Цепь с двумя амперметрами

Амперметр является самым распространённым устройством для измерения электрического тока. Для того, чтобы приобрести и использовать данное устройство, очень важно знать о его конструкции и характеристиках. В статье подробно рассказывается, что измеряет амперметр. Также подробно со всеми нюансами объясняется, для чего нужен амперметр и как использовать его разновидности. Прилагаются схемы включения и иллюстрации того, из чего состоит амперметр.

Что такое амперметр

Амперметр – это измерительный прибор, который предназначен для измерения электрического тока в цепи. Название происходит от единицы измерения электрического тока – Ампер (А). Аппараты, используемые с целью измерения меньшего уровня тока в миллиамперах или микроамперах, называются миллиамперметрами или микроамперметрами.

Теоретическая справка

Данный раздел предназначен для тех, кто не имеет должного представления о том, как работает амперметр. Далее будет представлена теоретическая информация об устройстве этого прибора, которая позволит лучше уяснить дальнейший материал. Если вы хорошо ориентируетесь в теме, можете пропустить этот раздел и сразу начать читать следующий.

Автомобильный амперметр состоит из двух элементов:

• Токовый шунт — небольшой проводник с фиксированным сопротивлением, которое получается путем подбора материала и сечения. Для калибровки шунта на нем делаются пропилы, благодаря чему увеличивается сопротивление.
• Сам прибор — по сути (да и конструктивно тоже), это простой вольтметр, откалиброванный под определенный шунт.

Амперметр, вопреки всеобщему заблуждению, определяет именно вольты (а не амперы). Сила тока определяется самим прибором, за счет подобранной особым образом шкалы (или алгоритма в случае с цифровыми моделями).

Работает прибор так. Шунт ставится в разрыв провода, по которому требуется сделать измерения. В шунте есть небольшое сопротивление (сотые доли ома), следовательно, напряжение немного снижается (пропорционально установленному сопротивлению). На разных концах провода получается разное напряжение. Благодаря этой разности и знанию сопротивления шунта, амперметр “подсчитывает” текущую силу тока (по закону Ома). Полученные значения выводятся на экран устройства с точностью до десятых, или даже сотых долей ампера.

В теории вычислить силу тока в конкретной цепи можно и без использования амперметра. Сделать это можно следующим образом:

• Обесточить сеть и выяснить сопротивление проводника на измеряемом участке (измеряется в Омах).
• Подключить ток и измерить падение напряжения на концах исследуемого участка.
• Вычислить силу тока с помощью закона Ома, то есть, напряжение разделить на сопротивление провода.

Однако описанный метод, во-первых, неудобный, а во-вторых, точность измерений будет минимальна. Сопротивление в большинстве случаев ничтожно мало и простые приборы (вроде обычного мультиметра) не дают необходимой точности. Специальные автомобильные амперметры в сотни раз более чувствительны, поэтому с высокой точностью измеряют даже малейшую разность напряжения.

Принцип действия амперметров разных категорий

Различные силы и крутящие моменты обязательны в измерении для таких измерительных приборов.

Отклоняющий крутящий момент (сила)

Дефект любого амперметра определяется комбинированным эффектом отклоняющего крутящего момента (силы), управляющего крутящего момента (силы) и демпфирующего момента (силы). Значение отклоняющего момента должно зависеть от измеряемого электрического сигнала; этот момент (сила) заставляет движение инструмента вращаться от его нулевого положения.

Управление крутящим моментом (силой)

Этот крутящий момент (сила) должен действовать в противоположном значении самого отклоняющего крутящего момента (силы). Таким образом движение достигнет равновесного или определенного положения, когда отклоняющий и управляющий крутящий моменты равны по величине. Обычно за обеспечение крутящего момента отвечают спиральные пружины или гравитация

Демпфирующий крутящий момент (демпфирующая сила)

Демпфирующая сила должна действовать в направлении, противоположном движению движущейся системы. Это приводит к тому, что движущаяся система достаточно быстро останавливается в отклоненном положении без каких-либо колебаний или очень малых колебаний. Это обеспечивается воздушным трением; фрикцией жидкости; вихревым током.

Следует отметить, что любая демпфирующая сила не должна влиять на прогиб в уже установленном режиме, который создаётся данной отклоняющей силой или крутящим моментом. Демпфирующая сила увеличивается с угловой скоростью движущейся системы, так что когда вращение быстрое, ее эффект является наибольшим и равен нулю, когда вращение системы аналогично равно нулю.

Существует несколько видов таких устройств. У каждого амперметра принцип работы отличается.

