V tomto článku se dozvíme, jak sestavit jednoduchý obvod střídavého ampérmetru, který lze použít pro kontrolu proudového odběru domácích spotřebičů 220 V nebo 120 V.
Hlavním důvodem vysokých měsíčních účtů za energie je používání velkých elektrických zařízení, jako jsou ledničky, pračky a sušičky, myčky nádobí atd. Tyto spotřebiče, které byly dříve špičkové a energeticky účinné, začínají s přibývajícím věkem spotřebovávat stále více energie.
Jednou z metod, jak ušetřit náklady na elektřinu, je méně časté používání velkých spotřebičů. Přerušované používání spotřebičů, jako jsou chladničky a mrazničky, však nemusí být jednoduše přijatelné.
Chcete-li zjistit, které spotřebiče jsou zodpovědné za vaše vysoké účty za elektřinu, přirozeně si vyberete svůj důvěryhodný multimetr. Ale uvědomíte si, že rozsah střídavého proudu měřiče je omezen na několik miliampérů.
Vzhledem k tomu, že k implementaci měření střídavého zesilovače jsou zapotřebí vysokovýkonové rezistory, nejsou menší multimetry navrženy pro detekci velkého množství proudu.
Varování: Obvod vysvětlený níže není izolován od elektrické sítě, a proto je extrémně nebezpečný dotyk v nezakrytém a zapnutém stavu. Při používání nebo testování tohoto zařízení se přísně doporučuje patřičná opatrnost.
Popis obvodu
Výše uvedený obrázek znázorňuje základní obvod ampérmetru. Rezistor (R) je zapojen do série se zátěží v tomto obvodu. Sériový rezistor musí být vždy zapojen do série se zátěží a přijímat veškerý proud, který je do něj přiváděn.
Podle Ohmova zákona vzniká úbytek napětí, když proud protéká odporem. Tento pokles napětí, který se vyvíjí na odporu, je přesně úměrný proudu, který jím protéká. Pamatujte, že všechny voltmetry, včetně střídavých, zobrazují hodnoty pouze ve stejnosměrném proudu.
To znamená, že předtím, než může být vstupní střídavý signál přiveden do stejnosměrného měřiče, musí být přesměrován na stejnosměrný, aby jej ampérmetr mohl přečíst. Aby bylo dosaženo spravedlivého zobrazení proudu, který jím protéká, musí sériový rezistor dostatečně snížit napětí.
Také jmenovitý výkon sériového rezistoru by měl být co nejmenší. Kromě toho by hodnota odporu měla být dostatečně malá, aby se většina napětí uvolnila přes skutečnou zátěž.
Výpočet hodnoty rezistoru
Pro ilustraci si představme, že náš obvod má sériový odpor 'R' 1 ohm a proud 'I' 1 ampér protékající zátěží. Pokles napětí (E) na rezistoru bude podle Ohmova zákona následující:
- E = I x R = 1 (ampér) x 1 (ohm) = 1 (volt)
- Pomocí Ohmova mocninného zákona (P = I x E) dostaneme:
- P = 1 x 1 = 1 watt
- Z výše uvedeného výpočtu můžeme předpokládat, že pokud je použit spotřebič 220 V , 1 ampér, pak 1 Ohm sériový rezistor poklesne kolem 1 Voltu.
Nyní předpokládejme, že zátěž je chladnička o výkonu 500 wattů s napájecím napětím 220 V.
V této situaci by proud procházející rezistorem byl 500 / 200 = 2,27 ampér
Opět, když vyřešíme Ohmův zákon, můžeme vypočítat hodnotu odporu, abychom na něm získali optimální úbytek 1 V.
- E = I x R
- 1 = 2,27 x R
- R = 1 / 2,27 = 0,44 ohmů,
- příkon nebo výkon rezistoru by byl P = 1 x 2,27 = 2,27 wattu nebo jednoduše 3 watty.
Je tu však jeden problém. Protože náš obvod využívá můstkový usměrňovač pro přeměnu střídavého napětí přes rezistor na stejnosměrný potenciál, máme vždy dvě diody v sérii pro každý střídavý cyklus. Nyní, protože každá dioda klesne o 0,6 V, poklesne na těchto diodách celkem 0,6 + 0,6 = 1,2 V.
Proto, aby bylo dosaženo efektivního 1 V na elektroměru, musí být rezistor schopen vyvinout pokles potenciálu 1 + 1,2 = 2,2 V.
Vrátíme-li se zpět k našemu předchozímu výpočtu, hodnota sériového odporu pro 500 wattový spotřebič by nyní byla:
- R = 2,2 / 2,27 = 0,96 ohmů.
- Výkon = 2,2 x 2,27 = 4,99 wattu nebo jednoduše 5 wattů.
To znamená, že pro měření proudu procházejícího 500 wattovým zařízením musí být sériový odpor v našem obvodu střídavého ampérmetru dimenzován na 0,96 Ohmů a 5 wattů.
Seznam dílů
Části potřebné pro sestavení jednoduchého obvodu AC ampérmetru jsou uvedeny níže:
- Rezistor 1 Ohm 5 watt = 1 no
- 1N5408 diody = 4 no
- Zástrčka se dvěma vstupy = 1 ne
- 1 V FSD měřič pohyblivé cívky = 1 č
- 3kolíková zásuvka pro zátěž = R(zátěž) ve schématu může být nahrazena 3kolíkovou zásuvkou pro zásuvku v požadované zátěži.
