que deve ser extremamente pequeno; talvez nem visível). Se você encontrar alguma resistência menor que o valor do resistor (ou seja, zero), algo está errado e você precisa verificar sua configuração.
Faça o cálculo da lei de Ohm para estabelecer a corrente máxima esperada com base na saída esperada da fonte de alimentação e na resistência que você mediu. Calcule também a corrente do pior caso com base na saída da fonte de alimentação do pior caso.
Conecte a conexão da fonte de alimentação positiva e faça seu experimento.
Se você continuar estourando os fusíveis, há duas hipóteses que vêm à mente:
A saída da fonte de alimentação excedeu a previsão do pior caso.
O fusível não suporta a corrente de pior caso.
Provar qual foi a causa é deixado como um exercício para os alunos;)
+1 - Bom trabalho em transformar um problema em uma experiência de aprendizado com os alunos!
Dadas as condições que você descreveu, não há uma boa explicação para o que aconteceu, exceto que os fusíveis estão com defeito.
Isso indica que os fusíveis estão com defeito :-) - ou que há algo incorreto nas condições descritas. Quando coisas assim acontecem, é uma boa idéia perguntar "o que realmente aconteceu em comparação com o que eu acho que aconteceu?". Às vezes, o erro humano aparece muito sutilmente e Murphy adora nos confundir.
Todas as coisas são iguais, eu acho que você tem alguns resistores com etiquetas incorretas ou resistores de baixo valor incorretos em um lote de resistores aparentemente de alto valor. Ver abaixo.
Os fusíveis de 200 mA provavelmente NÃO são um problema de segurança, mas um de proteção do medidor. Provavelmente, o circuito poderá ser danificado se um fusível de amperagem muito maior for usado. Você poderia sacrificar um metro para ver. Pode não ser uma boa escolha.
Uma maneira de tentar contornar seus problemas é colocar um resistor de 125 ohms em série com os suprimentos em um ponto que os alunos não possam acessar. A corrente máxima possível é de 25V / 125r = 200 mA. Um resistor de 100r não queimaria um fusível de 200 mA. Os fusíveis são normalmente classificados para explodir com mais de 2 vezes a corrente nominal. Se um voltímetro externo for usado a jusante do resistor, a queda no resistor não é importante. Se você estiver usando um medidor na fonte, isso pode importar. Se esses psus forem usados ​​apenas neste experimento (improvável), um resistor interno poderá ser instalado a montante do medidor. Não recomendado.
Outra alternativa é definir os suprimentos para o limite de corrente em 200 mA, se esse recurso estiver disponível.
Você pode adicionar um limitador de corrente constante em série, mas isso leva tempo e dinheiro e pode não ser desejável. Um LM317 mais um resistor de 5,6 ohm produz um limitador de corrente de 223 mA. É necessário soldar um resistor a uma peça TO220 e 2 fios externos. Enrole a unidade inteira em fita ou no dissipador de calor e coloque em série com chumbo psu + ve. Se cair 2 a 3 volts na operação normal.
Fusíveis: Inspecione os fusíveis queimados e fusíveis unblown CLOSELY . Eles são todos idênticos? Ou pelo menos, existe uma mistura de fusíveis que é essencialmente a mesma em lotes queimados e não queimados. Uma variação física clara indica um problema na classificação dos fusíveis.
Examine a etiqueta de classificação dos fusíveis com uma lupa. São fusíveis de 315 mA ou 31 mA? O alcance de 30 mA seria muito raro, mas existe. Os fusíveis normalmente explodem com uma classificação dupla, mas uma grande variação é possível, o que seria marginal em sua aplicação. Parece improvável, mas ...
Se você decidir conectar seus fusíveis, use o fio mais fino que você pode encontrar e soldar nos fusíveis queimados. É improvável que você encontre fios que se fundam abaixo de 100 mA. Se você estragar tudo, então 'summat aglae'.
Você pode comprar e instalar fusíveis "um pouco maiores". Saber o que acontece com seus medidores em correntes maiores pode ser bom.
Alguns medidores têm resistências internas muito desagradáveis ​​e, portanto, diminuem a tensão significativa. Eu medo e rotulo resistências de faixa de corrente de multímetros baratos para evitar ser pego de surpresa. Se o seu medidor tiver mais de 3 ohms de resistência na faixa de 200 mA, ele cairá> V = IR = 0,2 x 3 = -> 0,6V. Portanto, um diodo de silício no medidor o protegerá da sobrecarga de corrente. Um diodo Schottky protege contra tensões mais baixas. 2 x diodos 1N4148 super baratos de costas para os terminais do medidor podem ser suficientes.
Pegue um fusível não queimado, coloque uma pequena corrente (20 mA?) Nele e meça a queda de tensão através dele. Observe a queda e aumente lentamente a corrente. Qual é a queda de tensão e a corrente quando sopra? Tente isso com um fusível de 300 mA de outras fontes.
