Как подключить амперметр и вольтметр в машине? это действительно интересно

Во время вождения за рулём автомобилист получает всю информацию от приборов, расположенных за рулём. Эти сведения помогают определить текущее состояние узлов и систем транспортного средства.

Не во всех машинах установлен амперметр, но его актуальные показания являются отличным дополнением к диагностике электрической системы. Некоторые автовладельцы самостоятельно монтируют данный прибор, выводя его табло на приборную панель.

Зачем амперметр в машине

Подключенный в электрическую сеть автомобиля амперметр показывает силу тока, направленную на заряд аккумулятора, и в большей степени даёт информацию о состоянии заряда батареи. По шкале легко понять косвенные сигналы, которые посылает бортовая сеть. В результате легко считать следующие параметры:

  • Степень разряженности батареи. Показатель способен изменяться в зависимости от влияния внешних факторов. Данная информация помогает ориентироваться водителю в том, сколько сможет автономно работать АКБ.
  • Процесс зарядки батареи. Скорость и качество зависит от разных процессов, включая окружающую температуру, первоначальный заряд источника питания, манеру езды.
  • Состояние генератора. От характеристик прибора зависит прогресс зарядки и работоспособность во время езды.
  • Потребление тока. Благодаря амперметру удаётся узнать расход тока на потребителей в конкретный момент.
  • Текущая мощность генератора. Установленный прибор подсказывает, достаточно ли мощности для обеспечения нагрузки. Это актуально для машин, в которых вмонтирована дополнительная электроаппаратура, например, встроены нештатные аудиосистемы.
  • Просто высчитать реальную потребительскую мощность. Для каждого прибора несложно определить уровень мощности, умножив получаемую силу тока на напряжение. Это позволит определить время автономной работы АКБ для разных потребителей.

Если подключать приборы классического образца, то автомобилист будет получать все перечисленные сведения. Когда автовладелец включает в сеть модель амперметра нового поколения, то, кроме основных сведений, водителю будут предоставляться данные в расширенном формате, более информативно.

Выбор амперметра для автомобиля

Современные автомагазины представляют разные модели диагностических приборов. Большинство из них предлагаются по цене 200-400 рублей. Однако такие аппараты рассчитаны на невысокие значения тока и быстро выходят из строя. Рекомендуем отдавать предпочтение более качественным и дорогим моделям, которые оснащены шунтами из манганина либо его аналогов. Это позволяет измерителю не менять сопротивление при нагреве.

Читайте также:  Инерционный выключатель бензонасоса — что это и где его искать

В процессе выбора важно уделять внимание основным критериям:

  • Максимальный ток шунта. Производители амперметров подбирают шунты под каждую модель амперметров.
  • Предельный ток. Автомобильный измеритель обязан определять силу тока до 100 Ампер, когда производитель не гарантирует данного значения, то его не нужно покупать. Не нужно брать аппараты, в которых по шкале максимум достигает 300 Ампер, так как в этой ситуации для небольших значений существенно теряется точность.
  • Направление измерения. Этот критерий оказывает влияние на подключение в цепь. Необходимо уделять внимание моделям, у которых ток меряется в разных направлениях.
  • Полярность. Бюджетные приборы могут подключаться лишь на один кабель (плюсовой или минусовой). В более дорогих аналогах полярность не имеет значения.
  • Класс точности. Данный критерий сказывается на стоимости, но переплачивать за то, чтобы демонстрировались значения до сотых долей Ампера, не стоит. Выбор нужно остановить на средней ценовой категории.

Способы подключения амперметра в автомобиле

На практике встречаются три варианта установки. В каждом случае используется своя схема оптимального подключения нештатного амперметра в электрическую цепь автомобиля. Перед проведением монтажных работ необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией и характеристиками.

Подключенный амперметр в цепи с генератором и АКБ должен решать поставленные задачи.

