Как подсоединить амперметр в зарядном устройстве. Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока Подключение амперметра постоянного тока в зарядном устройстве

В амперметрах ток, проходящий по прибору, создает вращающий момент, вызывающий отклонение его подвижной части на угол, зависящий от этого тока. По этому углу отклонения определяют величину тока амперметра.

Для того, чтобы амперметром измерить ток в каком-то приемнике энергии, необходимо амперметр соединить последовательно с приемником с тем, чтобы ток приемника и амперметра был один и тот же. Сопротивление амперметра должно быть мало по сравнению с сопротивлением приемника энергии, последовательно с которым он включен, с тем, чтобы его включение практически не влияло на величину тока приемника (на режим работы цепи). Таким образом, сопротивление амперметра должно быть малым и тем меньшим, чем больше его номинальный ток. Например, при номинальном токе 5 А сопротивление амперметра составляет r а= (0,008 - 0,4) ом. При малом сопротивлении амперметра мала и мощность потерь в нем.

Рис. 1. Схема включения амперметра и вольтметра

При номинальном токе амперметра 5 А мощность потерь P а = I а 2 r = (0,2 - 10) Ва . Напряжение, приложенное к зажимам вольтметра вызывает в его цепи ток. При постоянном ток зависит только от напряжения, т.е. Iv = F(Uv ). Этот ток, проходя но вольтметру, так же как и в амперметре, вызывает отклонение его подвижной части на угол, зависящий от тока. Та ким образом, каждому значению напряжения на зажимах вольтметр будут соответствовать вполне определенные значения тока и угла поворота подвижной части .

Для того чтобы по показанию вольтметра определить напряжение на зажимах приемника энергии или генератора, необходимо его зажимы соединить с зажимами вольтметра так, чтобы напряжение на приемнике (генераторе) было равно напряжению на вольтметре (рис. 1).

Сопротивление вольтметра должно быть большим по сравнению с сопротивлением приемника энергии (или генератора) с тем, чтобы его включение не влияло на измеряемое напряжение (на режим работы цепи).

Пример. К зажимам цепи с двумя последовательно соединительными приемниками (рис. 2), имеющими сопротивления r1 = 2000 ом и r2 = 1000 ом , приложено напряжение U =120 В.

Рис. 2. Схема включения вольтметра

При этом на первом приемнике напряжение U1 =80 В, а на втором U 2=40 В.

Если параллельно первому приемнику включить вольтметр с сопротивлением rv= 2000 ом для измерения напряжения на его зажимах, то напряжение как на первом, так и на втором приемниках будет иметь значение U " 1 = U " 2 =60 В.

Таким образом, включение вольтметра вызвало изменение напряжения на первом приемнике с U1= 80 В до U " 1 = 60 В , т. е. погрешность в измерении напряжения, обусловленная включением вольтметра равна ((60 В - 80 В)/80 В) х 100% = -25%

Таким образом, сопротивление вольтметра должно быть большим и тем большим, чем больше его номинальное напряжение. При номинальном напряжении 100 В сопротивление вольтметра rv = (2000 - 50000) ом. Вследствие большого сопротивления вольтметра мала мощность потерь в нем .

При номинальном напряжении вольтметра 100 В мощность потерь Р v = (Uv 2 /rv ) Ва.

Из изложенного следует, что амперметр и вольтметр могут иметь измерительные механизмы одинакового устройства, отличающиеся только своими параметрами. Но амперметр и вольтметр различным образом включаются в измеряемую цепь и имеют разные внутренние (измерительные) схемы.

Для многих целей часто нужно применять вольтамперметр. Будь то лабораторный блок питания или зарядное устройство. В этой статье речь пойдет о довольно дешевом, но очень распространенном китайском вольтамперметре с маркировкой dsn-vc288. Этот довольно миниатюрный прибор может измерять напряжение от 0 до 100 Вольт и ток в диапазоне от 0 до 10 Ампер. Разрешение (шаг) по напряжению составляет 0.1 Вольт по току — 0.01 Ампер.

Подключается прибор просто: трех контактный разъем — это подача питания и подача измеряемого напряжения. Питание в диапазоне от 5 до 36 Вольт, а измеряемое напряжение собственно это то, которое будем замерять. Второй двух контактный разъем — предназначен для измерения тока включается в разрыв измеряемой цепи. Также на плате находятся два переменных резистора с обозначениями I_ADJ и V_ADJ. Это калибровка тока и напряжения соответственно.

