Ebben a cikkben megtanuljuk, hogyan építsünk fel egy egyszerű AC ampermérő áramkört, amely alkalmas háztartási 220 V-os vagy 120 V-os készülékek áramfelvételének ellenőrzésére.
A magas havi rezsiszámlák fő oka a nagyméretű elektromos berendezések, például hűtőszekrények, mosó- és szárítógépek, mosogatógépek stb. használata. Ezek a korábban élvonalbeli és energiahatékony készülékek az életkor előrehaladtával egyre több energiát fogyasztanak.
Az elektromos kiadások megtakarításának egyik módja a nagyméretű készülékek ritkábban történő használata. Előfordulhat azonban, hogy a készülékek, például hűtőszekrények és fagyasztók időszakos használata nem egyszerűen elfogadható.
Ahhoz, hogy megtudja, mely készülékek felelősek a magas villanyszámlákért, természetesen a megbízható multimétert választja. De rájössz, hogy a mérő váltóáramának tartománya néhány milliamperre korlátozódik.
Mivel nagy teljesítményű ellenállásokra van szükség az AC erősítő mérésének megvalósításához, a kisebb multimétereket nem arra tervezték, hogy nagy mennyiségű áramot érzékeljenek.
Figyelmeztetés: Az alább ismertetett áramkör nincs leválasztva a váltakozó áramú hálózatról, ezért fedetlen és bekapcsolt állapotban rendkívül veszélyes megérinteni. A berendezés használata vagy tesztelése során szigorúan ajánlott a megfelelő elővigyázatosság.
Áramkör leírása
A fenti ábra egy alapvető ampermérő áramkört ábrázol. Ezen az áramkörön belül egy ellenállás (R) sorba van kötve a terheléssel. A soros ellenállást mindig sorba kell kötni a terheléssel, és el kell fogadnia a rá szállított összes áramot.
Ohm törvénye szerint feszültségesés jön létre, amikor áram folyik át egy ellenálláson. Ez az ellenálláson kialakuló feszültségesés pontosan arányos a rajta átfolyó árammal. Most ne feledje, hogy minden voltmérő, beleértve a váltakozó áramúakat is, csak DC-ben jeleníti meg az értékeket.
Ez azt jelenti, hogy mielőtt a bemeneti váltóáramú jelet a DC-mérőhöz lehetne táplálni, egyenárammá kell egyenirányítani, hogy az ampermérő le tudja olvasni. A rajta átfolyó áram tisztességes ábrázolásához a soros ellenállásnak kellően csökkentenie kell a feszültséget.
Ezenkívül a soros ellenállás névleges teljesítményének a lehető legkisebbnek kell lennie. Ezenkívül az ellenállás értékének elég kicsinek kell lennie ahhoz, hogy a feszültség nagy része a tényleges terhelésen keresztül jusson el.
Az ellenállás értékének kiszámítása
Szemléltetésképpen képzeljük el, hogy az áramkörünk 'R' soros ellenállása 1 ohm, az 'I' áram pedig 1 amper, amely a terhelésen keresztül folyik. A feszültségesés (E) az ellenálláson Ohm törvénye szerint a következő:
- E = I x R = 1 (amper) x 1 (ohm) = 1 (volt)
- Ohm teljesítménytörvényét (P = I x E) használva a következőket kapjuk:
- P=1 x 1=1 watt
- A fenti számításból feltételezhetjük, hogy ha 220 V-os, 1 amperes terhelést használunk, akkor egy 1 Ohm-os soros ellenállás 1 V körül esne rajta.
Most tegyük fel, ha a terhelés egy 500 wattos hűtőszekrény, 220 V tápfeszültséggel.
Ebben a helyzetben az ellenálláson áthaladó áram 500 / 200 = 2,27 amper lenne
Az Ohm-törvény megoldásával ismét kiszámíthatjuk az ellenállás értékét, hogy optimális 1 V-os esést kapjunk rajta.
- E = I x R
- 1 = 2,27 x R
- R = 1 / 2,27 = 0,44 ohm,
- watt vagy az ellenállás teljesítménye P = 1 x 2,27 = 2,27 watt vagy egyszerűen 3 watt.
Van azonban egy probléma. Mivel az áramkörünk egy híd-egyenirányítót használ az ellenálláson lévő váltakozó feszültség egyenáramú potenciállá alakítására, mindig két diódánk van sorba kapcsolva minden AC ciklushoz. Most, mivel minden dióda 0,6 V-ot veszít, összesen 0,6 + 0,6 = 1,2 V esne ezeken a diódákon.
Ezért ahhoz, hogy effektív 1 V feszültséget érjen el a mérőn, az ellenállásnak képesnek kell lennie 1 + 1,2 = 2,2 V potenciálcsökkenésre.
Visszatérve korábbi számításunkhoz, a soros ellenállás értéke egy 500 wattos készüléknél most a következő lenne:
- R = 2,2 / 2,27 = 0,96 Ohm.
- Teljesítmény = 2,2 x 2,27 = 4,99 watt vagy egyszerűen 5 watt.
Ez azt jelenti, hogy az 500 wattos készüléken áthaladó áram méréséhez az AC ampermérő áramkörünkben lévő soros ellenállást 0,96 ohmra és 5 wattra kell besorolni.
Alkatrész lista
Az alábbiakban felsoroljuk az egyszerű AC ampermérő áramkör felépítéséhez szükséges alkatrészeket:
- Ellenállás 1 Ohm 5 watt = 1 sz
- 1N5408 dióda = 4 sz
- Kétbemenetes csatlakozó = 1 sz
- 1 V FSD mozgó tekercs mérő = 1 sz
- 3 tűs aljzat a terheléshez = A diagramban szereplő R(terhelés) helyettesíthető egy 3 tűs csatlakozóaljzattal a kívánt terhelésnél.