Для первого варианта подключения в схему «Генератор-АКБ» потребуется популярный амперметр с плюсовой полярностью. Этот прибор сможет мониторить ток, направляемый к батарее от генератора. Недостатком схемы является невозможность получения показания о разряде АКБ.

Подключение амперметра осуществляется по такому алгоритму:

  • откидываем провод, подключенный к плюсовой клемме;
  • в образовавшийся разрыв подключается, согласно полярности, шунт;
  • на концы шунта подводится провода амперметра;
  • подводим для питания бортовое напряжение.

Все неизолированные участки заливаем изоляцией, чтобы избежать возможного короткого напряжения. Иногда разрыв по такой схеме делается непосредственно около АКБ.

Читайте также:  Особенность откручивания заржавевшей гайки или болта

Второй схемой является вариант «АКБ-Потребители». Её используют реже, так как подключить амперметр по ней будет немного сложнее, а также потребуется амперметр, работающий в двух направлениях. Применяется шунт для плюсовой схемы.

Алгоритм соединения следующий:

  • от плюсового контакта АКБ откидываем все провода, кроме того, который ведёт к стартеру;
  • в образовавшийся разрыв цепи подсоединяем шунт по установленной производителем полярности;
  • далее соединяем проводку измерителя силы тока с шунтом;
  • к бортовой сети подсоединяем амперметр;
  • изолируем соединения.

Использование в схеме двустороннего прибора позволит получать больше информации о токе. Если вмонтировать таким образом одностороннюю модель, то часть данных будет теряться.

Третьим способом подключения амперметра в цепь с АКБ является монтаж измерителя на минусовую клемму. Этот вариант доступен лишь в том случае, если модель измерителя силы тока поддерживает подобный функционал.

Наибольший риск выхода из строя амперметра возникает при запуске двигателя.

Используется индикатор, к которому подводится отдельное электропитание. Приводим пошаговую инструкцию для установки:

  • откидываем минусовую клемму;
  • в образовавшийся разрыв цепи монтируем шунт;
  • в комплектах с моделями амперметров идут специальные размыкатели;
  • на слаботочные контакты подкидываем проводку от амперметра;
  • благодаря DC-DC интерфейсу подключаем питание измерителю;
  • на финальной стадии открытые контакты закрываем изоляцией.

Стоит учитывать, что не во всех комплектах присутствует размыкатель. Иногда его можно купить отдельно. Подбирать такое дополнение необходимо с такими характеристиками, чтобы выдерживалось напряжение.

Приборы для измерения силы тока

Амперметр – это устройство для определения силы как постоянного, так и переменного тока в электрической цепи. Исходя из предназначения приборов для определенных величин тока, различают амперметры, миллиамперметры и микроамперметры.

В зависимости от принципа действия и особенностей применения, различают следующие виды амперметров. Рассмотрим детально их специфику и основные параметры:

  • аналоговые амперметры, в которых предусмотрена магнитоэлектрическая система. Они производятся на базе катушки из тонкой проволоки, вращающейся между магнитными полюсами. В процессе прохода тока через катушку она фиксируется под воздействием вращающего момента, значение которого пропорционально величине тока. В устройстве предусмотрена специальная пружина, которая препятствует повороту катушки, а упругость пружины пропорциональна углу вращения. При установлении баланса данные моменты выравниваются, а стрелка устанавливается на значении, пропорциональном величине тока на данный момент.

Преимуществом аналоговых приборов является то, что нет необходимости в обеспечении независимого питания для определения результата, поскольку в процессе измерения используется питание непосредственно электроцепи, которая замеряется. Также плюсом выступает повышенная чувствительность. Среди минусов следует назвать длительное время для фиксации стрелки в устойчивом положении.

image

  • электромагнитные – разработаны в виде механизмов с зафиксированной катушкой, по которой проходит ток. Также предусмотрено несколько сердечников на оси. Приборы предназначены для фиксации измерительными щупами постоянного тока. Элементами устройств являются измеритель и шкала с промаркированными делениями.