Первое включение вольтамперметра dsn-vc288 выявило некоторые проблемы. Напряжение он измеряет отлично, а вот ток не очень. Измерения нестабильны цифры постоянно скачут, и что самое плохое нелинейность (калибруем при токе 100 мА, а при токе 1 А показания уплывают и чем дальше тем больше). Первым делом подозрения упали на шунт. Вместо него я взял несколько резисторов типоразмера 2512 и сопротивлением 0.02 Ом, и начал поочередно параллельно их впаивать, для подбора нужного сопротивления (кстати этим способом можно уменьшить верхний предел измерения по току, но увеличить точность на малых токах).

Но такая замена шунта не дала нужного эффекта — нелинейность сохранялась. И тогда на просторах интернета я обнаружил еще одну доработку этого вольтамперметра, которая заключалась в установке дополнительной перемычки (на фото видно куда и откуда она идет). Делать ее нужно проводом потолще.

У меня это провод сечением 0.75 мм, сложенный вдвое и обтянут термоусадкой. После этого показания тока вольтамперметра стали стабильны и линейны. С помощью подстроечного резистора я откалибровал ток, затем измерил получившееся его сопротивление и заменил его на сборку из двух постоянных резисторов. Это было сделано для того чтобы в будущем не приходилось снова калибровать прибор если настройка поплывет.

После таких доработок собрал вольтамперметр dsn-vc288. Теперь прибор готов к применению.

С измерительной системой связано слово «метр». Ток измеряется в амперах. Следовательно, амперметр – это инструмент, измеряющий силу тока. Чтобы получить корректные результаты и не повредить прибор, надо знать, как подключить амперметр к электроцепи.

Разновидности амперметров

Все устройства делятся на две разновидности: аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы:

1. Магнитоэлектрические. Постоянный магнит, расположенный в приборном корпусе, создает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем свободно движущейся катушки во время протекания по ней электрического тока, создавая крутящий момент. Отклонение стрелки, связанной с катушкой, соответствует количественному показателю тока. Прибор отличается высокой чувствительностью и точностью, однако рассчитан на контроль постоянного тока невысоких величин. Для расширения измерительного диапазона устанавливается шунт;
2. Электромагнитные. Состоят из стрелки, прикрепленной к магниту, размещенному внутри катушки. Когда ток течет через катушку, создается магнитное поле, вызывающее притяжение или отталкивание магнита, пропорциональное величине тока. Универсальные амперметры, которыми замеряют переменный ток промышленной частоты и постоянный ток;
3. Электродинамические. Имеют две катушки: фиксированную и мобильную, создающие магнитные поля. Реакция между этими полями обеспечивает отклоняющий момент подвижной системы, компенсирующийся спиральными пружинами. Используют в электроцепях переменного тока, работающих на частоте 50-200 Гц, и постоянного тока;
4. Термоэлектрические. Основаны на принципе, что все проводники расширяются при нагревании. Это расширение соответствует выделившейся энергии, которая, в свою очередь, пропорциональна квадрату тока, независимо от его направления и природы. Ток проходит через резистор, находящийся в контакте с термопарой, соединенной со стрелкой амперметра. Этот косвенный метод в основном применяется с целью замеров высокочастотного тока;
5. Ферродинамические. Принципом действия похожи на электродинамические системы, но подвижная катушка размещается внутри магнитопровода из ферромагнитных материалов, на котором находятся стационарные катушки. Благодаря этому создается сильное магнитное поле, повышающее чувствительность прибора и его невосприимчивость к сторонним полям.

Технологические достижения обеспечили создание цифровых амперметров с большой универсальностью и производительностью. С цифровыми приборами устраняются ошибки считывания, так как показания визуализируются цифрами. Поскольку механические части заменены электронными схемами, минимизируется износ.

Важно! Качество цифрового прибора зависит от качества используемых схем.

Два из наиболее широко используемых портативных приборов: мультиметр и токоизмерительные клещи. Они доступны в аналоговых и цифровых версиях, но последние сейчас более распространены. Токоизмерительные клещи очень полезны, так как мгновенно измеряют ток без разрывания цепи. Эти приборы управляются магнитным полем, возникающим вокруг провода с протекающим током, в них нет катушек, которые могли бы сгореть.

