Схемы амперметров с линейной шкалой для измерения переменного тока

Применив синхронное выпрямление переменного тока, автор линеаризовал шкалу шунтового амперметра магнитоэлектрического типа без какого-либо усилителя В статье предлагаются варианты схем с однополупериодным и кольцевым синхронным выпрямителем, применяемым обычно в кольцевых модуляторах.

Шкала амперметра переменного тока, построенного с использованием магнитоэлектрического стрелочного прибора с шунтом и простого выпрямителя, обычно нелинейна. Это связано с тем что при уменьшении напряжения ниже некоторого порога (0,2…0,6 В) выпрямительные свойства германиевых и кремниевых диодов резко ухудшаются.

В результате требуется увеличивать падение напряжения на шунте либо применять линейные выпрямители на основе усилителей переменного напряжения. Однако повышение падения напряжения на шунте неизбежно приводит к потерям мощности и росту выходного сопротивления источника питания. К тому же этот способ лишь уменьшает нелинейность, но не устраняет ее полностью.

Правда, применение усилителей позволяет практически полностью устранить нелинейность, но сильно усложняет измеритель.

Между тем линейность простых из мерительных выпрямителей на полупроводниковых диодах можно значительно улучшить без особого усложнения, если использовать синхронное выпрямление.

Однополупериодный синхронный выпрямитель для амперметра

На рис 1 приведена схема однополупериодного синхронного выпрямителя для амперметра с линеаризованной шкалой. В положительный полупериод переменного напряжения (плюс на верхних концах обмоток II и III) открываются диоды VD1 и VD2 подключая микроамперметр к шунту Rш. В отрицательный полупериод диоды закрыты.

В открытом состоянии диоды имеют малое дифференциальное сопротивление, и нелинейность этого сопротивления невелика, поэтому шкала получается практически линейной.

Рис. 1. Схема амперметра с трасформатором.

При использовании микроампер метров со шкалой 50 .200 мкА с максимальным падением напряжения на рамке не более 150 мВ минимальное напряжение на обмотке III может составлять 1,5…2 В для германиевых и 2…2,5 В для кремниевых диодов (при меньшем напряжении его нестабильность заметно сказывается на показаниях амперметра).

Максимальное напряжение ограничивается максимально допустимым обратным напряжением используемых диодов Минимальный ток диодов должен в 10.. 20 раз превышать максимальный ток микроамперметра. Дополнительную обмотку можно изготовить самостоятельно, намотав несколько витков тонкого изолированного про вода на катушку трансформатора, если его конструкция позволяет это сделать.

Резисторы R3 и R4 служат для подстройки нуля амперметра, сдвиг которого возникает за счет тока диода VD2, протекающего через шунт, и разброса параметров диодов.

Синфазность подключения обмоток II и III важна при сравнительно низком напряжении обмотки III (менее 2 В), так как при противофазном включении этих обмоток (в этом случае полярность подключения микроамперметра нужно изменить) в приборе появляется нелинейность шкалы (цена деления в конце шкалы плавно увеличивается), что, кстати, иногда может оказаться полезным. Однако при напряжении на обмотке III выше 4 ..5 В эта нелинейность практически не заметна и на фазу включения обмоток можно не обращать внимания

Для защиты микроамперметра от случайных перегрузок параллельно его выводам полезно включить кремниевый диод Д220 КД522 или КД521 в прямом направлении, предварительно убедившись, что он не влияет на показания микроамперметра в конце шкалы.

Двухполупериодный выпрямитель для амперметра

Добавлением еще двух диодов и одного резистора синхронный выпрямитель можно преобразовать в двухполупериодный (рис 2). В качестве источника, открывающего диоды, здесь использована рабочая обмотка трансформатора

Преимущество двухполупериодной схемы выпрямления перед однополупериодной состоит в том, что требуемое падение напряжения на Вш примерно в два раза меньше при одинаковом токе полного отклонения микроамперметра.

Рис. 2. Схема двухполупериодного выпрямителя для амперметра.

 Так, если в однополупериодном выпрямителе с диодами Д220 для полного отклонения стрелки микроамперметра на 200 мкА (с сопротивлением рамки около 670 Ом) требовалось падение напряжения на Rш, около 0,4 В, то в двухполупериодном это напряжение не превышало 0,2 В.

Приведенная схема является модификацией обычного кольцевого модулятора При увеличении напряжения на R„, до 0,4 В (амплитудное значение) для германиевых и 1,2 В для кремниевых диодов через диоды VD1 VD3 и VD2, VD4 начинает протекать сквозной ток нагрузки. Поэтому резисторы R3-R5 служат не только для балансировки моста Они ограничивают ток через диоды при перегрузке.

Исходя из этих соображений, в двухполупериодном выпрямителе лучше использовать кремниевые диоды и рассчитывать амперметр на максимальное падение напряжения на Rш, не более 0,5….0,6 В.

На случаи перегрузки или КЗ можно принять дополнительные меры по ограничению тока через диоды. Это может быть увеличение сопротивления резисторов R3- R5, гасящего резистора и шунтирующих диодов или стабилитронов.

Получение открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В

Для открывания диодов измерительного моста амперметра с линейной шкалой не обязательно использовать трансформатор. На рисунке 3 показан способ получения открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В, стабилитрон VD1 ограничивает и стабилизирует это напряжение. Диод VD2 уменьшает нагрев гасящего резистора R5.

Рис. 3. Схема — способ получения открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В.

Такую схему питания целесообразно использовать и в случае питания от трансформатора, если его выходное напряжение превышает несколько десятков вольт При использовании в подобном случае двухполупериодного выпрямителя диод VD2 необходимо исключить, а последовательно со стабилитроном VD1 включить встречно еще один (того же типа) или использовать двуханодный стабилитрон

При расчете элементов однополупериодного выпрямителя и проведении измерений нужно помнить об особенностях измерения несинусоидального тока или напряжения, учитывая коэффициент формы.