Meça as resistências de TODOS os resistores que os alunos usaram. Os resistores de 2k são TODOS REALMENTE de 2k. Existem uns 200 ohm lá? Ou 20 ohms. Ou 2 ohms? :-). Observe que talvez não seja o menor valor pretendido com defeito. Um 100k que é um 100R enganará você se você estiver procurando por um 2k / 20r. Meça todos eles. A maneira mais rápida é ajustar a fonte de alimentação alta, colocar um medidor em uma faixa de, por exemplo, 10 ampères e colocar a fonte de alimentação curta através do resistor e do medidor. Se um 2k é 2k, dificilmente se moverá. Se você receber 200 mA +, observe isso. O medidor não será machucado a 10 amperes.
Então - em geral, um mistério. Os fusíveis são ruins ou algo não é o que parece. Esperamos que o acima forneça algumas pistas.
Obrigado pela resposta bem pensada. Amanhã checarei os resistores e inspecionarei os fusíveis. Também gosto da sua ideia de adicionar outro resistor ao circuito para limitar a corrente a 200mA. Vou relatar de volta.
@ Craig, eu sugiro fazer o uso inadequado do multímetro impossível. Eu poderia pensar em várias maneiras pelas quais alguém poderia fritá-lo quando eles acham que estão indo bem.
Não deve ser friável se o fusível estiver classificado corretamente e os resistores corretos forem usados ​​corretamente. Sugere, portanto, classificação incorreta ou resistores ou uso.
Você pode tentar executar o experimento usando o multímetro de 10 A. Se a fonte de alimentação tiver um limite de corrente (deveria ser usado na educação), você não poderá danificar nada, mas poderá obter mais informações sobre a situação.
Muito obrigado por todas as respostas. Tive muitas idéias para solucionar problemas e fiz alguns trabalhos de investigação.
Hoje, liguei o mesmo arranjo que antes da fonte de alimentação, resistor e um multímetro (com um bom fusível) e medi a saída da fonte de alimentação com um osciloscópio por mais de uma hora. Tudo estava sólido e a tensão não mudou. Além disso, todos os resistores foram medidos novamente e todos estão dentro da tolerância. O fusível não explodiu no multímetro.
Possibilidades para o que poderia dar errado: Resistores muito baixos (Eliminado) Multímetros conectados incorretos (Eliminado) Fusíveis ruins (item de segurança altamente improvável e altamente fabricado com tolerâncias estritas, as etiquetas mostram a classificação correta) Fontes de alimentação ruins (um tanto improvável, verificadas com mais de uma hora) Má alimentação da escola (muito provavelmente porque o trabalho elétrico estava sendo realizado durante toda a semana, além de uma fonte de alimentação explodir no mesmo dia)
Conclusão: A causa mais provável de queimar os fusíveis do multímetro é a falta de energia principal quando o trabalho elétrico estava sendo realizado na escola. Sei que o trabalho está sendo feito com certeza, porque o técnico desligou toda a energia enquanto eu trabalhava na hora do almoço no dia seguinte. Eu acho que é muito importante para a escola nos dizer quando eles estão realizando trabalhos elétricos, porque estamos usando equipamentos elétricos sensíveis no laboratório. Passado para o chefe de departamento e a alta gerência ...
As anomalias de energia da rede elétrica parecem uma causa improvável para mim. Agora, eu não diria que rechaçamos seu belo corpo de estudantes, mas me pergunto qual é a faixa etária deles. Eu poderia escrever um livro sobre os muitos truques desonestos meus colegas e eu joguei em nosso professor de ciências (que fez uma recuperação completa, estou certo :-)
Esse é um bom argumento, Mike. Meus amigos e eu também fizemos o mesmo em nossos laboratórios. Meus alunos estão no 9º ano e eu esqueci de mencionar acima que eu fiz a 2ª sala de alunos fazer o mesmo laboratório no final da tarde. Após o check-out das fontes de alimentação, enrolei todos os fusíveis com papel de alumínio para que os medidores funcionassem até que eu pudesse substituí-los, e não houve um único problema. Nenhum multímetro ficou frito. Devo também mencionar que estou na Tailândia e, se você tem alguma ideia de como é a energia aqui, os problemas da rede seriam bastante críveis!
— 19411 Craig
Devo também acrescentar que esta é a segunda melhor escola do país e, embora os padrões sejam geralmente baixos na Tailândia, alguns de nossos alunos frequentam as melhores universidades do mundo (Stanford, Harvard, Cambridge). Dois dos meus alunos da 12ª série receberam admissão antecipada em Stanford no ano passado e outro ganhou a medalha de ouro nos Jogos Olímpicos de Matemática do Mundo, então sim, meus alunos são bastante inteligentes. Depois de ensinar aqui, nunca mais quero ensinar em casa!
— 19711 Craig
@ Craig - você conseguiu medir os resistores? O desvio do fusível de papel alumínio esconderia o problema, pois provavelmente é bom para 10A +.