Способы подключения амперметра

Основная особенность прибора заключается в том, что он должен обладать маленьким сопротивлением. Это нужно для обеспечения незначительного падения напряжения на нем. Для идеального замера прибор должен иметь нулевое внутреннее сопротивление, но это недостижимо. Подключение амперметра в цепь производится последовательно, в отличие от вольтметра. Если подключить его параллельно источнику питания, ток пойдет фактически короткозамкнутым путем и может повредить прибор.

Схема подключения амперметра может быть прямой и косвенной. При прямой схеме прибор непосредственно подключается в цепь между источником питания и нагрузкой.

Косвенная схема реализуется двумя способами:

1. Установка шунта параллельно амперметру, когда почти весь ток пропускается через шунт, обладающий небольшим сопротивлением, а на катушку прибора попадает незначительная его часть. Соотношение между токами и сопротивлениями шунта и прибора:

Iш/Iпр = Rпр/Rш.

Таким образом, применяя откалиброванные шунты можно расширить диапазон измеряемых токов;

1. Использование измерительных трансформаторов. Применяется для фиксации токов больших величин на электрооборудовании высокого напряжения. Ток в силовых электроцепях преобразуется посредством трансформаторов в маленькие величины (обычно это 5 А). К выводам вторичной обмотки подключаются измерительные приборы.

Важно! Выводы вторичной обмотки всегда замыкаются на резистор, а работа в разомкнутой цепи запрещается из-за того, что она может оказаться под фазным напряжением силовой цепи.

Последовательность подключения амперметра с шунтом

Схемы с трансформаторами тока применяются на энергопредприятиях. Для подключения амперметров в низковольтных цепях электрики-любители, как правило, используют схему с шунтами.

Последовательность шагов по сборке схемы:

1. Многие амперметры комплектуются откалиброванными шунтами. Необходимо знать приблизительный диапазон токов измерения. Зная ток, выбирается соответствующий шунт;
2. Закрепить шунт на контактных выводах амперметра;
3. Обесточить устройство, предназначенное для контроля тока;
4. Разомкнуть питающую электроцепь и включить в нее последовательно с нагрузкой (лампой, резистором и т. д.) амперметр с закрепленным на нем шунтирующим элементом, учитывая полярность прибора (для аналоговых устройств) и источника;
5. Подать напряжение и снять данные;
6. Вновь отключить питающий источник, отсоединить амперметр и восстановить нормальную схему;
7. Цена одного деления прибора определяется, исходя из значения тока, указанного на шунте.

В мультиметре шунты уже встроены в прибор. Нужно только поставить переключатель в нужный диапазон измерений. Делается это при снятом питании.

Важно! Если амперметр включается в цепь для определения зарядного тока между ЗУ и аккумулятором, то «плюс» ЗУ соединяется с «плюсом» амперметра, а «минус» амперметра с «плюсом» аккумулятора.

Подсоединение цифрового вольтамперметра

Существует интересный цифровой модуль для постоянного тока, совмещающий функции вольтметра и амперметра в одном устройстве. Вольтамперметрам под силу одновременно показывать и ток, и напряжение при правильном подсоединении.

Пример такого прибора – модель DSN – VS 288, состоит из:

• самого измерительного устройства;
• 2-проводного кабеля (вход и выход амперметра);
• 3-проводного кабеля (питание прибора и измерение напряжения).

Измеряемый диапазон ампервольтметра:

• от 0 до 100 В по напряжению,
• от 0 до 10 А по току.

Так как питающее напряжение прибора – 3,5-30 В, схема его включения различается:

1. При необходимости подсоединить прибор в цепь, напряжение которой лежит в пределах между 3,5 и 30 В, общее питание одновременно используется и для прибора. Черный провод 2-проводного кабеля идет к «минусу», красный – к нагрузке и от другого вывода нагрузки к «плюсу». На 3-проводном кабеле: желтый и красный – соединяются вместе на «плюсе» источника, а черный – остается свободным;
2. Если напряжение ИП больше или меньше диапазона питания прибора, то вольтамперметр надо подсоединить к индивидуальному ИП. Двухпроводный кабель подключается аналогично, у трехпроводного –красный и черный – идут на «плюс» и «минус» своего ИП, а желтый – на «плюс» основного ИП.