При изготовлении многопредельного амперметра с пределами измеряемого тока менее 0 2 0 4 А необходимо учитывать следующую особенность этих мостовых схем. Ток, открывающий диод VD1 на рис 1 (или VD1, VD2 на рис 2), замыкается непосредственно на источник питания, а ток диода VD2 (или VD3 VD4 на рис. 2) проходит через резистор Rш, и создает на нем падение напряжения, которое, как указывалось выше, компенсируется подстройкой резистора R4

Когда сопротивление резистора Rш не более 0,1…0 20м, падение напряжения на нем от тока диода VD2 (1 …2 мА) не превышает 0,1 .0,4 мВ. При максимальном падении напряжения на шунте 100 ..200 мВ его можно не учитывать. Если же на минимальном пределе измерения сопротивление имеет большее значение, то необходимо принимать меры по поддержанию нуля при переключении пределов измерения.

Если питание моста производится от дополнительной обмотки то на минимальном пределе можно составить шунт из двух половин и подключить вывод обмотки питания моста к средней точке шунта Возможно также использовать дополнительную секцию безразрывного переключателя, чтобы при переключении пределов ток в цепи питания отдельных плеч измерительного моста не прерывался.

При изготовлении амперметров по приведенным схемам необходимо принять меры к повышению температурной стабильности показаний прибора, которая в основном определяется равенством температур диодов измерительного моста.

Для этого целесообразно использовать диодные сборки в одном корпусе либо разместить диоды рядом друг с другом и обеспечить хороший тепловой контакт, залив их компаундом.

В. Андреев, г. Тольятти, Самарская обл. Р2001, 1.

www.qrz.ru

Устройство и принцип работы амперметра переменного тока

Если взять амперметр переменного тока, можно с легкостью измерить силу тока. Учитываются типы приборов, назначение, маркировка. Важно рассмотреть устройство и схему амперметра.

Амперметр переменного тока

Амперметром постоянного тока называют прибор, который показывает силу тока в цепи. Показатель измеряется в амперах. Из этих данных можно узнать о магнитодвижущей силе, понять электрический потенциал. Изобретателем устройства является И. Швейгер, университетский профессор из Галле. Произошло это еще в XIX веке. И тогда прибор носил название «токовый гальванометр».

Амперметр переменного тока

Что измеряют амперметром

Физическая величина амперметра демонстрирует силу тока в цепи. Ампер привязан к международной системе единиц. Начиная с 1948 года, определена его формула. В ней учитывается магнитодвижущая сила плюс проводимость проводников.

Интересная информация! Есть разделение на кратные и дольные единицы. Опираясь на международное бюро мер и весов, амперметр способен показывать значения в декаамперах, гектоамперах, килоамперах и так далее.

Дольные единицы

Сфера применения широка, и электрики обязательно держат прибор под рукой. Цифровые, а также аналоговые модификации востребованы в промышленности. Еще встречаются модификации для потребности народного хозяйства. В энергетической области устройства позволяют определить силу тока на выходе у электротехники.

Строители используют приборы на площадках, чтобы провести проводку в домах и сооружениях. Автотранспорт, как известно, также функционирует на электронике. Устанавливая бортовой компьютер, важно знать силу тока. Отдельное направление – научные институты. Работая с радиоэлектроникой, важно подключать электрооборудование. Блоки питания подлежат тестированию, и чтобы проверить регулятор, важно использовать амперметр.

Принципы работы

Принцип работы зависит от типа модификации, а для этого стоит рассмотреть устройство амперметра постоянного тока.

Работа прибора

Основные элементы механической модели:

• рамка;
• наконечники;
• центральная катушка;
• подключенный сердечник;
• магнит;
• пружина.

Если рассматривать магнитоэлектрические модели, они включают следующие элементы:

• проводник;
• подпятник;
• винт;
• грузики.

Принцип работы механических модификаций построен на полярности подключения к цепи. На стрелку оказывается воздействие магнитного поля. Направление грузика зависит от амплитуды импульсов. При возрастании электричества стрелка отклоняется в левую сторону.

Амперметр – типы

В зависимости от конструкции различают следующие амперметры:

• электродинамические;
• ферродинамические;
• электромагнитные;
• электрические.

Ферродинамический измеритель

Классификация по способу вывода информации:

• аналоговые;
• цифровые.

Если оценивать рынок, предлагается большое количество электродинамических амперметров. Измерители изготавливаются с катушками, имеется ряд особенностей:

• широкий диапазон работы;
• подходит для цепи переменного тока;
• неподвижная катушка;
• точный контрольный прибор.

Устройства востребованы в лабораториях, частных предприятиях. Они функционируют при частоте максимум до 200 Гц. К слабым сторонам стоит отнести повышенную чувствительность к перегрузкам. Если взглянуть на схему электродинамического амперметра, учитывается использование проводных конденсаторов.

Проводные конденсаторы

Преобладают рабочие резисторы повышенной проводимости. Если есть потребность в приобретении, стоит обратить внимание на измеряемые величины. Также в расчет берется показатель сопротивления. При подключении амперметра в цепи определяется воздействие силы тока от 1 ампера. Эксперты полагают, что электродинамические приборы обеспечивают наиболее высокую точность.

Класс оборудования должен указываться производителем. Также встречаются модели с экранированным, статическим построением компонентов. Если взглянуть на панель, может встречаться различное разделение по амперам.

Важно! Ферродинамический прибор поставляется с подвижными и неподвижными катушками. 

Особенности:

• частотная погрешность;
• четкая позиция сердечника;
• широкий температурный диапазон;
• проблема с намагничиванием;
• подходит для щитовых установок.