Амперметр PMMC

Тут проводник расположен между полюсом постоянного магнита. Когда ток проходит через катушку, происходят отклонения. Отклонение катушки зависит от величины тока, протекающего через нее. Устройство применяется только для измерения постоянного тока.

Амперметр с подвижной катушкой (MI)

Этот аппарат может измерять как переменный, так и постоянный ток. В этом типе амперметра катушка свободно перемещается между полюсами постоянного магнита. В то время, когда ток проходит через катушку, он начинает отклоняться под определенным углом. Отклонение катушки пропорционально току, проходящему через катушку.

Электродинамический амперметр

Это устройство аналогично применяется для измерения как переменного и постоянного тока. Точность прибора высокая по сравнению с приборами PMMC и MI. Калибровка амперметра одинакова как для переменного, так и для постоянного тока. Если постоянный ток калибрует прибор, то без повторной калибровки он используется для измерения переменного тока.

Выпрямительный амперметр

Прибор применяется для измерения переменного тока. Это устройство является выпрямительным, которое используется вместе с другими разновидностями. Оно преобразует направление тока и передает его PMMC.

Схемы многопредельных выпрямительных миллиамперметров с переключаемыми шунтами

Чтобы повысить стабильность сопротивления амперметра, в схему мостового типа вместо двух диодов надо включить постоянные резисторы сопротивлением приблизительно 100 или 1000 Ом. Во время включения резисторов R3 и R4, где общее сопротивление измерителя меньше зависит от электрического тока в его цепи и внешних температурных условий, начальный нелинейный участок шкалы значительно расширяется. Включая данные резисторы по схеме, а также выбирая сопротивления R3 = R4 = r в степени 20,5 (где r – прямое сопротивление диода) удаётся немного увеличить уровень напряжения в диодах. Это улучшает линейность шкалы. Использование как первой, так и второй схем, значительно снижает чувствительность амперметра.

Recommended Posts

Тут как не считай, по формулам, всё равно придётся подгонять. На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным токоизмерительным шунтом. После таких доработок собрал вольтамперметр dsn-vc Отдельно хочу разъяснить способы подключения ампервольтметра. Если источник измеряего напряжения работает в диапазоне от 4,5 до 30 Вольт, то тогда схема подключения выглядит так: 2. У приборов на плате имеются подстроечные SMD резисторы с помощью которых, есть возможность подкорректировать показания вольтметра и амперметра. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться. При подключении устройства в сеть постоянного тока на табло показывается полярность подключения. На каждом шунте имеется маркировка указывающая на какую силу тока он рассчитан. Чтобы переместить или совсем выключить точку, нужно выпаять ЧИП-резистор R13 10кОм, который находится рядом с транзистором и вместо него запаять обычный резистор 10кОм 0. Если источник измеряемого напряжения работает в диапазоне 0 -4,5 В или выше 30 Вольт, то до 4,5 Вольт ампервольтметр не запустится, а при напряжении более 30 Вольт он просто выйдет из строя, во избежание чего следует воспользоваться следующей схемой: О проводах из комплекта: — провода трехконтактного разъема тонкие и выполнены проводом 26AWG — толще тут и не нужно. В этой статье речь пойдет о довольно дешевом, но очень распространенном китайском вольтамперметре с маркировкой dsn-vc Правильное подключение вольтамперметра

Где и как используется

Такие измерительные аппараты широко используются в самых разных областях. Они задействованы в промышленности, строительной сфере, предприятиях, которые занимаются распределением и генерацией электро- и теплоэнергии. Также применяются для научных исследований в лабораториях.

Устройство и его разновидности входят в конструкцию других подобных приборов. В омметре, принцип действия которого основан на законе Ома, (устройстве для определения сопротивления) есть резистор R (ограничивает ток) и чувствительная измерительная головка, через которую проходят миллиамперы. Иначе она называется миллиамперметром.

Особенности конструкции

Устройство амперметра зависит непосредственно от модели и производителя.

У классического амперметра имеется катушка, стрелка и градуированная шкала. Через катушку устройства проходит некоторая часть тока, который необходимо измерить. Это количество тока обратно пропорционально сопротивлению катушки. Она включена параллельно шунту (калиброванный) малого сопротивления.

Выпрямленный или прямой ток проходит через катушку. Это приводит к повороту стрелки аппарата. В связи с этим угол наклона стрелки становится пропорционален величине электрического тока, который надо измерить.