Несомненными плюсами такого типа приборов является возможность измерения силы переменного и постоянного тока, а также удобство использования. Недостатками считаются низкая чувствительность, вследствие чего они используются в сферах, где нет необходимости в сверхточных показателях;

  • электродинамические приборы – их принцип действия базируется на взаимодействии магнитных полей напряжения, протекающего по зафиксированной и вращающейся катушками. В устройствах применяется одновременное и попеременное включение катушек, использоваться прибор может при повышенных частотах до 200 Гц. Приборы обладают чувствительностью к посторонним магнитным полям, поэтому измерения не отличаются высокой точностью, причем замеры рекомендуется проводить в отдалении от прочих источников магнитного поля;
  • ферродинамические – являются одними из наиболее современных и используемых типов амперметров, поскольку практически не реагируют на прочие магнитные поля и отличаются прочностью. Элементами устройства выступают замкнутый магнитопроводник из ферромагнитного материала, сердечник в основании и зафиксированная катушка. Основная сфера использования приборов такого вида – оборона и комплексы обеспечения безопасности, поскольку они обеспечивают высокую точность полученного результата измерений;
  • цифровые амперметры – современные модернизированные устройства, имеющие высокую популярность благодаря удобству использования и точности показателей. Благодаря устойчивости цифрового мультиметра к внешним условиям, температуре и изменениям давления, его можно использовать в условиях вибрации и тряски. Также они подлежат использованию в горизонтальном и вертикальном положениях, что не отражается на точности результата.

image

Полученные данные в цифровом виде позволяют отслеживать и контролировать показатели автоматически даже при отсутствии оператора.

Разбираясь в вопросе, для чего нужен прибор амперметр, следует отметить, что его ключевой и единственной функцией является измерение силы постоянного и переменного тока на конкретном участке электрической цепи. На основании полученных данных можно делать научные выводы, а на практике приборы применяются для повышения эффективности и производительности различных устройств на основании полученных данных.

Амперметры широко используются на промышленных предприятиях, осуществляющих выработку и распределение электро- и тепловой энергии. Также предназначение прибора немаловажно в сферах:

  • электролаборатории;
  • автомобилестроительная отрасль;
  • точные науки;
  • строительная сфера.

Также приборы широко используются в быту. К примеру, специалисты, занимающиеся ремонтом автомобилей, замеряют при помощи амперметра значения электропотребления различных устройств.

Когда был изобретен амперметр?

Первые попытки измерения силы электротока были осуществлены в начале XIX века. В то время к проводнику, через который протекал электрический ток, подносили обычный компас. Судить о величине электротока позволяла величина угла отклонения магнитной стрелки.

Конструктивные особенности

Существует несколько видов приборов, которые конструктивно отличаются друг от друга. Служат они для измерения переменного и постоянного тока. По своему принципу действия амперметры бывают:

  • электромагнитными;
  • магнитоэлектрическими;
  • тепловыми;
  • электродинамическими;
  • детекторными;
  • индукционными;
  • фото- и термоэлектрическими.

Из всех видов наиболее точными считаются электромагнитные и магнитоэлектрические приборы. Основу магнитоэлектрических устройств составляет постоянный магнит. При прохождении тока через обмотку рамки, между ним и магнитом создается крутящий момент.

С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале амперметра и показывает значение силы тока. В электродинамическом приборе основными деталями считаются подвижная и неподвижная катушки. Они могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно.

Проходящие через них токи взаимодействуют между собой, и подвижная катушка, соединенная со стрелкой, отклоняется. Если с помощью амперметра измеряется большая сила тока, то его соединяют через трансформатор.

Принцип работы

Первый прибор в начале XIX века изобрел Швейгер, но он тогда назывался гальванометром. Рисунок простейшего амперметра выглядит так. На оси кронштейна расположен якорь из стали со стрелкой. Эта конструкция расположена параллельно постоянному магниту, который воздействует на якорь и придает ему магнитные свойства.