Электрики выбирают их за счет высокого класса надежности. Амперметры данного типа являются компактными. Они способны использоваться на плоской поверхности или монтироваться на рейку. Конфигурация предоставляется с поворотными механизмами либо рядом подшипников. За основу используется пластик, есть варианты с металлической защитой.

Сердечники с дополнительной обмоткой

Сердечники поставляются с дополнительной обмоткой, крепление осуществляется на винтах. Серийные щитовые приборы производятся с замкнутыми магнитопроводами. Сердечник у таких конструкций выполнен в виде сплошного цилиндра, на котором надето кольцо. Подвижная рамка служит в качестве измерительной обмотки.

Сердечник зафиксирован в горизонтальном положении. Также у амперметров используется подшипник качения, который крепится рядом с фланцем. Электромагнитный тип имеет ряд преимуществ:

• компактность;
• высокая точность;
• подвижный сердечник;
• учет изменения магнитного поля;
• простота устройств.

Интересно! Амперметры поставляются с ферримагнитными сердечниками, которые установлены по центру.

Катушка может иметь выпуклую либо плоскую форму. В виде обмотки представлена толстая проволока, которая крепится на каркасе. Между элементами предусмотрен небольшой зазор. Под каркасом используется ферромагнитная пластина, расположенная в вертикальном положении. Пружина закреплена в корпусе и служит противодействующей силой стрелки. К числу особенностей стоит приписать такое:

• нет проблем с перемагничиванием;
• минимальный угол отклонения;
• различные измеряемые величины;
• дешевизна продукции;
• подходит для щитовых приборов.

Аналоговый амперметр считается устаревшим, однако такое заявление еще преждевременно. Большинство модификаций работают в широком диапазоне, отличаются повышенной точностью.

Аналоговый измеритель

Параметры:

• масса от 0.2 кг;
• класс точности 1.5;
• средний размер 80 на 80 мм.

Аналоговые модели просты в монтаже, используются в пластиковом корпусе. Особенности цифровых амперметров:

• разнообразие типов;
• интересный дизайн;
• различные способы монтажа;
• высокая точность.

В цепи переменного тока модели демонстрируют стабильную работу. Модули устанавливаются в источниках питания, используются платы на 4–5 выводов.

Характеристики:

• напряжения от 3.5 вольт;
• максимальный ток до 20 а;
• вес от 20 грамм;
• средний размер 40 на 30 мм;
• минимальная температура – 15 градусов;
• точность измерения от 0.5 процента;
• частота обновления 150 мс за один раз;
• максимальная температура + 70 градусов.

Цифровые амперметры Emas, Feron, GTM, Hager могут характеризоваться, как профессиональные. Некоторые подходят для лабораторий, другие – востребованы в промышленности.

Амперметры Ам-2 DigiTOP

Прибор данной серии работает в сети переменного тока с частотой не более 50 Гц.

Ам-2 DigiTOP

Характеристики:

• максимальный ток – 50 ампер;
• электроцепь – однофазная;
• погрешность не более 1%;
• максимальная температура эксплуатации 55 градусов;
• производитель – Украина;
• минимальная температура – 35 градусов;
• нижний предел – 1 амперметр.

Установка относится к электронным, есть цифровое табло. Она используется на промышленных предприятиях, где установлено электрооборудование. Прибор может быть монтироваться на рейку шириной в 35 мм. Подключение осуществляется согласно схеме. Для питания конструкции не требуется отдельный аккумулятор, источником энергии выступает сеть.

Амперметр лабораторный Э537

В лабораториях остаются востребованными товары представленной серии. Они служат для измерения силы тока в цепи переменного тока.

Лабораторный измеритель Э537

Характеристики:

• класс точности – 0.5;
• масса – 1.2 кг;
• минимальная частота – 45 Гц;
• длина, ширина –140 на 195 мм.

Прибор выделяется высокой точностью и качеством элементов. В лабораториях его можно подключать к электрооборудованию, значение показывается в миллиамперметрах.

Амперметр СА3020

В среде цифровых приборов выгодно смотрится представленный щитовой вариант. Работает в цепи переменного тока.

Измеритель СА3020

Характеристики:

• минимальная частота – 47 Гц;
• постоянное напряжение – 120 вольт;
• потребляемая мощность – 4 В;
• масса – 0.5 кг;
• максимальная частота – 65 Гц;
• напряжение сети – от 85 вольт.

Прибор имеет высокую степень защиты от замыканий, плюс к этому – устройство очень простое в подключении.

Устройство прибора

Цифровой прибор включает в себя плату, дисплей, а также контакт. Если детальнее рассматривать блок управления, предусмотрены следующие компоненты:

• компаратор;
• операционный усилитель;
• регулятор;
• конденсаторы;
• резисторная сборка;
• резонатор.

Шкала и схема амперметра переменного тока

На схеме видны элементы, отвечающие за уровень напряжения. Распространенными считаются варианты с последовательным подключением резисторов. Максимальное падение напряжения происходит на обмотке.

Схема элемента

Интересно! Диоды используются кремниевого типа, они отвечают за стабильность показаний.

Также на схеме показана дополнительная обмотка изоляции. За катушкой трансформатора идут конденсаторы. Кремниевый диод служит для защиты показаний. В сложных схемах амперметр используется с выпрямителями.

Выше описано понятие прибора переменного тока. Рассказана сфера применения, особенности устройств. Показан принцип работы и преимущества конкретных приборов.

rusenergetics.ru

Амперметр переменного тока своими руками схема

Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, — вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.

В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Микросхема СА3162Е

Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.

Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.

Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.

Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.

Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.

Принципиальная схема вольтметра

Теперь ближе к схеме. На рисунке 1 показана схема вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0. 99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11-10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1-R3.