Каждый тип амперметра подключается по одному принципу, но с обязательным учетом количественного значения измеряемого тока и выбором для этого соответствующих приборов и приспособлений.

Видео

Очень часто начинающие радиолюбители задают один и тот же вопрос: — Как подключить универсальный китайский вольтметр амперметр к самодельному зарядному устройству или регулируемому блоку питания? В последнее время меня буквально заваливают вопросами, как подключить, куда подключить. Поэтому я решил написать специально отдельную статью, в которой подробно расскажу, как и каким образом подключить китайский вольтметр амперметр к зарядному устройству или самодельному регулируемому блоку питания.

На сегодняшний день существует две популярные китайские, универсальные модели вольтметров амперметров со встроенным шунтом, которые так любят покупать в Китае на АлиЭкспресс все без исключения начинающие и профессиональные радиолюбители.

Давайте детально рассмотрим две модели самых популярных вольтметров амперметров китайского производства.

Оба прибора имеют пять проводов для подключения к блоку питания. У первого слева три толстых провода (черный, синий, красный) и два тонких (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус. Толстые провода: Черный минус амперметра, синий выход амперметра, красный вход вольтметра.

Второй прибор также имеет пять проводов три тонких (черный, красный, желтый) и два толстых провода (черный, красный). Тонкие провода предназначены для питания прибора: красный плюс, черный минус, желтый вход вольтметра. Толстые провода: черный минус амперметра, красный выход амперметра.

В каждый китайский универсальный измерительный прибор (КУИП) встроен измерительный шунт для амперметра, а это большой плюс, потому, что не надо ничего «колхозить», сделано по принципу «поставил и забыл». В некоторых КУИПах шунт изогнутый буквой «М» и блестящий, мне достались экземпляры с медным «П» образным шунтом. Как я понял, на качество измерений форма и цвет шунта никак не влияет.

У приборов на плате имеются подстроечные SMD резисторы с помощью которых, есть возможность подкорректировать показания вольтметра и амперметра.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра первой модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.

Питание прибора осуществляется от отдельного источника питания в данном случае это пяти вольтовая зарядка от телефона, которую легко разместить в корпусе блока питания. Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4.5В прибор просто перестанет работать. Скорость вентилятора то же будет снижаться, но при низком напряжении радиаторы блока питания будут немного теплыми и ничего страшного не произойдет.

При выходном напряжении более 12В стабилизатор напряжения L7812CV включается в работу и тем самым поддерживает постоянное напряжение на вентиляторе не более 12В.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра амперметра второй модели к зарядному устройству из компьютерного блока питания.

С зарядным устройством из компьютерного блока питания все понятно. Давайте рассмотрим схему подключения китайского вольтметра амперметра первой модели к регулируемому блоку питания. В верхней части схемы изображен регулируемый блок питания с защитой от короткого замыкания, состоящий из диодного моста, конденсатора, стабилизатора напряжения LM317, транзистора MJE13009, переменного резистора и трех постоянных резисторов.

В нижней части схемы вентилятор и китайский вольтметр амперметр подключаются через стабилизатор напряжения L7812CV к выходу диодного моста параллельно конденсатору С1. Стабилизированное напряжение на вентиляторе и КУИПе не более 12В.

На этом рисунке изображена схема подключения китайского вольтметра амперметра второй модели к регулируемому блоку питания.

Многие радиолюбители предпочитают устанавливать в зарядные устройства и регулируемые блоки питания аналоговые китайские измерительные приборы (КИП) за многие годы не утратившие своей популярности. Поэтому предлагаю рассмотреть схему подключения классического стрелочного вольтметра и амперметра.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра со встроенным токоизмерительным шунтом.

Вольтметр подключается параллельно к источнику питания с соблюдением полярности. На приборе должны быть отметки плюс и минус. Амперметр обычно подключают в разрыв минусового провода после вольтметра. Так же можно подключить в разрыв плюсового провода на точность измерений способ подключения прибора никак не влияет. Главное условие, соблюдение полярности.

Иногда бывают амперметры без встроенного токоизмерительного шунта. Тогда шунт приходится покупать отдельно. Чтобы у вас не было дополнительных расходов, перед покупкой амперметра всегда уточняйте у продавца наличие шунта внутри прибора. Иногда стоимость отдельного шунта больше стоимости прибора со встроенным шунтом.

На этом рисунке изображена схема подключения вольтметра и амперметра с отдельным токоизмерительным шунтом к блоку питания.

Шунт всегда подключается параллельно амперметру. Без него прибор просто сгорит. Как подобрать шунт? Если прибор рассчитан на 10А, значит и шунт должен быть на 10А. На каждом шунте имеется маркировка указывающая на какую силу тока он рассчитан.

Ну вот и все, моя статья подошла к концу, у вас теперь есть новая пища для размышлений.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

При конструировании зарядных устройств для аккумуляторных батарей, и различных блоков питания, многие радиолюбители используют готовые вольтметры-амперметры китайского производства, которые без особого труда можно купить в интернете, например, на сайте Алиэкспресс. Причем стоимость таких готовых приборов очень даже привлекательна, и многие поставщики, вдобавок ко всему, осуществляют бесплатную доставку товара покупателю. Найдя наиболее выгодное предложение, мы заказали на пробу пару приборов марки WR-005, рассчитанных на измерение напряжения до 100 Вольт, и тока до 10 Ампер. Заказ пришел, с блоками все в порядке, механических повреждений нет, но ни паспорта, ни инструкции, описывающей подключение устройства, в комплекте не было. Это и послужило поводом для написания данной статьи, ведь, скорее всего, мы не одни, которые столкнулись с вопросами подключения WR-005 к цепям измерения.

Подобные измерительные приборы могут быть рассчитаны на иные параметры измерения, но в любом случае на плате вы будете иметь два разъема:

● Первый разъем имеет два тонких провода, обычно это красный и черный. Служат они для подачи питающего напряжения на измерительную схему. Напряжение питания имеет очень широкий диапазон, вы можете подать от 4 до 30 Вольт, красный провод – плюсовой, черный – минус. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться.
● Второй разъем трехпроводный, провода толстые, предназначены для подключения прибора к измерительным цепям. А вот с цветами проводов давайте разбираться.

Видать раньше выпускались индикаторы, в которых толстые провода имели цвет черный, красный и желтый, поэтому в интернете можно найти вот такую картинку:

В нашем случае данный разъем имеет синий, черный и красный провода, и черный провод находится в разъеме посередине, поэтому мы решили еще раз их перепроверить.

Как оказалось, глобально ничего не поменялось:

● Черный провод, как и в предыдущем варианте, это общий провод (COM);
● Красный провод – измерение напряжения;
● Синий провод - измерение тока.

Для тех, кто не совсем понял: черный толстый провод подключается на минус источника, красный на плюс (начнет показывать вольтметр), синий толстый провод подключается к нагрузке, а со второго конца нагрузки уходит на плюс источника (показывает амперметр).

По поводу шунта. В приборах до 10 Ампер шунт встроенный (впаян непосредственно в плату), свыше 10 Ампер, как правило, в комплекте должен быть внешний шунт, смотри снимки ниже:

Наш вариант прибора со встроенным шунтом:

Внешний шунт выглядит следующим образом:

Даже после правильного подключения нет гарантии того, что показания вольтметра и амперметра будут правильными, поэтому стоит проверить их с помощью, например, внешнего мультиметра. При необходимости можно подкорректировать показания с помощью подстроечных резисторов, расположенных на плате прибора WR-005.

Микросхема, на которой собран прибор, не имеет никаких опознавательных знаков, ну а принципиальная схема вот такая:

В заключение хочется сказать, что после подключения и опробования прибора, он показал себя с положительной стороны, качество сборки не плохое, погрешности показаний соответствуют заявленным поставщиком, то есть, погрешность по напряжению 0,1 Вольта, по току – 0,01 Ампера, ток потребления измерительной схемы не превышает 20 мА. Любая электроника с течением времени подвержена выходить из строя, поэтому на сколько долго будет нам служить данный вольтметр-амперметр - время покажет. Но, в принципе, за такие деньги, мы считаем, что WR-005 – достойное приобретение с быстрой установкой и подключением в устройствах, нуждающихся в выводе цифровой индикации показаний параметров тока и напряжения.

Если кому известна марка используемой в схеме прибора микросхемы, большая просьба написать в комментарии.