Вдоль магнита и стрелки проходят силовые линии, что соответствует нулевому положению на шкале. Как только начнет проходить электрический ток по шине, то произойдет образование магнитного потока. Его силовые линии будут расположены перпендикулярно линиям постоянного магнита.

Под таким воздействием якорь будет стараться повернуться на 90°, а магнитный поток воспрепятствует его возвращению в исходное положение. От величины и направления тока, который проходит по шине, зависит взаимодействие магнитных потоков. Соответственно этой величине стрелка отклонится от нуля по шкале.

Схемы подключения амперметра

Рисунок — Схема прямого включения амперметра

Рисунок — Схема косвенного включения амперметра через шунт и трансформатор тока

Сфера применения амперметров

Приборы для измерения тока нашли применение в различных сферах. Их активно используют на крупных предприятиях, связанных с генерацией и распределением электрической, тепловой энергии. Также их используют в:

— электролабораториях;

— автомобилестроении;

— точных науках;

— строительстве.

Но не только средние и крупные предприятия используют этот прибор: они востребованы и среди обычных людей. Практически любой опытный автоэлектрик имеет в арсенале подобное устройство, позволяющее проводить замеры показателей электропотребления приборов, узлов автомобилей и пр.

Виды амперметров

Классифицировать устройства можно по способу индикации. Наиболее широко распространены аналоговые амперметры – с градуированной шкалой, по которой движется стрелка. Современные приборы имеют цифровой дисплей, на котором отображается значение величины тока.

Приборы со стрелочной головкой

Стрелочные амперметры постепенно исчезают. Они отличаются более сложным устройством, чем современные модели, и обладают ограниченной областью применения. Еще один недостаток – меньший срок работы из-за наличия большего количества механических деталей. При этом современные условия иногда требуют измерения меньших величин, чем требуется для отклонения стрелки даже на одно деление. Из-за этого стрелочные приборы приходится модифицировать усилителями сигнала.

Интересно. Долгое время эти приборы не имели аналогов – точность измерений была достаточно высокой. Однако развитие электротехнической промышленности позволило разработать более дешевые в изготовлении приборы.

Принцип действия стрелочной головки

Еще одна сложность при использовании стрелочного амперметра – принцип работы стрелки, отличающийся в разных системах измерения:

  1. Магнитоэлектрическая. Стрелка поворачивается по линейной шкале, пропорциональной силе тока. Вращающий момент задается током, проходящим через обмотку рамки.
  2. Электромагнитная. Стрелка закреплена на сердечнике из ферромагнита, который двигается внутри катушки.
  3. Электродинамическая. Используются две катушки с последовательным либо параллельным соединением. На подвижной – закреплена стрелка, поворачивающаяся от взаимодействия между токами катушек.

Во всех типах прибора используется корректор – специальный винт, соединенный с пружиной. Он необходим для установки стрелки в нулевое положение.

Игнорирование начальной регулировки может привести к неправильному отображению величины измеряемого тока, так как стартовое положение стрелки будет находиться левее нуля.

Приборы с цифровым индикатором

Цифровые устройства вытесняют аналоговые, благодаря ряду отличий:

  • простота изготовления – дешевле производить, легче собрать самостоятельно;
  • возможность измерения меньших величин;
  • отсутствие износа подвижных частей – дольше служат, не требуют замены элементов;
  • наглядная и удобная индикация;
  • меньший вес.

Переход к цифровому исполнению позволил шире применять приборы в быту. Они проще в использовании – вертикальное и горизонтальное расположение не влияет на работу. Также они лучше защищены от внешних воздействий, например, механических ударов по корпусу.

Магнитоэлектрические амперметры

Устройства, реагирующие на магнитные явления (магнитоэлектрические) применяют для того, чтобы замерить токи очень маленьких значений в цепях с постоянным током. Внутри них нет ничего лишнего, кроме катушки, подсоединенной к ней стрелки и шкалы с делениями.

