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:

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Робот LG CLOiD 06.01.2026

LG представила своего нового работа CLOiD. Его возможности выходят за рамки простого выполнения команд - он способен адаптироваться к образу жизни владельца и управлять подключенными бытовыми приборами. LG CLOiD объединяет два ключевых направления корейской компании: платформу роботизированной помощи LG Q9 и экосистему умного дома LG ThinQ. На демонстрации робот показал, что умеет готовить завтрак: доставать молоко из холодильника, помещать круассан в духовку и выполнять другие кулинарные задачи. Кроме того, CLOiD может самостоятельно запускать стирку, после сушки складывать одежду и раскладывать ее по шкафу. Таким образом, робот подстраивается под повседневные привычки хозяев и может управлять всеми совместимыми устройствами, подключенными к сети. Конструкция LG CLOiD специально адаптирована для работы в жилых помещениях. Основной блок робота соединен с телом, оснащенным двумя шарнирными руками-манипуляторами, а базируется он на колесной платформе с функцией автономной навигации ...>>

Твердотельные батареи без потерь от замерзания ионов 05.01.2026

Энергетика и электроника сегодня все больше зависят от надежных и безопасных источников энергии. Твердотельные батареи рассматриваются как ключ к следующему этапу развития портативных и стационарных устройств, однако традиционные подходы сталкиваются с фундаментальной проблемой: при затвердевании электролита движение ионов замедляется или полностью останавливается. Новое исследование ученых из Оксфордского университета и их партнеров может изменить это представление и открыть путь к созданию безопасных и эффективных твердых аккумуляторов. В своей работе исследователи разработали новый класс органических электролитов, которые сохраняют высокую ионную проводимость независимо от состояния - жидкого, жидкокристаллического или твердого. Такие материалы получили название "электролиты, независимые от состояния" (state-independent electrolytes, SIE). Аспирантка Джульетт Барклай, первый автор исследования, отмечает, что это доказывает возможность проектировать органические молекулы так, чтоб ...>>

Случайная новость из Архива Микросхемы флеш-памяти типа NOR Microchip SST26WF080B и SST26WF040B 24.01.2015 Ассортимент Microchip Technology пополнился микросхемами флеш-памяти типа NOR, оснащенными последовательным интерфейсом Serial Quad I/O (SQI). В моделях SST26WF080B и SST26WF040B плотностью 4 и 8 Мбит соответственно используется фирменная технология SuperFlash. Новые микросхемы рассчитаны на напряжение питания от 1,65 до 1,95 В. По словам производителя, они имеют минимальное время стирания среди подобных изделий. Сектор или блок стирается за 18 мс, вся микросхема - за 35 мс. Для сравнения: микросхемам других производителей для полного стирания необходимо 5-15 с. Интерфейс SQI, работающий на частоте 104 МГц, обеспечивает высокую пропускную способность при небольшом количестве выводов. Он обеспечивает возможность выполнения программ прямо во флеш-памяти (execute-in-place, XIP), без копирования в оперативную память. Кроме того, интерфейс SQI на уровне набора команд полностью обратно совместим с популярным интерфейсом SPI. Микросхемы имеют очень низкое энергопотребление, что делает их пригодными для устройств с батарейным питанием, включая сотовые телефоны, гарнитуры, навигаторы и слуховые аппараты. Типовой потребляемый ток в режиме чтения при работе на максимальной частоте равен 15 мА, в режиме простоя - 10 мкА, а в режиме сна он может быть снижен до 1,8 мкА. Другим достоинством SST26WF080B и SST26WF040B является надежность. Гарантированное число циклов стирания-записи - 100 000, срок хранения информации - 100 лет. Микросхемы предложены в 8-выводных корпусах WSON (6 x 5 мм), SOIC, USON (2 x 3 мм) и XFBGA (Z-Scale) по цене от $0,57 за SST26WF040B и $0,65 за SST26WF080B в оптовых партиях.

Другие интересные новости:

▪ Google Nexus S

▪ Музыкальный и математический дар взаимосвязаны

▪ Микроконтроллеры Renesas RX130 с поддержкой сенсорного управления

▪ Устройство для потокового видеовещания Razer Ripsaw HD

▪ MAX17701 - синхронный контроллер заряда для суперконденсатора

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Томмазо Кампанелла. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему мы никогда не забудем Цезаря? Подробный ответ

▪ статья Инженер по качеству. Должностная инструкция

▪ статья Мощный стабилизатор для грузовика, 24 вольта 30 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Малошумящий антенный усилитель 23-го канала ДМВ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026