Конденсатор СЗ исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.

Рис. 1. Принципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2.

Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.

Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.

Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7-R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1.

Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.

Принципиальная схема амперметра

Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0. 9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.

Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.

Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).

При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.

Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.

Подключение прибора

На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.

Детали

Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.

С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VТЗ перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи резисторов.

Налаживание

В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, и подстройкой R4 выставим нулевые показания. Затем, убираем перемычку, замыкающую выводы 11-10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр.

Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 настраиваем калибровку прибора так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра. Далее, налаживаем амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор сопротивлением 20 От и мощностью не ниже 5W.

Устанавливаем на блоке питания напряжение 10V и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Подстраиваем R5 так чтобы амперметр показал 0,50 А.

Можно выполнить калибровку и по образцовому амперметру, но мне показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора.

По этой же схеме можно сделать и автомобильный вольтметр. Схема такого прибора показана на рисунке 4. Схема от показанной на рисунке 1 отличается только входом и схемой питания. Этот прибор теперь питается от измеряемого напряжения, то есть, измеряет напряжение, поступающее на него как питающее.

Напряжение от бортовой сети автомобиля через делитель R1-R2-R3 поступает на вход микросхемы D1. Параметры этого делителя такие же как в схеме на рисунке 1, то есть для измерения в пределах 0. 99.9V.

Но в автомобиле напряжение редко бывает более 18V (больше 14,5V уже неисправность). И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении. Поэтому прибор реально работает в интервале 7. 16V. Питание 5V формируется из того же источника, с помощью стабилизатора А1.

Применив синхронное выпрямление переменного тока, автор линеаризовал шкалу шунтового амперметра магнитоэлектрического типа без какого-либо усилителя В статье предлагаются варианты схем с однополупериодным и кольцевым синхронным выпрямителем, применяемым обычно в кольцевых модуляторах.

Шкала амперметра переменного тока, построенного с использованием магнитоэлектрического стрелочного прибора с шунтом и простого выпрямителя, обычно нелинейна. Это связано с тем что при уменьшении напряжения ниже некоторого порога (0,2. 0,6 В) выпрямительные свойства германиевых и кремниевых диодов резко ухудшаются.

В результате требуется увеличивать падение напряжения на шунте либо применять линейные выпрямители на основе усилителей переменного напряжения. Однако повышение падения напряжения на шунте неизбежно приводит к потерям мощности и росту выходного сопротивления источника питания. К тому же этот способ лишь уменьшает нелинейность, но не устраняет ее полностью.

Правда, применение усилителей позволяет практически полностью устранить нелинейность, но сильно усложняет измеритель.

Между тем линейность простых из мерительных выпрямителей на полупроводниковых диодах можно значительно улучшить без особого усложнения, если использовать синхронное выпрямление.

Однополупериодный синхронный выпрямитель для амперметра

На рис 1 приведена схема однополупериодного синхронного выпрямителя для амперметра с линеаризованной шкалой. В положительный полупериод переменного напряжения (плюс на верхних концах обмоток II и III) открываются диоды VD1 и VD2 подключая микроамперметр к шунту Rш. В отрицательный полупериод диоды закрыты.

В открытом состоянии диоды имеют малое дифференциальное сопротивление, и нелинейность этого сопротивления невелика, поэтому шкала получается практически линейной.

Рис. 1. Схема амперметра с трасформатором.

При использовании микроампер метров со шкалой 50 .200 мкА с максимальным падением напряжения на рамке не более 150 мВ минимальное напряжение на обмотке III может составлять 1,5. 2 В для германиевых и 2. 2,5 В для кремниевых диодов (при меньшем напряжении его нестабильность заметно сказывается на показаниях амперметра).

Максимальное напряжение ограничивается максимально допустимым обратным напряжением используемых диодов Минимальный ток диодов должен в 10.. 20 раз превышать максимальный ток микроамперметра. Дополнительную обмотку можно изготовить самостоятельно, намотав несколько витков тонкого изолированного про вода на катушку трансформатора, если его конструкция позволяет это сделать.

Резисторы R3 и R4 служат для подстройки нуля амперметра, сдвиг которого возникает за счет тока диода VD2, протекающего через шунт, и разброса параметров диодов.

Синфазность подключения обмоток II и III важна при сравнительно низком напряжении обмотки III (менее 2 В), так как при противофазном включении этих обмоток (в этом случае полярность подключения микроамперметра нужно изменить) в приборе появляется нелинейность шкалы (цена деления в конце шкалы плавно увеличивается), что, кстати, иногда может оказаться полезным. Однако при напряжении на обмотке III выше 4 ..5 В эта нелинейность практически не заметна и на фазу включения обмоток можно не обращать внимания

Для защиты микроамперметра от случайных перегрузок параллельно его выводам полезно включить кремниевый диод Д220 КД522 или КД521 в прямом направлении, предварительно убедившись, что он не влияет на показания микроамперметра в конце шкалы.

Двухполупериодный выпрямитель для амперметра

Добавлением еще двух диодов и одного резистора синхронный выпрямитель можно преобразовать в двухполупериодный (рис 2). В качестве источника, открывающего диоды, здесь использована рабочая обмотка трансформатора

Преимущество двухполупериодной схемы выпрямления перед однополупериодной состоит в том, что требуемое падение напряжения на Вш примерно в два раза меньше при одинаковом токе полного отклонения микроамперметра.

Рис. 2. Схема двухполупериодного выпрямителя для амперметра.

Так, если в однополупериодном выпрямителе с диодами Д220 для полного отклонения стрелки микроамперметра на 200 мкА (с сопротивлением рамки около 670 Ом) требовалось падение напряжения на Rш, около 0,4 В, то в двухполупериодном это напряжение не превышало 0,2 В.

Приведенная схема является модификацией обычного кольцевого модулятора При увеличении напряжения на R„, до 0,4 В (амплитудное значение) для германиевых и 1,2 В для кремниевых диодов через диоды VD1 VD3 и VD2, VD4 начинает протекать сквозной ток нагрузки. Поэтому резисторы R3-R5 служат не только для балансировки моста Они ограничивают ток через диоды при перегрузке.

Исходя из этих соображений, в двухполупериодном выпрямителе лучше использовать кремниевые диоды и рассчитывать амперметр на максимальное падение напряжения на Rш, не более 0,5. 0,6 В.

На случаи перегрузки или КЗ можно принять дополнительные меры по ограничению тока через диоды. Это может быть увеличение сопротивления резисторов R3- R5, гасящего резистора и шунтирующих диодов или стабилитронов.

Получение открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В

Для открывания диодов измерительного моста амперметра с линейной шкалой не обязательно использовать трансформатор. На рисунке 3 показан способ получения открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В, стабилитрон VD1 ограничивает и стабилизирует это напряжение. Диод VD2 уменьшает нагрев гасящего резистора R5.

Рис. 3. Схема — способ получения открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В.

Такую схему питания целесообразно использовать и в случае питания от трансформатора, если его выходное напряжение превышает несколько десятков вольт При использовании в подобном случае двухполупериодного выпрямителя диод VD2 необходимо исключить, а последовательно со стабилитроном VD1 включить встречно еще один (того же типа) или использовать двуханодный стабилитрон

При расчете элементов однополупериодного выпрямителя и проведении измерений нужно помнить об особенностях измерения несинусоидального тока или напряжения, учитывая коэффициент формы.

При изготовлении многопредельного амперметра с пределами измеряемого тока менее 0 2 0 4 А необходимо учитывать следующую особенность этих мостовых схем. Ток, открывающий диод VD1 на рис 1 (или VD1, VD2 на рис 2), замыкается непосредственно на источник питания, а ток диода VD2 (или VD3 VD4 на рис. 2) проходит через резистор Rш, и создает на нем падение напряжения, которое, как указывалось выше, компенсируется подстройкой резистора R4

Когда сопротивление резистора Rш не более 0,1. 0 20м, падение напряжения на нем от тока диода VD2 (1 . 2 мА) не превышает 0,1 .0,4 мВ. При максимальном падении напряжения на шунте 100 ..200 мВ его можно не учитывать. Если же на минимальном пределе измерения сопротивление имеет большее значение, то необходимо принимать меры по поддержанию нуля при переключении пределов измерения.

Если питание моста производится от дополнительной обмотки то на минимальном пределе можно составить шунт из двух половин и подключить вывод обмотки питания моста к средней точке шунта Возможно также использовать дополнительную секцию безразрывного переключателя, чтобы при переключении пределов ток в цепи питания отдельных плеч измерительного моста не прерывался.

При изготовлении амперметров по приведенным схемам необходимо принять меры к повышению температурной стабильности показаний прибора, которая в основном определяется равенством температур диодов измерительного моста.

Для этого целесообразно использовать диодные сборки в одном корпусе либо разместить диоды рядом друг с другом и обеспечить хороший тепловой контакт, залив их компаундом.

В. Андреев, г. Тольятти, Самарская обл. Р2001, 1.

Цифровой амперметр на светодиодах – удобный способ отображения информации, при котором имеет значение не только модуль измеряемой величины (что, кстати, значительно удобнее определять не по отклонению стрелочного индикатора, а по величине столбчатой диаграммы, или при помощи мини-дисплея), но и частоту изменения этого параметра.

Описание схемы

Светодиоды не отличаются большой мощностью, но использовать их в слаботочных электрических цепях допустимо и целесообразно. В качестве примера можно рассмотреть схему получения цифрового амперметра для определения силы тока в аккумуляторной батарее автомобиля, при номинальном диапазоне значений в 40…60 мА.

Количество использованных светодиодов определит пороговое значение тока, при котором в работу будет включаться один из светодиодов. В качестве операционного усилителя можно использовать LM3915, либо подходящий по параметрам микроконтроллер. На вход будет подаваться напряжение через любой низкоомный резистор.

Удобно отражать результаты измерения в виде столбчатой диаграммы, где весь, практически используемый диапазон тока будет разделяться на несколько сегментов по 5…10 мА. Плюсом LED является то, что в схеме можно использовать элементы разного цвета – красного, зелёного, синего и т.д.

Для работы цифрового амперметра потребуются следующие компоненты:

1. Микроконтроллер типа PIC16F686 с АЦП на 16 бит.
2. Настраиваемые джамперы для выхода конечного сигнала. Можно, как альтернативу, применить DIP-переключатели, которые используются в качестве электронных шунтов или сигнальных замыканий в обычных электронных цепях.
3. Источник питания постоянного тока, который рассчитан на рабочее напряжение от 5 до 15 В (при наличии стабильного напряжения, что контролируется вольтметром, подойдёт и 6 В).
4. Контактная плата, где можно разместить до 20 светодиодов типа SMD.

Электрическая схема амперметра на LED источниках

Последовательность размещения и монтажа амперметра

Входной сигнал по току (не более 1 А) подаётся от стабилизированного блока питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40…50 В. Далее, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку значение тока во время прохождения сигнала изменяется, то соответственно будет изменяться и высота столбика. Управляя током нагрузки, можно регулировать высоту диаграммы, получая результат с различной степенью точности.

Монтаж платы с SMD-компонентами, по желанию пользователя, можно размещать либо горизонтально, либо вертикально. Смотровое окошко перед началом тарировки необходимо перекрывать тёмным стеклом (подойдёт фильтр с кратностью 6…10 х от обычной сварочной маски).