Термоэлектрические амперметры

Используют для измерения переменного тока с высокой частотой. Внутри прибора установлен нагревательный элемент (проводник с высоким сопротивлением) с термопарой. Из-за проходящего тока нагревается проводник, и термопара фиксирует величину. Из-за возникающего тепла отклоняется рамка со стрелкой на определенный угол.

Ферродинамические

Очень надежные приборы, которые обладают высокой прочностью и мало подвергаются воздействию магнитных полей, возникающих не в приборе. Такого рода амперметры устанавливают в автоматические контролирующие системы как самописцы.

Бывает так, что шкалы прибора недостаточно и необходимо увеличить значения, которые стоит замерить. Чтобы этого достичь используется шунтирование (проводник с высоким сопротивлением присоединяется параллельно прибору). Например, чтобы установить значение силы в сто ампер, а прибор рассчитан всего на десять, то присоединяют шунт, у которого значение сопротивления в девять раз ниже, чем у прибора.

На схемах принципиальных амперметры всегда обозначаются подобным образом:

Они сильно реагируют на сторонние магнитные поля и на перегрузки. Из-за этого в качестве измерителей используются редко.

Электромагнитные устройства

В отличие от магнитоэлектрических их можно применять и для сетей с переменным током, чаще всего в цепях промышленного назначения с частотой в пятьдесят герц. Электромагнитным амперметром можно пользоваться для замеров в цепях с большой силой тока.

Как подключить амперметр

Амперметр необходимо подключать в строгой последовательности – он располагается между источником электропитания и нагрузкой. Для проведения правильных измерений необходимо четко знать тип напряжения в источнике электропитания – постоянный или переменный ток. Использовать необходимо только соответствующий для конкретного типа тока прибор.

Разъясним детально, как необходимо подключить амперметр, чтобы получить точные и корректные показатели тока:

  • требуется выбрать необходимый шунт, максимальный ток которого ниже тока, который нужно замерять;
  • затем амперметр подключается к шунтам специальными гайками, расположенными на самом амперметре;
  • подключение амперметра осуществляется только после обесточивания измеряемого прибора посредством разрыва электрической цепи;
  • включите амперметр в цепь с шунтом;
  • соедините элементы правильно, чтобы обеспечить четкое соблюдение полярности для корректного отображения данных;
  • подключите электропитание, после чего можно считывать результаты на амперметре.

В качестве мер предосторожности отметим, что ни при каких обстоятельствах не следует подключать амперметр в розетку без какой-либо нагрузки. Поскольку устройство обладает небольшим входным сопротивлением, при подключении без нагрузки он просто сгорит.

Сферы применения амперметров включает как крупные промышленные предприятия по выработке и распределению электроэнергии, так и строительство, автомобилестроение, наука. Также они применяются в бытовой сфере среди владельцев автомобилей для проведения самостоятельных измерений автомобильных приборов.

Источники

  • https://odinelectric.ru/wiring/tools/chto-takoe-ampermetr
  • https://www.meratest.ru/articles/shto_takoe_ampermetr/
  • https://rusenergetics.ru/praktika/princip-dejstviya-ampermetra
  • https://pue8.ru/elektrotekhnik/813-ampermetr-naznachenie-skhemy-podklyucheniya-primenenie-tipy.html
  • https://amperof.ru/instrument/ampermetr-ustrojstvo-pribora.html
  • https://principraboty.ru/princip-raboty-ampermetra/
  • https://ElectroInfo.net/instrumentarij/ustrojstvo-ampermetra-i-princip-ego-dejstvija.html

Электрические цепи присутствуют во всех сферах и отраслях жизни современного человека. Стоит прекратить подачу тока и ее качество значительно ухудшится, с разных сторон возникнет масса серьезных опасностей. Чтобы постоянно регулировать исправную работу электросети, необходимо знать, как подключается амперметр. Этим прибором измеряется сила тока.