Благодаря катушке аппарата, электрический ток инициирует крутящий момент. Он получается в результате взаимодействия магнитного поля амперметра и магнитного поля стационарного магнита. Так как катушка и стрелка соединены, то катушка наклоняется в соответствии с углом и показывает значение электрического тока непосредственно на шкале.

Помимо классического типа устройства, существует также цифровой.

Электрическая схема цифрового амперметра:

Симметрирующий трансформатор

Если понижающий трансформатор нагружать неравномерно то произойдёт перекос фаз, что является отрицательно влияющим механизмом. Следствием такой работы и потребления электроприёмников будет увеличение потребления электроэнергии, а со временем сбои и преждевременное разрушение изоляции. Безопасность питающихся потребителей при этом будет под угрозой. Для того чтобы не допустить этого нужно симметрировать фазы, за счёт применения симметрирующих трансформаторов.

Как видно из схемы здесь есть дополнительная обмотка, которая должна выдерживать номинальной ток одной из фаз. Она включается в разрыв нулевого проводника, что приводит к неплохим результатам, то есть симметричному вырабатыванию равных токов в нагрузке.

Технические характеристики

Как и конструкция, характеристики и параметры могут сильно отличаться в зависимости от производителя и модели.

На примере модели амперметра M42100 рассмотрены средние характеристики.

• Диапазон измерений: от 5 мА до 15 А (при непосредственном способе включения).
• От 15 А до 6000 А (при способе включения с наружным шунтом на 75 мВ).
• Рабочая температура: -50 до +60 градусов
• Размеры: 80х80 мм (вырез в щите 77.5 мм).
• Класс точности: 1.5.

Чувствительность амперметра определяется величиной тока, необходимого катушке измерителя для создания отклонения указателя от полной шкалы. Чем меньше величина тока, необходимого для создания этого отклонения, тем выше чувствительность измерителя. Движение, которое требует только 100 микроампер для полного отклонения, имеет большую чувствительность, чем движение, которое требует 1 мА для того же отклонения.

Как подключить амперметр

При подключении амперметра важно придерживаться последовательности действий и техники безопасности.

Большая часть амперметров должна подключаться последовательно с несущей ток цепью, или же нужно последовательно подключить их резисторы (шунтирующие). Так или иначе, электрический ток протекает через шунт измерительного устройства.

Амперметр не должен подключаться напрямую к источнику тока и напряжения, так как их внутренне сопротивление довольно низкое и существует большая вероятность протекания избыточного электрического тока. Устройства рассчитаны на низкий уровень спада напряжения на клеммах, что гораздо меньше, чем 1 В. Дополнительные потери цепи, которые вызываются устройством, имеют название «нагрузки» на измеряемую цепь.

Измерительный аппарат последовательно соединяется с цепью, что позволяет всем электронам электрического тока проходить через устройство. Спад мощности возможен из-за тока, который измеряется, и из-за внутреннего сопротивления. Это связано с тем, что цепь устройства обладает низким сопротивлением и именно там происходит основной спад напряжения.

BY42A схема подключения

Схема подключения сигнала через реле

Налаживание цифрового вольтметра и амперметра В общем-то оно совсем несложное. Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Составной резистор получился ровно столько, сколько нужно, за счёт погрешности одного из них: В результате он теперь измеряет, начиная с 50мА, до 50А с минимальным шагом примерно 20мА 0 тоже показывает. Дизайн и качества рассмотренных вольтметров вряд ли подойдут для красивого тюнинга. Схема цифрового вольтметра. При передаче большого напряжения требуется меньший ток для той же мощности. По классам точности шунты делятся на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 — это допустимая погрешность в долях процента. Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. Для такого метода понадобятся: любое 4-х или 5-ти контактное автомобильное реле например, У меня вышло мкВ на входе ОУ. Вольтметр собран на микроконтроллере STM8. В противном случае указатель будет показывать в противоположную правильному направлению сторону. Также, помимо стандартной схемы, мы будем описывать, как подключить вольтамперметр к зарядному устройству Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем Мы выбрали 4 самых распространенных вольтамперметров, которые используют умельцы в своих устройствах. Установка вольтметра на ваз 2106 часть 2

Как выбрать

• Упаковка должна быть сухой, чистой и без повреждений.
• Правильность написания названия продукции.
• Обязательное наличие штрихкода (и/или QR-кода).
• Все параметры и характеристики написаны на упаковке.
• Наличие паспорта и/или инструкции.

Для того, чтобы не ошибиться в при покупке амперметра, очень важно знать о его параметрах и конструкции. В противном случае есть большой риск приобрести подделку.

Источник