Тарировка цифрового амперметра состоит в подборе минимального значения нагрузки по току, при которой светодиод будет светиться. Варьирование настройки производится экспериментально, для чего в схеме предусматривается резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Вы знали, что можно переделать старый вольтметр в амперметр? Как это сделать — смотрите видео:

Как настраивать регулировочный резистор

Для этого последовательно устанавливают силу тока, которая проходит через определённый светодиод. В качестве контрольного прибора можно использовать обычный тестер. Вольтметр включается в схему перед микроконтроллером, а амперметр – после него. Для исключения влияния случайных пульсаций подключается также сглаживающий конденсатор.

Практическим плюсом изготовления прибора своими руками (светодиодов не должно быть менее четырёх) является устойчивость схемы при значительных изменениях первоначально заданного диапазона силы тока. В отличие от обычных диодов, которые при коротком замыкании выйдут из строя, светодиоды просто не загораются.

Св-диоды как измерители тока в аккумуляторной батарее автомобиля, не только экономят заряд и сохраняют аккумуляторы, но и позволяют более удобным способом считывать показания.

Аналогичным образом можно построить и цифровой вольтметр. В качестве источников света для такого варианта применения подойдут элементы на 12 В, а наличие дополнительного шунта в схеме вольтметра позволит более рационально использовать всю высоту столбчатой диаграммы.

vi-pole.ru

Измерение силы тока при помощи амперметра

Прибор амперметр служит для измерения силы пока в цепях с переменным и постоянным напряжением. Подключение происходит последовательно. Идеальный амперметр не оказывает влияния на цепь, но создать его в реальной жизни невозможно, так как любой проводник имеет внутреннее сопротивление. Такой прибор существует лишь в теории, где влияние устройства не учитывается в связи с допустимой погрешностью расчетов. Для повышения точности производимых измерений сопротивление амперметра стремятся сделать минимальным.

Внешний вид амперметра

Отличия амперметров различных конструкций

Амперметр постоянного тока, предназначенный для измерения малых значений, может иметь в основании магнитоэлектрическую систему. Его принцип действия основан на взаимодействии катушки, через которую протекает ток и постоянного магнита. Преимуществом такой конструкции является высокая чувствительность и равномерная шкала.  Недостатками магнитоэлектрической системы является невозможность работы с переменным током и сложность конструкции. Высокая цена на магниты также снижает конкурентную способность приборов такого типа. Наиболее точная фиксация показаний начинается после 2/3 шкалы. Данная система применяется и на вольтметрах.

Магнитоэлектрическая система

В отличие от предыдущего прибора амперметр переменного тока в своей основе имеет электромагнитную систему. Наиболее часто такие устройства используются в сетях на 50-60 Герц. Устройство амперметра  предполагает наличие одного либо двух сердечников, соединенных с стрелочным механизмом. Преимуществом конструкции является универсальность, позволяющая помимо переменного измерять и постоянный ток. Сопротивление амперметра электромагнитного типа выше, чем у других моделей, что отражается в худшую сторону на точность результата. Шкала нелинейная, поэтому  показания амперметра считать затруднительно. В некоторых случаях в первой половине шкалы ставится точка, говорящая о невозможности измерить ток в данном диапазоне, сохраняя в норме погрешность.

Электромагнитный измеритель

Для уменьшения воздействия влияния внешних магнитных полей используются амперметры ферродинамического типа. Устройство характеризуется высокой точностью измерений. Это позволяет отказаться от установки в приборе дополнительных защитных экранов. В основе конструкции лежит замкнутый ферримагнитный провод. Стрелки амперметра показывает измеряемую величину на нелинейной шкале. Показания амперметра можно снять с требуемой погрешностью не во всем диапазоне измерений, а лишь начиная со значения, обозначенного точкой.

Ферродинамический высокоточный прибор

Среди стрелочных амперметров существует электродинамический тип. Особую популярность он не получил из-за высокой чувствительности к окружающим магнитным полям. Перед тем как подключить амперметр важно обеспечить защиту от внешнего воздействия. Преимуществом прибора является его универсальность. Также при хорошем магнитном экранировании прибор покажет высокую точность, поэтому электродинамические устройства используются для поверки других амперметров.

Цифровой амперметр

Цифровой измеритель силы тока наиболее удобен в пользовании, так как сразу показывает требуемое значение без необходимости получения данных с помощью стрелок амперметра.  Часто он входит в состав мультиметра или электронного вольтамперметра. Наиболее современные приборы имеют возможность автоматически выбирать предел измерений. Прибор не чувствителен к горизонтальному либо вертикальному положению. Точность измерений зависит от дискретизации и алгоритма, заложенного для  осуществления снятия показаний.

Мультиметр с функцией цифрового амперметра

Схемы подключения

Независимо от конструкции подсоединение прибора в сеть производится исключительно последовательно, что показывает схема подключения амперметра изображенная ниже. Подключение параллельно равносильно короткому замыканию, так как внутреннее сопротивление прибора очень мало. Правильность подключения прибора обеспечивает его сохранность и отсутствие повреждений в электросхеме.

Прибор для лабораторных измерений Э537

Перед тем как подключить амперметр важно учесть:

• постоянный или переменный ток в сети;
• соблюдается ли полярность прибора;
• стрелка амперметра должна находиться за серединой шкалы;
• предел измерения больше максимально возможного скачка тока в электросхеме;
• окружающая среда соответствует рекомендуемым параметрам;
• измерительное место находится без воздействия вибрации.

Стандартное подключение амперметра для измерения силы тока в цепи

Для измерения больших токов используются шунты. Амперметр подключается к выводам резистора параллельно. Результаты измерений подлежат дальнейшей обработке для вычисления силы тока протекающей в цепи.

Измерение силы тока в цепи с помощью шунта

Для гальванического разделения силовой и контрольной цепи используют измерительные трансформаторы тока. Амперметр подключается к специальным выводам. Используется такая схема для измерения токов, превышающих предел измерений прибора.

Создание гальванической развязки с помощью измерительного трансформатора

Производить измерения на цифровом амперметре гораздо проще. на него не воздействуют вибрация, правильное положение и магнитные поля. Не столь критично отреагирует прибор и на неправильно выбранную полярность. Превышать предел измерений не рекомендуется, так  как можно повредить устройство. Большинство высокотоковых выходов мультиметров не имеют защиты плавким предохранителем.

Выбор положения, требуемого для измерения тока с помощью цифрового мультиметра

Бесконтактное измерение тока

Для осуществления измерения силы тока без разрыва схемы существует специальный вид электрических амперметров под названием токовые клещи. Принцип действия основан на измерении магнитного поля, образующегося вокруг проводника с током. Данный эффект проявляется на переменном напряжении.

Измерение тока без разрыва цепи

Показания амперметра имеют меньшую точность по сравнению с приборами, подключаемыми последовательно.  При лабораторных измерения данный способ не используется, но в бытовых целях такой вид измерений достаточно удобен. Безопасность и простота работы с токовыми клещами намного выше, чем при использовании аналоговых приборов.

Контроль тока заряда аккумуляторной батареи автомобиля

При использовании зарядного устройства существует необходимость замерять силу тока амперметром. Это позволяет контролировать процесс накопления энергии аккумулятором и избегать перезаряда с недозарядом.  В результате срок службы АКБ значительно увеличивается.

После включения цепи амперметр покажет ток заряда. Точность измерений и прочие характеристики амперметра не столь важны для контроля передачи энергии. Погрешность измерения тоже не столь важна, так как следить необходимо за уменьшением показаний стрелки амперметра. Прибор, показывающий через несколько часов одно и тоже значение, говорит об полном заряде аккумулятора.

При работе множества аппаратуры возникает необходимость контроля силы тока. Стрелки амперметров или цифры на экране дискретного прибора показывают пользователю эту физическую величину. Производимые измерения необходимы как для поддержания рабочего состояния так и для сигнализации об возникновении аварийной ситуации.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

swapmotor.ru

Вольтметр своими руками: изготовление и проведение измерений

Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор. Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.

Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.

То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:

1. От 0 вольт до единицы.
2. От 0 вольт до 10В.
3. От 0 В до 100 вольт.
4. От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

R=(Uп/Iи)-Rп, где

• Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
• Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
• Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

• для первого предела – 1,5 кОм;
• для второго – 19,5 кОм;
• для третьего – 199,5;
• для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

• когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
• напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
• когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.

onlineelektrik.ru

Доработка амперметра переменного тока — RadioRadar

Измерительная техника

Главная  Радиолюбителю  Измерительная техника

---

Электромагнитные амперметры Э8025, Э8030, Э8031 обычно рассчитаны на измерение переменного тока в несколько десятков ампер. Они неприхотливы в эксплуатации, долговечны, не требуют обслуживания, не нуждаются в источнике питания. Для обычного домашнего применения такие измерители малоэффективны, поскольку бытовые электроприборы нечасто по отдельности или даже суммарно потребляют ток более 10…15 А. Однако если необходимо часто измерять переменный ток в сети 50 Гц меньшей силы, то такие амперметры несложно сделать более чувствительными.

Доработке подвергся амперметр Э8030, изначально рассчитанный на измерение переменного тока 20…50 А.

Для этого амперметр разбирают и с металлического основания снимают каркас с катушкой. Последняя намотана многослойной медной лентой и состоит из трёх витков. Вместо неё наматывают новую обмотку, которая должна содержать 37 витков жгута из свитых вместе десяти отрезков провода ПЭВ-2 0,27 или другого аналогичного (рис. 1). С такой катушкой амперметр будет измерять переменный ток 2…5 А (это значение выбрано, чтобы не изготавливать новую шкалу, но может быть и другим). При установке катушки на металлический каркас прибора не забудьте установить овальный металлический регулировочный рычаг (рис. 2,внизу справа).

Рис. 1. Новая обмотка катушки

Рис. 2. Овальный металлический регулировочный рычаг

Для калибровки прибора удобно применить понижающий трансформатор с габаритной мощностью от 90 В·А и вторичной обмоткой на 12 В. К ней подключают последовательную цепь, составленную из калибруемого прибора, образцового амперметра переменного тока и нагрузки, в качестве которой могут быть использованы лампы накаливания, мощные постоянные резисторы или реостат. У переделываемого амперметра середина шкалы соответствует значению около 3 А. Установив в цепи такой ток, переводят регулировочный рычаг в среднее положение и, отматывая поштучно витки с катушки, подводят стрелку амперметра к отметке шкалы 3 А. Добившись этого и увеличив ток в цепи до 5 А, перемещением регулировочного рычага устанавливают стрелку на соответствующую отметку шкалы. Обе регулировки частично взаимозависимы, поэтому их придётся повторить несколько раз. Для перемещения регулировочного рычага следует использовать немагнитный инструмент.

Закончив калибровку, выводы катушки максимально укорачивают и припаивают к контактным винтам. Готовую катушку необходимо пропитать лаком ХВ-784 или аналогичным. Вид амперметра в сборе показан на рис. 3.

Рис. 3. Вид амперметра в сборе

Такие измерители удобно применять для контроля работы различного оборудования в домашней мастерской, гараже. Например, можно вовремя отследить перегрузку в работе металло- и деревообрабатывающих станков.

Для переделки амперметров на больший ток число витков катушки пропорционально уменьшают, а суммарное сечение обмоточного провода увеличивают. Падение напряжения переменного тока на амперметре при переделке его на предел 5 А должно быть не более 0,3 В, т. е. рассеиваемая измерительной катушкой мощность не должна превышать 1,5 Вт. Иначе катушку следует перемотать проводом с большим сечением по меди. При эксплуатации таких и подобных амперметров следует учитывать, что они являются источником акустического шума, он тихий, но в ночное время в жилом помещении может быть заметен.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.

Дата публикации: 02.09.2015

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Амперметр переменного тока AD736 и ACS712

Опубликовал admin | Дата 19 ноября, 2018

В статье рассмотрена схема амперметра действующих (среднеквадратичных) значений переменного тока. Основой схемы является датчик тока (модуль)на основе микросхемы ACS712ELCTR-30A-T. Модуль за недорого можно приобрести на AliExpress. Этот модуль уже был использован в амперметре постоянного тока, схема которого была рассмотрена в статье «Амперметр на микросхеме ACS712». Максимально измеряемый ток амперметром равен тридцати амперам. Схема амперметра приведена на рисунке 1.

В качестве индикатора в амперметре применена измерительная головка с током полного отклонения стрелки сто микроампер с гасящим резистором R6.

Работа схемы

При подаче на вывод 1 микросхемы стабилизатора DA2 LM7805 напряжения питания минимум 7,5 В на ее выходе 3 должно появиться напряжение 5 вольт. Это напряжение необходимо для питания микросхем измерительной части устройства – DA3, DA4, DA5. Микросхема DA3 является преобразователем переменного входного напряжения в постоянное напряжение, равное по величине действующему значению переменного на входе. Микросхема DA4 – усилитель выходного сигнала для измерительной головки и он же является масштабирующим усилителем. Микросхема DA5 – конвертор положительного напряжения +5 вольт в отрицательное напряжение -5 вольт. Отрицательное напряжение необходимо для нормальной работы микросхемы DA3. ОУ DA4 в принципе может работать и с однополярным источником питания, но тогда будет большая нелинейность в показаниях при малых измеряемых токах.

При прохождении переменного тока нагрузки через датчик на его выходе появляется переменное напряжение пропорциональное этому току. Для датчика с микросхемой ACS712ELCTR-30A-T коэффициент преобразования тока в напряжение равен 66мВ/А. Таким образом, при тридцати амперах тока нагрузки на выходе мы получим 66мВ х 30А = 1980мВ = 1,98В. А максимальное входное напряжение микросхемы AD736 равно 0,2В. Поэтому в схему введен резистивный делитель, состоящий из R1 и R2, с коэффициентом деления 10 : 1. С выхода DA3, вывод 6, сигнал подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DA4 – LM358N. На его выходе стоит конденсатор фильтра С9. Коэффициент передачи данного усилителя зависит от соотношения резисторов R3 и R5. Регулируют данный коэффициент с помощью резистора R3. С выхода усилителя сигнал подается на вольтметр, состоящий из измерительной головки и добавочного сопротивления R6. Теперь немного посчитаем. При токе нагрузки, равному 30А, на выходе усилителя у нас должно быть 3 вольта. Шкала прибора в этом случае будет от нуля до тридцати. Значит, рассчитаем гасящий резистор на это напряжение.

У меня в распоряжении измерительная головка на 100мкА с сопротивление рамки 1200 Ом. Rдоб = (3В – 0,0001А х 1200 Ом) / 0,0001А = 28800 Ом ≈ 30кОм. Для моей головки R6 будет равен 30кОм. Как нарисовать новую шкалу к данному амперметру, можно узнать из статьи «Самодельная шкала приборов».

Настройка прибора

Для настройки данного амперметра нам потребуется контрольный амперметр действующих значений переменного тока или мультиметр, имеющий амперметр переменного тока с функцией RMS. Я пользуюсь UT71D. И так, включаем контрольный амперметр и наш амперметр, например, в цепь чайника скоропостижного разогрева. У них мощность до двух киловатт, для настройки как раз подойдет. Так, сперва прикинем, что у нас будет с уровнями сигнала. С чайником в 2 кВт в цепи протечет ток = 2000Вт/220В ≈ 9А. На выходе ACS712 мы будем иметь = 66мВ/А х 9А = 0,6В. После делителя, на входе DA3, у нас должно быть переменное действующее (RMS)напряжение 0,06В . На выходе DA3 должно быть постоянное напряжение такого же значения – 0,06В. Это входное напряжение для масштабирующего усилителя DA4. На выходе этого усилителя мы должны иметь уже 0,9В. Это будет соответствовать девяти делениям нашей шкалы. Таким образом, коэффициент усиления ОУ должен быть равен 0,9/0,06 = 15. Таким образом, резистор R3 должен иметь значение в районе = 100кОм /15 = 6,66кОм. По уровням у нас все сошлось, теперь резистором R3 точно выставляем значение измеряемого тока в соответствии с показаниями контрольного амперметра.

Вместо модуля с микросхемой ACS712ELCTR-30A-T можно применить другие модули с микросхемами, рассчитанными на тока 5 и 20А при неизменной принципиальной схеме. Соответствующие коэффициенты преобразования для этих микросхем составляют 185 мВ/А, 100 мА/A. Все уровни и соотношения вы уже знаете, поэтому, я думаю, ни каких сложностей возникнуть не должно.

В качестве блока питания можно использовать любой маломощный БП. Можно использовать зарядное от телефона с выходным напряжение не менее 7,5 вольт. Так как измеряемая цепь имеет гальваническую развязку с измерительной частью амперметра, то можно применить и бестрансформаторный блок питания.

Успехов, удачи. К.В.Ю.

Скачать “Амперметр-переменного-тока-AD736-и-ACS712-1” Амперметр-переменного-тока-AD736-и-ACS712-1.rar – Загружено 144 раза – 79 KB

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:633

www.kondratev-v.ru

No related posts.