Содержание

Общие сведения о приборе

Законы электрической цепи преподаются в учебных заведениях. Каждому подростку известны нюансы про направленное движение заряженных частиц. Оно представлено перемещением электронов по проводнику и называется электричеством. Если рассматривать практическую сторону, любое перемещение чего-либо в природе (воздушные массы, заряды, вода в реке) может приносить пользу человечеству.

Нужно только определиться с продолжительностью действия силы, ее направлением, мощностью.

На основании этого создаются различные устройства, просчитывающие и измеряющие всевозможные величины. Например, чтобы иметь подробное представление про ток, стоит воспользоваться амперметром. Прибор без труда определяет численность заряженных частиц, которые пересекают установленное в проводнике сечение за определенный период (единицу) времени, что и является силой тока.

Понятие и виды амперметра

Приспособление подходит для определения силы тока в любой действующей электросети. Предмет легко узнаваем по имеющейся латинской литере «А». Схема подключения амперметра предельно проста. Нужно только определиться с величиной тока, начинающейся миллиамперами.

Также приборы подразделены на те, что рассчитаны на определенную мощность, и универсальные с изменяющимся пределом измерения. Стоит отметить, что для работы с переменным и постоянным током задействуются разные виды амперметров. Они также различны по принципу устройства:

  • магнитоэлектрические;
  • индукционные;
  • в электромагнитном исполнении;
  • тепловые;
  • в виде электродинамической системы;
  • детекторного типа;
  • термоэлектрические;
  • фотоэлектрические.

Схема включения амперметра магнитоэлектрического типа предельно проста. Она дает возможность узнать силу тока в сети, запитанной постоянным напряжением. С переменными показателями уместнее работать при помощи индукционных, детекторных устройств.

Иные приспособления обычно являются универсальными в применении. Особенность агрегатов в магнитоэлектрическом и электродинамическом исполнении заключается в максимальной их точности и высокой чувствительности.

Подключение к цепи

Чтобы понять, как подключить амперметр любой сложности, нужно знать, что он включается последовательно нагрузке. В таком случае через прибор пройдет ток, аналогичный электричеству в измеряемой сети.

Устройства специально изготавливаются с незначительным входным сопротивлением. Так предотвращается сильное влияние на ток, ему оказывается минимальное препятствие. Следует помнить, что при неверном подключении, когда амперметр соединяется параллельно нагрузке, ток будет направлен через описываемый агрегат, а именно сработает правило наименьшего сопротивления. В таких ситуациях на практике измерители тока попросту выходят из строя.

Перед покупкой амперметра нужно знать, с какой силой он будет работать, — постоянной или переменной. Определившись по маркировке на шкале с выбором прибора, на нем рекомендуется выставить максимальную мощность, продумать правильное подсоединение к сети.

Далее с измерителя снимаются показатели. Когда они являются меньшими в сравнении с выставленным пределом, а стрелка располагается в первой части градиента, ее следует переместить в другую сторону шкалы с обозначением максимально точных значений.

Определение постоянного тока

Подобный вид электричества проходит через различные электронные схемы. Ярким примером станут всевозможные зарядные устройства, блоки питания. Для ремонта таких приспособлений мастер должен знать и понимать, как подключается амперметр в цепь.

В бытовых условиях подобные знания не будут лишними. Они помогут человеку, не сильно увлекающемуся радиоэлектроникой, самостоятельно определить, к примеру, время, на которое хватит зарядки аккумулятора от фотоаппарата.

Для проведения эксперимента понадобится полностью заряженная батарея с номинальным напряжением, например, в 3,5 вольта. Также стоит запастись лампочкой аналогичного номинала для создания последовательной схемы:

  • батарея;
  • амперметр;
  • лампа.

