Амперметр переменного тока с линейной шкалой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

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

Шкала амперметра переменного тока, построенного с использованием магнитоэлектрического стрелочного прибора с шунтом и простого выпрямителя, обычно нелинейна. Это связано с тем. что при уменьшении напряжения ниже некоторого порога (0,2...0,6 В) выпрямительные свойства германиевых и кремниевых диодов резко ухудшаются. В результате требуется увеличивать падение напряжения на шунте либо применять линейные выпрямители на основе усилителей переменного напряжения. Однако повышение падения напряжения на шунте неизбежно приводит к потерям мощности и росту выходного сопротивления источника питания. К тому же этот способ лишь уменьшает нелинейность, но не устраняет ее полностью. Правда, применение усилителей позволяет практически полностью устранить нелинейность, но сильно усложняет измеритель.

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

На рис. 1 приведена схема однополупериодного синхронного выпрямителя для амперметра с линеаризованной шкалой.

Рис. 1

В положительный полупериод переменного напряжения (плюс на верхних концах обмоток II и III) открываются диоды VD1 и VD2, подключая микроамперметр к шунту Rш. В отрицательный полупериод диоды закрыты. В открытом состоянии диоды имеют малое дифференциальное сопротивление, и нелинейность этого сопротивления невелика, поэтому шкала получается практически линейной.

При использовании микроамперметров со шкалой 50...200 мкА с максимальным падением напряжения на рамке не более 150 мВ минимальное напряжение на обмотке III может составлять 1,5...2 В для германиевых и 2...2,5 В для кремниевых диодов (при меньшем напряжении его нестабильность заметно сказывается на показаниях амперметра). Максимальное напряжение ограничивается максимально допустимым обратным напряжением используемых диодов. Минимальный ток диодов должен в 10...20 раз превышать максимальный ток микроамперметра. Дополнительную обмотку можно изготовить самостоятельно, намотав несколько витков тонкого изолированного про вода на катушку трансформатора, если его конструкция позволяет это сделать.

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

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

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

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

Рис. 2

Преимущество двухполупериодной схемы выпрямления перед однополупериодной состоит в том. что требуемое падение напряжения на Rш, примерно в два раза меньше при одинаковом токе полного отклонения микроамперметра Так, если в однополупериодном выпрямителе с диодами Д220 для полного отклонения стрелки микроамперметра на 200 мкА (с сопротивлением рамки около 670 Ом) требовалось падение напряжения на Rш около 0,4 В, то в двухполупериодном это напряжение не превышало 0,2 В.

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

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

На случай перегрузки или К3 можно принять дополнительные меры по ограничению тока через диоды. Это может быть увеличение сопротивления резисторов R3-R5, гасящего резистора и шунтирующих диодов или стабилитронов.

Рис. 3

Для открывания диодов измерительного моста амперметра с линейной шкалой не обязательно использовать трансформатор. На рис. 3 показан способ получения открывающего напряжения непосредственно от сети 220 В. стабилитрон VD1 ограничивает и стабилизирует это напряжение. Диод VD2 уменьшает нагрев гасящего резистора R5 Такую схему питания целесообразно использовать и в случае питания от трансформатора, если его выходное напряжение превышает несколько десятков вольт. При использовании в подобном случае двухполупериодного выпрямителя диод VD2 необходимо исключить, а последовательно со стабилитроном VD1 включить встречно еще один (того же типа) или использовать двуханодный стабилитрон.

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

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

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

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

При изготовлении амперметров по приведенным схемам необходимо принять меры к повышению температурной стабильности показании прибора, которая в основном определяется равенством температур диодов измерительного моста. Для этого целесообразно использовать диодные сборки в одном корпусе либо разместить диоды рядом друг с другом и обеспечить хороший тепловой контакт, залив их компаундом.

Автор: В.Андреев, г.Тольятти, Самарская обл.

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Контроллер Silicon Motion SM2262 для SSD 04.06.2017 Компания Silicon Motion представила контроллер SM2262, предназначенный для твердотельных накопителей. Серийный выпуск этого изделия, поддерживающего PCIe 3.0 x4 и NVMe 1.3, должен начаться в третьем квартале 2017 года. Контроллер поддерживает пять каналов флэш-памяти NAND, включая память 3D NAND. В качестве кэш-памяти можно использовать память DDR3, DDR3L, LPDDR3, DDR4. Контроллер обеспечивает скорость передачи в режиме последовательного чтения до 3200 МБ/с, в режиме последовательной записи - до 1700 МБ/с. Производительность в режиме чтения с произвольным доступом блоками по 4K достигает 370 000 IOPS, в режиме записи - 300 000 IOPS. Одновременно был показан четырехканальный контроллер SM2263XT, также поддерживающий PCIe 3.0 x4 и NVMe 1.3. Он предназначен для SSD начального уровня и рассчитан на работу без кэш-памяти DRAM. Впрочем, благодаря функции Host Memory Buffer (HMB), этот контроллер может запросить у системы эксклюзивный доступ к участку оперативной памяти для кэширования, что повышает общую производительность. Контроллер SM2263XT демонстрирует скорость передачи в режиме последовательного чтения до 2200 МБ/с, в режиме последовательной записи - до 1500 МБ/с. Производительность в режиме чтения с произвольным доступом блоками по 4K достигает 250 000 IOPS, в режиме записи - 220 000 IOPS.

Другие интересные новости:

▪ Золотые детекторы взрывчатки

▪ Робот, передающий эмоции во время чтения

▪ Журнал с телерекламой

▪ Характер человека не зависит от его братьев и сестер

▪ Южная Корея запускает сеть 5G

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Класть зубы на полку. Крылатое выражение

▪ статья Кто придумал велосипед? Подробный ответ

▪ статья Марьянник дубравный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Кодовый замок на трех кнопках. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Батарейка из медных пятаков. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026