: Devredeki akım, voltajla doğru orantılı ve dirençle ters orantılıdır.

MEVCUT GÜÇ Bir elektrik akımının nicel bir özelliğidir; bir iletkenin kesitinden birim zaman başına akan elektrik miktarına eşit fiziksel bir miktardır. Amper cinsinden ölçülür.

Bir apartman dairesinde elektrik tesisatı için akım gücü büyük bir rol oynar, çünkü elektrik panelinden gelen ayrı bir hat için mümkün olan maksimum değere, iletkenin kesitine ve devre kesicinin maksimum akımının değerine bağlı olarak Elektrik kablosunun meydana gelmesi durumunda hasardan koruyan , bağlıdır.

Bu nedenle, kesit doğru seçilmemişse ve devre kesici, basitçe devre dışı bırakılacak ve daha güçlü olanla değiştirmek mümkün olmayacaktır.

Örneğin, 1,5 milimetre kare kesitli elektrik kablolarında en yaygın teller ve kablolar bakırdan veya 2,5 alüminyumdan yapılmıştır. Maksimum 16 Amper akım veya 3 buçuk kilovattan fazla olmayan bir güç bağlantısı için derecelendirilmişlerdir. Bu sınırları aşan güçlü elektrik tüketicilerini bağlarsanız, makineyi 25 A ile değiştirmek imkansızdır - elektrik kabloları dayanmaz ve 2,5 metrekarelik bir kesite sahip bir bakır kabloyu kaydırmanız gerekir. mm, maksimum 25 A akım için tasarlanmıştır.

Elektrik akımının gücünü ölçmek için birimler.

Amperlere ek olarak, genellikle bir elektrik akımının gücü kavramıyla karşılaşırız. Bu değer, akımın birim zaman başına yaptığı işi gösterir.

Güç, yapılan işin yapıldığı zamana oranına eşittir. Güç watt olarak ölçülür ve P harfi ile gösterilir. P = A x B formülü ile hesaplanır yani gücü bulmak için şebekenin voltaj değerini akım tüketimi ile çarpmak gerekir, buna bağlı elektrikli ev aletleri, ev aletleri, aydınlatma vb.

Elektrik tüketicilerinde, genellikle plakalarda veya pasaportta, akımı kolayca hesaplayabileceğinizi bilerek yalnızca güç tüketimi belirtilir. Örneğin, bir TV'nin güç tüketimi 110 watt'tır. Tüketilen akım miktarını bulmak için gücü voltaja böleriz. 220 Volt ve 0,5 A alıyoruz.
Ancak bunun maksimum değer olduğunu unutmayın, gerçekte daha az olabilir, çünkü düşük parlaklıkta ve diğer koşullar altında TV daha az enerji tüketecektir.

Elektrik akımını ölçmek için aletler.

Elektrikli ev aletleri, ev aletleri vb. için farklı modlarda çalışmayı dikkate alarak gerçek güç tüketimini bulmak için - elektrik ölçüm cihazlarına ihtiyacımız var:

1. Ampermetre- okuldaki uygulamalı fizik derslerinden herkes tarafından iyi bilinir (Şekil 1). Ancak günlük yaşamda ve profesyoneller tarafından pratik olmamaları nedeniyle kullanılmazlar.
2. multimetre- bu elektronik cihaz, akım gücü dahil olmak üzere çeşitli ölçümler gerçekleştirir (Şekil 2). Hem elektrikçiler arasında hem de günlük yaşamda çok yaygındır. Mevcut gücü ölçmek için nasıl kullanılacağını size daha önce anlatmıştım.
3. test cihazı- pratik olarak bir multimetre ile aynı, ancak ekranda bölümlere göre ölçümün değerini gösteren bir oklu elektronik kullanımı olmadan. Bugün nadiren bulunurlar, ancak Sovyet döneminde yaygın olarak kullanılırlardı.
4. Ölçüm Kelepçeleri elektrikçi (Şekil 3), benim işimde kullandığım onlar çünkü ölçüm için iletkende bir kesintiye ihtiyaç duymazlar, gerilimin altına tırmanmaya ve yükü kesmeye gerek yoktur. Bunları ölçmek bir zevktir - hızlı ve kolay.

Amper nasıl doğru ölçülür?

Tüketiciler için gücü ölçmek için, bir ampermetreden, test cihazından veya multimetreden bir kelepçeyi pilin pozitif terminaline veya bir güç kaynağından veya transformatörden gelen bir kabloya ve ikinci kelepçeye giden bir kabloya bağlamak gerekir. tüketici ve DC ölçüm modunu açtıktan sonra üst maksimum limit marjı ile ölçüm yapmaktır.

Çalışan bir devreyi açtığınızda dikkatli olun, ampere bağlı olarak büyüklüğü artan bir ark oluşur.

Doğrudan bir prize veya bir ev elektrik şebekesinden bir elektrik kablosuna bağlanan tüketiciler için akımı ölçmek için, ölçüm cihazı üst sınırda bir marj ile alternatif akım ölçüm moduna geçirilir. Ardından, faz teli kopmasına bir test cihazı veya multimetre dahildir. Hangi aşamada okuyoruz.

Tüm işler sadece voltajı çıkardıktan sonra yapılmalıdır.

Her şey hazır olduktan sonra açın ve mevcut gücü kontrol edin. Sadece açıktaki kontaklara veya tellere dokunmadığınızdan emin olun.

Yukarıdaki yöntemlerin çok uygunsuz ve hatta tehlikeli olduğunu kabul edin!

Uzun süredir, bir elektrikçi olarak mesleki faaliyetimde, akımı ölçmek için kullanıyorum kelepçe metre(sağdaki resimde). Genellikle bir multimetre ile aynı durumda gelirler.

Bunları basitçe ölçmek için - açıp alternatif akım ölçüm moduna geçiyoruz, sonra bıyığı üste yayıyoruz ve faz telini içeriye geçiriyoruz, bundan sonra birbirlerine tam olarak oturduklarından emin oluyoruz ve ölçüm alıyoruz.

Gördüğünüz gibi hızlı, basit ve gerilim altındaki akım gücünü bu şekilde ölçebilirsiniz, sadece elektrik panosundaki bitişik kabloları yanlışlıkla kısa devre yapmamaya dikkat edin.

Doğru ölçüm için yalnızca bir faz teli sarmanız gerektiğini unutmayın, ve faz ile sıfırın birleştiği sağlam bir kabloyu kenetlerseniz, ölçüm yapmak mümkün olmayacaktır!

İlgili malzemeler:

Elektrik voltajını ölçmek için temel birim volttur. Değere bağlı olarak, voltaj ölçülebilir volt(V), kilovolt(1 kV = 1000 V), milivolt(1 mV = 0.001 V), mikrovolt(1 μV = 0,001 mV = 0,00001 V). Uygulamada, çoğu zaman volt ve milivoltlarla uğraşmanız gerekir.

İki ana voltaj türü vardır - kalıcı ve değişken... Piller ve akümülatörler, sabit voltaj kaynağı olarak hizmet eder. Alternatif voltajın kaynağı, örneğin bir apartman veya evin elektrik şebekesindeki voltaj olabilir.

Voltaj kullanımını ölçmek için voltmetre... Voltmetreler sonuçlanmak(analog) ve dijital.

Bugün, kadranlı voltmetreler, dijital olanlardan daha düşüktür, çünkü ikincisi kullanımı daha uygundur. Kadranlı bir voltmetre ile ölçüm yaparken, voltaj okumalarının bir ölçekte hesaplanması gerekiyorsa, dijital olanda ölçüm sonucu hemen göstergede görüntülenir. Ve boyutlar açısından, işaretçi cihazı dijital olana kaybeder.

Ancak bu, komparatörlerin hiç kullanılmadığı anlamına gelmez. Dijital bir cihazla görülemeyen bazı işlemler vardır, bu nedenle anahtarlar daha çok endüstriyel işletmelerde, laboratuvarlarda, tamirhanelerde vb.

Elektrik şematik diyagramlarında, bir voltmetre büyük Latin harfli bir daire ile gösterilir " V" içeri. Voltmetre sembolünün yanında harf tanımı belirtilir " PU"Ve şemadaki seri numarası. Örneğin. Devrede iki voltmetre varsa, ilkinin yanına “ PU 1", Ve ikincisi hakkında" PU 2».

DC voltajı ölçülürken voltmetre bağlantısının polaritesi şemada gösterilir, ancak AC voltajı ölçülürse bağlantının polaritesi gösterilmez.

Gerilim arasında ölçülür iki puan devreler: arasındaki elektronik devrelerde pozitif ve eksi kutuplar arasındaki elektrik devrelerinde faz ve sıfır... voltmetre bağlı gerilim kaynağına paralel veya zincir bölümüne paralel- voltajı ölçmek istediğiniz bir direnç, lamba veya başka bir yük:

Bir voltmetre bağlamayı düşünün: üst şemada, voltaj lamba boyunca ölçülür HL1 ve aynı zamanda güç kaynağında GB1... Alt devrede, voltaj lamba boyunca ölçülür HL1 ve direnç R1.

Gerilimi ölçmeden önce, onu belirleyin görüş ve yaklaşık büyüklük... Gerçek şu ki, voltmetrelerin ölçüm kısmı sadece bir tür voltaj için tasarlanmıştır ve bundan ölçüm sonuçları farklıdır. Sabit bir voltajı ölçmek için bir voltmetre, alternatif bir voltaj görmez ve alternatif bir voltaj için bir voltmetre, aksine, sabit bir voltajı ölçebilir, ancak okumaları doğru olmayacaktır.

Ayrıca voltmetreler kesin olarak tanımlanmış bir voltaj aralığında çalıştığı için ölçülen voltajın yaklaşık değerini bilmek gerekir ve aralık veya değer seçiminde bir hata yaparsanız cihaz zarar görebilir. Örneğin. Voltmetrenin ölçüm aralığı 0 ... 100 Volt'tur, yani voltaj sadece bu sınırlar içinde ölçülebilir, çünkü voltaj 100 Volt'un üzerinde ölçüldüğünde cihaz arızalanır.

Sadece bir parametreyi (voltaj, akım, direnç, kapasitans, frekans) ölçen cihazların yanı sıra tüm bu parametreleri tek cihazda ölçen çok fonksiyonlu cihazlar da bulunmaktadır. Böyle bir cihaz denir test cihazı(bunlar çoğunlukla kadranlı göstergelerdir) veya dijital multimetre.

Test cihazı üzerinde durmayacağız, bu başka bir makalenin konusu, ancak doğrudan dijital multimetreye geçelim. Çoğunlukla, multimetreler 0 ... 1000 Volt aralığında iki tür voltajı ölçebilir. Ölçüm kolaylığı için, her iki voltaj da iki sektöre ve sektörlerde alt bantlara bölünmüştür: sabit voltajın beş alt bandı vardır, değişken voltajın iki alt bandı vardır.

Her alt aralığın dijital bir değerle gösterilen kendi maksimum ölçüm limiti vardır: 200m, 2V, 20V, 200V, 600V... Örneğin. "200V" limitinde voltaj 0 ... 200 Volt aralığında ölçülür.

Şimdi ölçüm sürecinin kendisi.

1. DC voltajının ölçümü.

İlk olarak, ile belirleriz türölçülen voltajı (DC veya AC) ve anahtarı istenen sektöre getirin. Örneğin, 1,5 voltluk sabit voltajlı parmak tipi bir pili ele alalım. Sabit voltaj sektörünü seçiyoruz ve içinde ölçüm limiti "2V", ölçüm aralığı 0 ... 2 Volt.

Test uçları, alttaki şekilde gösterildiği gibi yuvalara yerleştirilmelidir:

kırmızı sonda genellikle denir pozitif, ve ölçülen parametrelerin simgelerinin gösterildiği karşısındaki sokete takılır: "VΩmA";
siyah sonda denir eksi veya yaygın ve bir "COM" simgesinin bulunduğu yuvaya takılır. Tüm ölçümler bu proba karşı yapılır.

Pozitif prob ile pilin pozitif kutbuna ve negatif olan ile negatif kutbuna dokunuyoruz. 1.59 Volt'luk ölçüm sonucu multimetre göstergesinde hemen görünür. Gördüğünüz gibi, her şey çok basit.

Şimdi başka bir nüans için. Pil üzerindeki problar ters çevrilirse, ünitenin önünde multimetrenin polaritesinin ters olduğunu belirten bir eksi işareti görünür. Eksi işareti, elektronik devreleri kurma sürecinde, tahtadaki artı veya eksi veri yolunu belirlemeniz gerektiğinde çok uygundur.

Peki, şimdi voltaj değeri bilinmediğinde seçeneği ele alalım. Gerilim kaynağı olarak parmak pilini bırakalım.

Pilin voltajını bilmediğimizi varsayalım ve cihazı yakmamak için 0 ... 600 Volt ölçüm aralığına karşılık gelen maksimum "600V" sınırından ölçüme başlıyoruz. Multimetrenin probları ile pilin kutuplarına dokunuyoruz ve göstergede ölçüm sonucunun ""e eşit olduğunu görüyoruz. 001 ". Bu sayılar voltaj olmadığını veya değerinin çok düşük olduğunu veya ölçüm aralığının çok büyük olduğunu gösterir.

Aşağıya iniyoruz. 0 ... 200 Volt aralığına tekabül eden anahtarı "200V" konumuna getiriyoruz ve problarla pilin kutuplarına dokunuyoruz. Gösterge, "'e eşit okumaları gösterir. 01,5 ". Prensip olarak, bu okumalar zaten parmak tipi pilin voltajının 1,5 Volt olduğunu söylemek için yeterlidir.

Ancak öndeki sıfır, bir limit daha düşürmeyi ve voltajı daha doğru bir şekilde ölçmeyi önerir. 0 ... 20 Volt aralığına karşılık gelen "20V" sınırına indiriyoruz ve tekrar bir ölçüm yapıyoruz. Gösterge okumaları gösterdi “ 1,58 ". Artık parmak tipi pilin voltajının 1,58 Volt olduğunu kesin olarak söyleyebiliriz.

Bu şekilde, voltajın büyüklüğünü bilmeden, yavaş yavaş yüksek bir ölçüm sınırından düşük olana düşerek onu bulurlar.

Ünitenin “ 1 ". Ünite, ölçülen voltajın veya akımın seçilen ölçüm limitinden yüksek olduğunu bildirir. Örneğin. "2V" limitinde 3 Volt'a eşit bir voltaj ölçülürse, bu limitin ölçüm aralığı sadece 0 ... 2 Volt olduğundan göstergede bir birim görünecektir.

0… 200 mV ölçüm aralığına sahip bir “200m” limiti daha vardır. Bu sınır, bazı amatör radyo tasarımlarını kurarken bazen karşılaşılması gereken çok küçük voltajları (milivolt) ölçmek için tasarlanmıştır.

2. Alternatif voltajın ölçümü.

AC voltajı ölçme işlemi, DC ölçme işleminden farklı değildir. Tek fark, alternatif voltaj için probların polaritesinin gerekli olmamasıdır.

AC voltaj sektörü iki alt aralığa bölünmüştür 200V ve 600V.
"200V" sınırında, örneğin, düşürücü transformatörlerin sekonder sargılarının çıkış voltajını veya 0 ... 200 Volt aralığında başka herhangi bir voltajı ölçebilirsiniz. "600V" limitinde 220 V, 380 V, 440 V veya 0 ... 600 Volt aralığındaki herhangi bir voltajı ölçebilirsiniz.

Örnek olarak 220 voltluk bir ev ağının voltajını ölçelim.
Anahtarı "600V" konumuna getiriyoruz ve multimetre problarını prize takıyoruz. Gösterge hemen 229 voltluk bir ölçüm sonucu gösterdi. Gördüğünüz gibi, her şey çok basit.

Ve bir an.
Yüksek voltajları ölçmeden önce, DAİMA voltmetre veya multimetrenin problarının ve kablolarının yalıtımının iyi durumda olduğundan emin olun, ve ayrıca seçilen ölçüm sınırını ek olarak kontrol edin. Ve ancak tüm bu işlemlerden sonra ölçüm yapın... Bu, kendinizi ve cihazı beklenmedik sürprizlerden kurtaracaktır.

Ve net olmayan bir şey varsa, bir multimetre kullanarak voltaj ve akım ölçümünü gösteren videoyu izleyin.

Bir laboratuvar güç kaynağı için yükseltilmiş bir versiyonu dikkatinize sunmak istiyorum. Önceden belirlenmiş belirli bir akım aşıldığında yükün bağlantısını kesme yeteneği eklendi. Geliştirilmiş voltammetrenin bellenimi mümkündür.

Dijital akım ve gerilim ölçer devresi

Diyagrama birkaç ayrıntı da eklendi. Kontrollerden - bir düğme ve nominal değeri 10 kilo-ohm ila 47 kilo-ohm olan değişken bir direnç. Direnci devre için kritik değildir ve görüldüğü gibi oldukça geniş bir aralıkta değişebilir. Ekrandaki görünüm de biraz değişti. Güç ve amper * saat gösterimi eklendi.

Açma akımı değişkeni EEPROM'da saklanır. Bu nedenle, kapattıktan sonra her şeyi yeniden yapılandırmanız gerekmeyecek. Mevcut ayar menüsüne girmek için düğmesine basın. Değişken direncin düğmesini çevirerek, rölenin kapanacağı akımı ayarlamak gerekir. Transistör üzerindeki bir anahtar ile çıkışa bağlanır. PB5 mikrodenetleyici atmega8.

Kapanma anında, ekranda ayarlanan maksimum akımın aşıldığı gösterilecektir. Butona bastıktan sonra maksimum akımı ayarlamak için menüye döneceğiz. Ölçüm moduna geçmek için düğmeye tekrar basmanız gerekir. çıkışa PB5 mikrodenetleyici log 1 gönderecek ve röle açılacaktır. Bu mevcut izlemenin dezavantajları da vardır. Koruma anında tetiklenemez. Tetiklenmesi birkaç on milisaniye sürebilir. Çoğu deneysel cihaz için bu dezavantaj kritik değildir. Bu gecikme insanlar tarafından görülmez. Her şey bir anda olur. Yeni PCB geliştirilmemiştir. Cihazı tekrarlamak isteyen herkes, önceki sürümden baskılı devre kartını biraz düzenleyebilir. Değişiklikler önemli olmayacaktır.

Akımı ölçmek, izlemek ve düzenlemek, çeşitli elektronik uygulamalarda ortak görevlerdir. Okuyucuların dikkatine sunulan makale, bu amaçlar için kullanılan devre çözümleri ve bileşenlerine genel bir bakıştır.

Bir elektrik devresindeki akımı ölçmenin bir yolu, yük ile seri olarak bilinen direncin akım algılama direnci (şönt) üzerindeki voltaj düşüşünü ölçmektir. Şönt direncinin yükün çalışma modu üzerinde minimum bir etkiye sahip olması için, sinyalin müteakip amplifikasyonunu ima eden mümkün olan en düşük değer olarak seçilir.

Tablo 1, hem akım kontrolü için tasarlanmış özel ürünler hem de bu amaca uygun amplifikatör mikro devreleri üreten elektronik bileşenlerin üreticilerini listeler.

Tablo 1. Mevcut monitör mikro devrelerinin üreticileri

Üretici firma

Analog Cihazlar A.Ş.

Entegrasyon Ortakları A.Ş.

Uluslararası Doğrultucu

Ixys Corp.

Lineer Teknoloji A.Ş.

Maxim Entegre Ürünler

Ulusal Yarı İletken

Semtech Corp.

Texas Instruments Inc.

Zetex Yarı İletken

Akımı izlemek (ölçmek) için özel mikro devreler, üreticiler tarafından Düşük Taraf Akım Algılama Monitörü (Amplifikatör) ve Yüksek Taraf Akım Algılama Monitörü (Amplifikatör) olarak adlandırılır. Bu terimlerin Rusça'ya birebir çevirisi, bir bilgisayar anakartındaki "güney köprüsü" ile aynı gizemli isimleri verir.

Maxim, Yüksek taraf akım algılamayı, güç kaynağı ve yük arasına bağlı bir direnç boyunca voltaj düşüşünden gelen akımı ölçmek olarak tanımlar ve Düşük taraf akım algılamayı, yük ile ortak kablo arasına bağlı bir direnç boyunca voltaj düşüşünden gelen akımı ölçmek olarak tanımlar. ("toprak").

Modern elektronik devrelerin büyük çoğunluğu için doğru olan, besleme rayının ortak raya göre pozitif bir potansiyele sahip olduğunu varsayarak, yükün pozitif ve negatif kutuplarındaki akımı ölçme kavramlarını daha fazla açıklamak için kullanacağız. Aşağıda verilen devrelerin, yükseltici elemanların bant genişliği tarafından belirlenen karşılık gelen bozulmalarla birlikte, yalnızca sabit değil, aynı zamanda darbeli akımı da kontrol etmeyi mümkün kıldığı belirtilmelidir.

Yükün negatif kutbundaki akımın ölçümü

Avantajlar:

• düşük giriş ortak mod voltajı;
• giriş ve çıkış sinyallerinin ortak bir zemini vardır;
• tek güç kaynağı ile uygulama kolaylığı.

Dezavantajları:

• yük doğrudan toprağa bağlı değildir;
• eksi kutupta yükü bir anahtarla değiştirme imkanı yoktur;
• yükte kısa devre olması durumunda ölçüm devresinin arızalanma olasılığı.

Yükün negatif kutbundaki akımı ölçmek zor değildir. Bu amaca uygun çeşitli op-amp'ler, ortak veri yolu potansiyeli dahil ortak mod giriş voltajları ile tek bir besleme kaynağı üzerinde çalışmak üzere tasarlanmış ve ayrıca birçok enstrümantasyon amplifikatörü uygundur. Bu nedenle, pratik olarak özel bir Low-Side Sense Monitor (Amplifikatör) çipi yoktur. İşlemsel ve enstrümantal yükselteçler kullanan akım ölçüm devreleri Şekil 2'de gösterilmektedir. sırasıyla 1 ve 2. Spesifik bir amplifikatör tipinin seçimi, esas olarak amplifikatör sıfır ofsetinden, sıcaklık kaymasından ve kazanç ayar hatasından ve gerekli devre hızından etkilenen gerekli doğrulukla belirlenir. Ölçeğin başlangıcında, çoğu pratik uygulama için önemsiz olan, amplifikatörün minimum çıkış voltajının sıfır olmayan bir değerinden kaynaklanan önemli bir dönüştürme hatası kaçınılmazdır. Bu dezavantajı ortadan kaldırmak için, amplifikatörün iki kutuplu bir güç kaynağı gereklidir veya enstrümantasyon amplifikatörünün REF pinini bir referans voltaj kaynağına bağlayarak çıkış sinyali seviyesinin bir ofseti gereklidir.

Pirinç. 1. İşlemsel yükselteç ile negatif kutuptaki akımı ölçmek için devre

Pirinç. 2. Bir ölçüm amplifikatörü ile negatif kutuptaki akımı ölçmek için devre

Yükün pozitif kutbundaki akımın ölçülmesi

yükte bir kısa devre tespit edildi.

Dezavantajları:

• yüksek ortak mod giriş voltajı (genellikle çok yüksek);
• çıkış sinyalini sistemde sonraki işlemler için kabul edilebilir bir seviyeye kaydırma ihtiyacı ("toprak" referansı).

İşlemsel yükselteçler kullanarak yükün pozitif kutbundaki akımı ölçmek için devreleri düşünün.

Şek. Şekil 3'te gösterildiği gibi, tek kutuplu bir besleme ve besleme gerilimine ulaşan maksimum giriş ortak mod gerilimi, örneğin AD8603 ile çalışmak üzere tasarlanmış, izin verilen besleme gerilimi ve doğruluk özellikleri için uygun herhangi bir op-amp kullanabilirsiniz. Devrenin maksimum besleme gerilimi, amplifikatörün izin verilen maksimum besleme gerilimini aşamaz.

Pirinç. 3. İşlemsel yükselteç ile pozitif kutuptaki akımı ölçmek için devre

Üst Raydan-Raya Giriş ve Çıkış Amplifikatörü (Linear Technology'den LT1494, LT1636, LT1637, LT1672, LT1782, LT1783, LT1784), besleme voltajının çok üzerindeki giriş ortak mod voltajlarında çalışır. Şekil 2'de gösterilen LT1637 op-amp kullanan devrede. 4, op-amp besleme voltajı 3 V olduğunda yük besleme voltajı 44 V'a ulaşabilir.

Pirinç. 4. Over-The-Top işlemsel yükselteçli pozitif kutuptaki akımı ölçmek için devre

Linear Technology'den LTC2053, LTC6800, Texas Instruments'tan INA337 gibi enstrümantasyon amplifikatörleri, yükün pozitif kutbundaki akımı çok küçük bir hatayla ölçmek için uygundur. İncirde. Şekil 5, LTC6800'ün kullanıldığı bir diyagramı göstermektedir. Devrenin besleme gerilimi, amplifikatörün izin verilen maksimum besleme gerilimini (5,5 V) aşamaz.

Pirinç. 5. LTC6800 enstrümantasyon amplifikatörü ile pozitif kutuptaki akımı ölçmek için devre

Pozitif akım izleme devreleri için uygun diferansiyel yükselteçler Tablo 2'de listelenmiştir. Bazıları çok geniş bir giriş ortak mod voltaj aralığına sahiptir, negatif aralığa yayılır, bu da gerekirse yükteki akımın ölçümünü düzenlemenize izin verir. kaynağına bağlı negatif polarite. Tekli besleme için –37 ila 250 V ve ikili besleme için ± 250 V ortak mod giriş voltajı aralığına sahip LT1990 için rekor performans. Kullanımı ile devre Şek. 6. AD629 ve INA117, ortak mod giriş voltajı aralığı ± 270 V ve ± 200 V olan iki kutuplu güç gerektirir.

Pirinç. 6. Diferansiyel amplifikatör LT1990 ile pozitif kutuptaki akımı ölçmek için devre

Tablo 2. Diferansiyel yükselteçler

Hemen hemen tüm gerekli bileşenlerin tek bir kristale entegrasyonu, özel akım izleme mikro devrelerinin oluşturulmasına yol açmıştır. Tipik olarak, bu mikro devreler, hassas amplifikatörler ile elde edilebilecek doğruluğu sağlamaz. Bununla birlikte, uygulamaların büyük çoğunluğu için, özellikle sadece akımın izlenmesi gerekliyse ve kesin değeri ölçülmezse, üreticiler tarafından beyan edilen doğruluk oldukça yeterlidir.

Çıkış sinyali ile mikro devreler üç gruba ayrılabilir: bir akım çıkışı, bir potansiyel çıkış ve bir PWM çıkışı ile.

Akım çıkışı olan mikro devrelerin özellikleri Tablo 3'te gösterilmektedir. Şekil 7, INA139'u kullanan bir devreyi göstermektedir; burada, akım şöntüne ek olarak, yalnızca bir harici bileşen gereklidir - direnç R OUT. Şek. 8 LTC6101HV kullanarak, ayrıca yerleşik akım kaynağına bağlanmak için bir R IN direnci gereklidir.

Pirinç. 7. Akım çıkışı INA139 ile pozitif kutuptaki akım monitörü

Pirinç. 8. LTC6101HV Akım Çıkışlı Pozitif Kutup Akımı Monitörü

Tablo 3. Akım çıkışlı akım monitörlerinin mikro devreleri

Devrelerin çıkış empedansı birkaç on kilo-ohm'a ulaştığından, sinyal son işleme devrelerinin yüksek bir giriş empedansına sahip olması gerekir.

Zetex'in üç pimli ZXCT1008 ve ZXCT1009 mikro devrelerinin bir özelliği, mikro devrenin kendi akım tüketiminin R OUT direnci üzerinden akışıdır, bu da elbette ek bir hataya neden olur. Ancak, son derece düşük öz tüketim nedeniyle, bu hata özellikle ölçeğin sonunda önemsizdir ve oldukça kabul edilebilir. İncirde. Şekil 9, ZXCT1009'un bir Li-Ion pil şarj devresinde uygulamasını gösterir.

Pirinç. 9. Şarj cihazı kontrol devresi

Tablo 4, potansiyel bir çıkışa sahip mevcut monitör mikro devrelerinin özelliklerini göstermektedir. Bir dahili direnç R OUT içermeleri ve bazılarının çıkış direncini birimlere veya hatta bir ohm'un kesirlerine düşürmeye izin veren bir çıkış yükselticisine sahip olmaları bakımından akım çıkışlı akım monitörlerinden farklıdırlar. Bir iç organizasyon örneği olarak, Şek. 10, MAX4372 akım monitörünü gösterir.

Pirinç. 10. Potansiyel çıkış MAX4372 ile pozitif kutuptaki akım monitörü

Tablo 4. Potansiyel çıkışlı akım monitörlerinin mikro devreleri

Devrenin çalışma moduna göre yön değiştiren akımın, örneğin tersinir bir elektrik motorundan geçen akımın veya bir akünün şarj/deşarj akımının izlenmesi gerekiyorsa iki adet akım monitörü kullanılır. İkinci durum için diyagram Şekil 2'de gösterilmektedir. 11. Burada her monitör kendi yönünde akımı kontrol eder. Alternatif bir çözüm, Şekil 2'de gösterildiği gibi MAX4377 Çift Akım Monitörü veya Çift Yönlü Akım Monitörü kullanmaktır. 12. Voltaj referansı, çıkış voltajının değiştiği seviyeyi belirler. Devrenin çıkış sinyali, pozitif yönde artan akımla artar ve buna bağlı olarak negatif yönde artan akımla azalır. Benzer bir sonuç, diferansiyel yükselteçler ve enstrümantasyon yükselteçleri kullanılarak, REF pimini Şekil 2'de gösterildiği gibi bir voltaj referansına bağlayarak elde edilebilir. 6.

Pirinç. 11. Şarj-deşarj akımı kontrol devresi

Pirinç. 12. Çift yönlü akım izleme devresi

Akım monitörleri, belgelerde açıklandığı gibi maksimum giriş ortak mod voltajını aşan güç kaynağı voltajlarıyla da kullanılabilir. Son belge, MAX4172'nin 100-250V güç kaynağı ile kullanımını göstermektedir.

Mikro devreler - minimum giriş ortak mod voltajı sıfıra eşit olan akım monitörleri, yükün negatif kutbundaki akımı izlemek ve INA193 – INA198 - ve negatif voltaj kaynağı devresine bağlı yükteki akımı izlemek için kullanılabilir –16 V'a kadar.

Mevcut monitörlerden bazıları ek işlevsellik sağlar. Değiştirilebilir kazanç, monitör kazancının anında değiştirilmesine izin vererek, ölçeğin başlangıcında ölçüm doğruluğunu artırır. Bir açma piminin varlığı, akımı ölçmeye gerek olmadığında enerji tasarrufu yapmayı mümkün kılar. Yerleşik voltaj referansı, çift yönlü bir monitörün çıkış seviyesini veya yerleşik veya harici karşılaştırıcıların eşiğini ayarlamak için kullanılır.

MAX4210, hem akım hem de güç tüketiminin aynı anda kontrol edilmesini sağlarken, MAX4211 ayrıca eşik cihazları için iki karşılaştırıcı içerir.

IA2410 akım monitörü, SHDN girişine bir darbe kombinasyonu uygulayarak mevcut izleme modundan sıcaklık izleme moduna geçiş yaparak bir sıcaklık sensörü olarak da çalışabilir.

PWM çıkışlı akım monitörleri

Çıkış sinyalinin darbe genişlik modülasyonu, mevcut monitörün bir mikroişlemci ile arayüzlenmesi avantajına sahiptir. PWM mikro devrelerinin özellikleri Tablo 5'te gösterilmektedir ve bir elektrik motoru fazının akımını izlemek için IR2175 akım monitörünün kullanılmasına bir örnek Şekil 4'te gösterilmektedir. 13.

Pirinç. 13. IR2175 ile akım kontrol devresi

Tablo 5. PWM çıkışlı akım monitörleri

Akım ölçüm şantlarını seçme kuralları da belirtilmelidir. Doğal olarak, şönt direnci ne kadar düşükse, kurşun tellerin direncinin etkisi o kadar büyük olur. Doğru ölçümler için dört terminalli dirençler kullanılır.

Doğruluk için özel bir gereklilik yoksa, şant, baskılı devre kartı üzerinde bir iz şeklinde yapılabilir. Bu durumda, bir dizi üründe hesaplanan değerden direncin sapması ±% 5'e ulaşabilir, ayrıca bakırın sıcaklık direnç katsayısı oldukça büyüktür. İkinci durum bazı durumlarda kritik değildir. Örneğin, ZXCT1008 – ZXCT1010 mikro devreleri, pozitif sıcaklık aralığında transfer katsayısının negatif bir sıcaklık kaymasına sahiptir ve bu, bir dereceye kadar bakır direncinin pozitif sıcaklık katsayısını telafi eder.

AC akım ölçümü

Linear Technology, rms AC voltajının DC - LTC1966 ve LTC1967'ye hassas dönüştürücüleri için, özellikleri Tablo 6'da gösterilen mikro devreler üretmektedir. Mikro devrelerin transfer katsayısı, formülle belirlenir.

İncirde. Şekil 14, bir akım trafosu kullanılarak AC akım ölçümü için LTC1966 bağlantı şemasını gösterir.

Pirinç. 14. LTC1966 ile AC Akım Ölçüm Devresi

Tablo 6. Alternatif akımı ölçmek için mikro devreler

Belgelerde, mevcut monitör mikro devrelerinin kullanımının akımını izlemek ve düzenlemek için çok sayıda pratik şema verilmiştir.

Hall etkisinin ve "dev" manyetodirenç etkisinin kullanımına dayanan akım sensörleri için başka mikro devreler de vardır. Temassız akım ölçümü için kullanılırlar. Ancak, özelliklerinin ve uygulamalarının değerlendirilmesi bu makalenin kapsamı dışındadır.

Edebiyat

1. AN-39. Güncel Ölçüm Uygulamaları El Kitabı. Zetex Yarı İletken.
2. AN-3331. Yüksek Taraflı Akım Duyarlı Amplifikatör Yüksek Voltajda Çalışır. Maxim Entegre Ürünler.
3. AN-105. Akım Algı Devresi Koleksiyonu. Doğrusal Teknoloji.
4. AN-746. Yüksek Taraf Akım Algısı Ölçümü: Devreler ve İlkeler. Maxim Entegre Ürünler.

Cihaz, 0,1 V çözünürlükte 0 ila 51,1 V arasında sabit bir voltajı ve 0,01 A çözünürlükte 0 ila 5,11 A arasında bir doğru akımı ölçer. Prototipi, şema açısından oldukça basit olan, açıklanan sayaçtı. ve iyi parametrelere sahiptir. Ucuz bir mikrodenetleyici kullanmak için uygulanan ana fikir dikkati hak ediyor. Bununla birlikte, sıfıra yakın bir çıkış voltajına sahip tek kutuplu bir güç kaynağı ile çalışabilen bir op-amp kullanma ihtiyacı ve ek bir güç kaynağının varlığı, kullanımına bazı kısıtlamalar getirir.

Dijital voltaj ve akım ölçer

Ek olarak, prototip panosundaki göstergeler uygunsuz bir şekilde yerleştirilmiştir, bunları yatay olarak bir sıraya yerleştirmek ve sayacın ön panelinin boyutlarını azaltmak, kullanılan göstergelerin boyutlarına yaklaştırmak daha iyidir. Sayacın şematik diyagramı www.site web sitesinde sunulmaktadır. 74HC595N mikrodevrelerinde kullanılan depolama registerı ile shift register bulmak mümkün olmadığından, içinde herhangi bir storage register bulunmayan 74HC164N mikrodevreleri kullanılmıştır. Düşük akımda çok daha yüksek parlaklığa sahip göstergeler de kullanıldı, bu da sayaç tarafından tüketilen akımı 20 mA'ya düşürmeyi ve +5 V ek voltaj dengeleyiciden vazgeçmeyi mümkün kıldı.

Akım sensöründen (direnç R1) gelen sinyal, DA1 op-amp'indeki bir evirici yükseltici aracılığıyla mikro denetleyicinin GP1 girişine beslenir. (1J'nin aksine, burada tüm op-amp'ler raydan raya özelliğine sahip olmadığından ve tek kutuplu bir besleme ve neredeyse sıfır voltajla doğru çalıştığından, burada ± 8 V voltajlı bir op-amp'nin iki kutuplu beslemesi kullanılır. Bipolar besleme bu sorunu çözmeyi kolaylaştırır, kullanımına izin verir Op-amp çıkışındaki voltaj 8 ila 8 V aralığında olabileceğinden birçok op-amp türü vardır. mikrodenetleyicinin aşırı yükten girişi, bir R10VD9 sınırlama devresi kullanılır.

Düzeltici R8 kazancı ayarlar ve düzeltici R11, op-amp çıkışındaki sıfır voltajı ayarlar. VD1 ve VD2 diyotları, akım sensöründe bir kesinti olması durumunda op-amp girişini aşırı yüklenmeye karşı korur. Akım sensörünün nispeten düşük direnci nedeniyle, yük akımı sıfırdan maksimuma (5,11 A) değiştiğinde voltaj ölçümü sonucu 0,06 V'u geçmez. Sayaç negatif polariteli bir voltaj kaynağına monte edilmişse. akım sensörü, sabitleyici çıkış voltajı bölücünün önünde açılabilir ".

Bu durumda, akım sensöründeki voltaj düşüşü, dengeleyicinin geri besleme döngüsü tarafından telafi edilecektir. Bölücü akım genellikle küçük olduğundan, ampermetre okumaları üzerinde neredeyse hiçbir etkisi olmayacaktır, ayrıca bu etki bir sıra direnci R11 ile telafi edilebilir.Sayaç, güç kaynağı doğrultucunun çıkış voltajı ile bir dönüştürücü üzerinden beslenir. transistörler VT1 ve VT2. Bu, bir darbe transformatörünün üretilmesini gerektirdiğinden, olduğundan biraz daha karmaşıktır, ancak gerekli tüm voltaj değerlerinin elde edilmesinde herhangi bir sorun yoktur. Voltaj dönüştürücü, en basit itme-çekme otojeneratörüdür. kimin şeması ödünç alınmıştır. Dönüşüm frekansı yaklaşık 80 kHz'dir.

Konvertörün girişi ve çıkışı arasındaki galvanik izolasyon nedeniyle, sayaç herhangi bir polaritede bir voltaj dengeleyiciye yerleştirilebilir. Şemada belirtilen transistörler ile 30 ila 44 V giriş voltajında ​​çalışabilir. Aynı zamanda çıkış voltajları yaklaşık 8 ila 12 V arasında değişir. R5 ve R6 dirençlerinin dirençleri nedeniyle oldukça büyük seçilirse, dönüştürücü çıkış kapamalarından korkmaz. Bu gibi durumlarda, nesil basitçe başarısız olur.

Sayacın dijital kısmına güç sağlamak için 5 V'luk voltaj, entegre bir dengeleyici DA2 kullanılarak elde edildi. Op-amp'in besleme voltajını stabilize etmek gerekli değildir, çünkü kendisi değişikliklerine yeterince dirençlidir. Dönüştürme frekansı ile dalgalanma voltajı, DD1 mikrodenetleyicisinin girişlerindeki RC filtreleri tarafından bastırılır. 100 Hz frekanslı titreşimler çok büyükse, bunları azaltma yönteminin kullanılması önerilir. Burada, tüm dijital cihazlarda bulunan ölçüm sonucunun en az anlamlı bitinin kararsızlığı hakkında birkaç söz söylemeye değer. metre.

Her zaman gerçek değer etrafında düzensiz bir şekilde bir değişir. Bu dalgalanmalar bir cihaz arızasının sonucu değildir, ancak tamamen ortadan kaldırılamazlar; ancak çok sayıda ölçümün sonuçlarının ortalaması alınarak azaltılabilirler. Sayacın parçaları, bir tarafı folyo ile kaplanmış yalıtkan malzemeden yapılmış üç baskılı devre kartına monte edilmiştir. DIP paketlerine mikro devrelerin montajı için tasarlanmıştır, bir karta (Şekil 2) göstergeler, ikinci (Şekil 3) - dijital mikro devreler ve bir mikrodenetleyici monte edilir. Dönüştürücü, mikrodenetleyici besleme voltaj regülatörü ve akım sensörü sinyal yükselticisi üçüncü kart üzerine kuruludur (Şekil 4).

Parçaların panolar üzerindeki yerleşimi ve panodan panoya bağlantılar Şekil 2'de gösterilmektedir. 5. Üzerindeki kırmızı sayılar, darbe transformatörü T1'in panoya bağlandığı yerlerdeki terminal numaralarını gösterir. Transformatörün kendisi, yalıtımlı montaj telinden yapılmış kelepçelerle sabitlenmiştir. Engelleme kapasitörleri C13 ve C14, doğrudan DD2 ve DD3 mikro devrelerinin güç pinlerine lehimlenmiştir. Uygulamanın gösterdiği gibi, sayaç bu kapasitörler olmadan iyi çalışır.

Mikrodenetleyici ve gösterge panoları, 0,5 mm kalınlığında galvanizli çelikten yapılmış braketlerle birbirine bağlanmıştır. Dönüştürücü ve amplifikatör kartı iki adet M2 vida ile sabitlenmiştir. Levhalar arasındaki mesafe yaklaşık 11 mm'dir. Cihaz tasarımının bu versiyonu (Şekil 6) bu cihazın kurulması gereken güç kaynağının ön panelinde daha az yer kaplar. Örneğin, OU KR140UD708 yerine başvurabilirsiniz. KR140UD1408 ve diğer birçok op amp tipi KR140UD708'den farklı düzeltme devreleri gerektirebilecekleri unutulmamalıdır. Bu, bir baskılı devre kartı tasarlanırken dikkate alınmalıdır.

74HC164 kaydırma yazmaçları yerine 74HC4015 kullanabilirsiniz, ancak kartın basılı iletkenlerinin topolojisini değiştirmeniz gerekecektir. KD522B diyotları KD510A ile değiştirilebilir. Düzeltici dirençler R8 ve R11 - SPZ19. R9 ithaldir. Sabit kapasitörler de ithal edilmektedir. Direnç R1 (akım sensörü) nikrom telden yapılabilir veya (1)'de yapıldığı gibi hazır olarak kullanılabilir. TRN termal rölesinden çıkarılan 2.5 × 0,8 mm kesitli ve yaklaşık 25 mm uzunluğunda (kalaylı uçları dikkate alarak) bir nikrom bant parçasından yaptım.

Transformatör T1, hatalı bir CFL'den çıkarılan 10x6x3 mm'lik bir ferrit halka üzerine sarılır. Tüm sargılar 0,18 mm çapında PEV-2 tel ile sarılmıştır. Sargı 2-3, 83 dönüş, 1-2 ve 4-5 - 13 sarım her biri ve 6-7-8 sarım, ortadan bir dokunuşla 80 dönüş içerir. Doğrultucunun çıkış voltajı 30 V'tan azsa, sargı 2-3'ün dönüş sayısı volt başına yaklaşık 4 dönüş oranında azaltılmalıdır. Kendi aralarında sargılar 1-2-3 ve 4-5, 0.1 mm kalınlığında bir kapasitör kağıdı tabakası ve 6-7-8 sargısından - iki kat bu tür kağıtla yalıtılır.Çalışabilirliği kontrol ettikten sonra, transformatör emprenye edilir. XB-784 vernik.

Mikrodenetleyici programı MPLAB IDE v8.92 ortamında MPASM Assembly dilinde yazılmıştır. İki seçenek sunulmaktadır. İlk seçeneğin dosyaları Genel klasöründe bulunur. katot "ve Şekil 2'deki şemada belirtilenler de dahil olmak üzere ortak deşarj katotlarına sahip LED göstergeli bir cihaz için tasarlanmıştır. 1. Genel klasöründen ikinci seçeneğin dosyaları. ortak deşarj anotlarına sahip LED göstergeleri cihaza takarken "anot" kullanılmalıdır. Ancak programın bu versiyonu pratikte test edilmemiştir. Mikrodenetleyici, IC-prog programı ve (4)'te açıklanan basit bir cihaz kullanılarak programlanmıştır.

Sayacın ayarlanması, ölçülen devrede akım olmadığında op-amp DA 1'in çıkışında trimmer direnci R11'in sıfıra ayarlanmasından oluşur. Daha sonra bu devreye bir akım uygulanır. ölçüm sınırına yakın, ancak ondan daha az. Akımı örnek bir ampermetre ile kontrol ederek, trimmer R8, örnek niteliğindeki ve ayarlanan cihazların okumalarının eşitliğini sağlamak için kullanılır.Ölçülen voltajı bir referans voltmetre ile besleyerek ve kontrol ederek, ilgili okumalar göstergede ayarlanır. düzeltici R9 ile cihaz. Kuruluşla ilgili daha fazla ayrıntı (1)'de yazılmıştır.