Запись, обозначенная на измерительном приборе, фиксируется. Например, осветительное изделие потребляет электричество мощностью в 150 миллиампер, а аккумулятор имеет емкость в 1500 миллиампер-часов. Значит, последний должен функционировать на протяжении 10 часов, выдавая ток в 150 mA.

Измерение переменного электричества

Любые бытовые приборы, питающиеся от сети, показывают нагрузку, с которой они потребляют ток переменного типа. При рассмотрении вопросов использования энергии стоит помнить про понятие мощности, за которую и производится окончательная оплата в киловаттах. В таком случае амперметр выступает устройством для выполнения косвенных замеров. Таким способом определяется сила тока через стандартную формулу по закону Ома:

P=I*U, где:

  • U является напряжением;
  • I представляет силу тока;
  • Р указывает на рассчитанную мощность.

Бывают случаи, когда утрачивается информация, фиксируемая электрощитком. Для восстановления необходимых параметров и понадобится амперметр. Иногда при обслуживании масштабного здания отсутствует возможность контроля всех приборов, фиксирующих электричество. Проблема решается путем подсоединения усиленного амперметра на выход от щитка, снятия интересуемых замеров. Такие задачи разрешено выполнять только специально обученным людям.

Бесконтактный вариант замеров

Бывает так, что разрыв электроцепи без включения измерительного агрегата невозможен по техническим причинам. Узнать же значения тока необходимо, это касается работы с высоковольтными и обычными сетями. Схема подключения вольтметра, амперметра в таких случаях предполагает использование специальных токовых клещей, которые позволяют бесконтактно произвести интересуемые замеры.

Принцип действия такого приспособления базируется на том, что ток поступает на проводник, создавая тем самым определенное магнитное поле. Величины этих значений взаимозависимы. Замеряется напряженность в имеющемся поле, преобразуется по формуле, а на выходе получается реальный показатель силы, выражающейся в амперах.

Такой способ часто используется на практике из-за простоты, удобства и безопасности, отсутствия необходимости применять амперметр, думая, как ввести его в цепь. Например, клещи фиксируются на изолированном проводе любой цепи и зарядного устройства, после чего просто снимаются нужные показатели. Существенный недостаток — их высокая стоимость.

Амперметр является востребованным прибором при работе с электросетями. В домашних условиях он приносит не меньше пользы. Применение же такого агрегата предельно просто и незамысловато.

imageВ статье представлены рабочие электрические схемы цифровых вольтметра и амперметра, а также схемы их подключения, что позволит создать, подключить и наладить приборы самостоятельно. –> Содержание статьи:

  1. Микросхема СА3162Е для вольтметра и амперметра
  2. Принципиальная схема вольтметра
  3. Принципиальная схема амперметра
  4. Схема подключения
  5. Рекомендации по подбору комплектующих
  6. Налаживание цифрового вольтметра и амперметра
  7. Видео о создании

Сегодня мы рассмотрим несложные электрические схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр показывает ток через нагрузку. В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас используются цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Микросхема СА3162Е для цифровых вольтметра и амперметра

Существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, микросхема СА3162Е 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 также, 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

imageПринципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2 Выше можно увидеть электрическую схему 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. 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

imageПринципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2 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. 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. Также, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный 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 150 mA. Подключение прибора На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике. –> –>

Схема подключения вольтметра и амперметра в лабораторном источнике

Ниже отражена схема подключения измерителей в лабораторном источнике: imageСхема подключения измерителей в лабораторном источнике Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах

Рекомендации по подбору комплектующих для монтажа вольтметра и амперметра

Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов нам известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги. 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 цифрового вольтметра и амперметра

В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, а 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 нам показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора. Таким же образом можно сделать и автомобильный вольтметр: imageСамодельный автомобильный вольтметр на микросхемах От первой схемы эта отличается только входом и схемой питания. Такой 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 первой схеме, 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. Видео о создании цифрового вольтметра своими руками: –>

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий