Принцип работы амперметра. Вопрос
Возник такой вопрос: а каков же принцип работы амперметра в автомобиле, в данном случае в Москвиче?
Понятно, что он измеряет силу тока, проходящую через него. Но как эта сила тока зависит от напряжения аккумулятора?
Бытует мнение, что амперметр куда более информативно показывает общее состояние цепи в автомобиле, чем вольтметр.
Я наблюдал несколько моментов поведения амперметра, и мне стало интересно, почему так происходит и что именно происходит в данный момент (завели машину и смотрим на амперметр, все потребители выключены):
— Амперметр полностью уходит в минус (-20) — нет заряда, не работает РР или обрыв ремня (ПРАВИЛЬНО).
— Амперметр стоит на нуле, при подгазовке стрелка слегка отклоняется в плюс — слабая зарядка, нужно искать причину. Или тоже самое происходит в норме при включении всех потребителей, то это просто не справляется генератор. Лечится установкой более мощного. (НЕ ПРАВИЛЬНО. ЭТО НОРМАЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРА, АКБ ПРИ ЭТОМ ПОЛНОСТЬЮ ЗАРЯЖЕНА).
— Амперметр стоит на +13-14, на холостом ходу при включении потребителей слегка отклоняется ближе к нулю, на оборотах возвращается на +13-14 не зависимо от нагрузки на сеть — нормальная работа генератора и РР (НЕ ПРАВИЛЬНО. ЭТО ПРИЗНАК СЕВШЕЙ АКБ.)
— Амперметр изначально стоит где-то на +14, при подгазовке полностью уходит в плюс.
С последним пунктом я столкнулся сегодня. Вольтметра под рукой нет, померить заряд нечем. Думал сдох РР — поставил старый запасной, ничего не изменилось. Перед этим занимался изобретением тахометра, часто заводил и глушил двиг, и мог изрядно подсадить акб. Значит ли это, что акб берет на себя большой ток заряда, потому что разряжена, и поэтому амперметр уходит полностью в плюс? (ДА, ЗНАЧИТ).
Правильно ли я понимаю остальные режимы работы амперметра (НЕ СОВСЕМ ПРАВИЛЬНО, ЧИТАЙТЕ НИЖЕ)? Что вообще значат цифры на нём (-20 0 +20)? Я так понимаю, это амперы (ДА, АМПЕРЫ)? Не много ли 13-14 ампер для заряда акб (ПРИЗНАК РАЗРЯЖЕННОЙ АКБ, БЕРЕТ НА СЕБЯ БОЛЬШОЙ ЗАРЯДНЫЙ ТОК)? Если акб полностью заряжена, будет ли амперметр возвращаться в 0, или такого быть не может (БУДЕТ, И ДОЛЖЕН ВОЗВРАЩАТЬСЯ)?
В первую очередь хочу выразить благодарность всем, кто откликнулся в комментах, за ценные советы и пояснения!
Подключение амперметра в автомобиле
В отличие от вольтметра, который просто подсоединяется к клеммам АКБ, подключение амперметра в автомобиле имеет массу особенностей. Во-первых, не каждый предлагаемый на рынке прибор подойдет. Во-вторых, стоят амперметры с шунтами на большие токи довольно дорого. В-третьих, в бортовой сети автомобиля присутствуют пусковые токи, пускать которые через шунт амперметра нельзя.
Однако после успешной установки амперметр, в отличие от того же вольтметра, окажется намного более интересным и информативным прибором. В этой статье подробно рассказано, зачем нужен данный прибор в машине, как он вообще работает, какими способами его можно подключить, как с ним работать. Также предлагается информация, позволяющая «прощупать» токи в цепях автомобиля, не устанавливая амперметр с шунтом.
Зачем амперметр в машине
Кто постарше, тот помнит, что некое подобие амперметра устанавливалось на отечественных автомобилях. Тот прибор работал «в обе стороны», и примитивно показывал, куда идет ток относительно АКБ – из нее, или к ней. По сути, амперметр служил лишь для того, чтобы контролировать, заряжается аккумулятор или наоборот – разряжается.
Современные же амперметры позволяют узнать о токах в автомобильных цепях намного больше информации. Это возможно благодаря тому, что приборы теперь цифровые, и могут показывать не только направление тока. По их показаниям можно узнать нагрузку с точностью до десятых долей ампера. А это существенно расширяет возможности прибора.
В данной статье речь не идет о тех приборчиках, которые являются аналогом советских стрелочных «амперметров». Сегодня они продаются в виде пластиковой коробочки с несколькими светодиодами разных цветов. Такие приборчики не измеряют силу тока. Они годятся только для того, чтобы понять примерно, заряжается АКБ, или же разряжается.
С помощью же цифрового амперметра в машине можно постоянно контролировать следующие параметры бортовой сети:
Это далеко не все список возможностей встроенного в бортовую сеть амперметра. Например, если установлен точный прибор, то можно оценить даже токи утечки, когда машина находится на стоянке.
Немного теории об амперметре
Если вы хорошо представляете себе, как работает амперметр, то этот подраздел можно перескочить. Для тех же, кто не очень ориентируется в этой теме, предлагается краткая информация, которая поможет понять изложенный дальше материал, и избежать некоторых опасных ошибок.
Амперметр для автомобиля состоит из двух основных компонентов, а именно – токового калиброванного шунта и собственно самого прибора с электронной начинкой и дисплеем. Токовый шунт представляет собой короткий проводник строго определенного сопротивления. Этого добиваются путем подбора материала, длины и сечения. Чтобы откалибровать шунт, на нем делаются пропилы, за счет которых постепенно уменьшается сечение, а значит, увеличивается сопротивление.
Сам амперметр для автомобиля – это ни что иное, как обычный вольтметр, который откалиброван под конкретный шунт. То есть, амперметр измеряет не амперы (ток), как многие полагают, а вольты (напряжение). Силу тока же прибор только отображает на дисплее, получая данные о нем путем нехитрых математических вычислений, которыми «занимается» электронная начинка.
Работает же это все следующим образом. Шунт устанавливается в разрыв провода, протекающий ток по которому мы хотим измерять. Поскольку шунт имеет какое-то сопротивление (хоть и очень маленькое – доли одного ома), на нем падает некое напряжение. Это означает, что на его концах при протекании тока присутствует разность потенциалов (напряжение). Амперметр измеряет это напряжение и, «зная» точное сопротивление шунта, по закону Ома в режиме реального времени вычисляет силу тока. Результат этих вычислений отображается на дисплее в амперах и его долях (десятых или сотых, в зависимости от точности амперметра).
Абсолютно так же работает и амперметр в популярных сегодня мультиметрах. Внутри него есть шунт (толстая проволока), на концах которого прибор измеряет напряжение, преобразуя полученные значения в амперы.
Чисто теоретически ток в любом интересующем нас проводе можно измерить и без амперметра. Для этого, пока провод обесточен, нам надо узнать его точное электрическое сопротивление в омах. Затем, когда через него течет ток, измеряется напряжение на концах. Зная сопротивление участка цепи и падение напряжения на нем, легко вычислить и ток. Для этого напряжение надо поделить на сопротивление.
Но проблема в том, что сопротивление провода очень мало, и измерить его точно обычными бытовыми мультиметрами почти невозможно. То же самое касается и напряжения. Оно там настолько маленькое, что точности недорогих вольтметров просто не хватит. Автомобильные же амперметры – это очень чувствительные мили- или даже микро-вольтметры, которые это падение напряжения способны определить с высокой точностью.
Выбор амперметра для автомобиля
Сразу же стоит отметить, что те амперметры, которые продаются тоннами у китайцев, и стоят не более 3-5 долларов, для автомобиля не подойдут. Они не рассчитаны на большие токи, и моментально выйдут из строя. Для подключения в автомобиль продаются рассчитанные на это приборы с соответствующими шунтами в виде толстой металлической пластины с клеммами.
Такие амперметры бывают нескольких видов, и в этом вопросе крайне важно ориентироваться. Иначе ничего не заработает, а весьма недешевый прибор просто перегорит.
При выборе амперметра для автомобиля смотреть надо на такие характеристики:
Стоит также отметить, что на рынке без особых проблем можно найти амперметр и шунт к нему, рассчитанные на токи в сотни ампер. Это, с одной стороны, упростит монтаж и позволит «заценить» пусковые токи. С другой стороны, такое повышение предела измерений существенно скажется на точности, и вы не сможете провести другие, более интересные измерения.
Способы подключения амперметра в автомобиле
Существует всего три основных способа, как подключить амперметр в автомобиле. У этих схем есть вариации, которые при желании можно изучить отдельно. Выбор же из трех описанных способов зависит от того, какие цели вы преследуете, и какой прибор удалось найти за приемлемые деньги.
Амперметр в цепи генератор-АКБ
Для такого подключения подойдет амперметр, который умеет измерять ток только в одну сторону, а также рассчитанный на подключение к плюсовому участку цепи. При таком подключении можно будет контролировать ток, который выдается генератором для зарядки АКБ и питания электрооборудования. Ток разряда (при заглушенном двигателе) определить нельзя будет, даже если амперметр двухсторонний.
Подключение выполняется по следующему алгоритму:
Поскольку через шунт будет проходить плюс бортовой сети, во избежание короткого замыкания крайне рекомендуется тщательно заизолировать созданный узел.
Амперметр в цепи АКБ-потребители
Такой способ подключения ненамного сложнее предыдущего, а вот функционал существенно расширяется. Особенно, если приобрести амперметр, умеющий измерять ток в двух направлениях. Такой прибор позволит видеть не только ток от генератора, но также ток разряда и точный ток, потребляемый электрооборудованием автомобиля. Соответственно, шунт для амперметра для этого способа подключения должен быть предназначен для установки на плюсовую линию.
Алгоритм подключения амперметра в машину:
Если при таком способе подключения использовать односторонний амперметр, то он будет отображать только тот ток, который потребляется электрооборудованием автомобиля. Двусторонние же приборы позволят видеть и ток заряда, и ток разряда.
Данный способ является наиболее распространенным, так как наиболее полно раскрывает возможности установленного амперметра.
Другие способы подключения амперметра (на «минус»)
Встречаются также ситуации, когда рассчитанный на подключение в плюсовую линию амперметр найти за приемлемые деньги не получается. В таких случаях можно приобрести «минусовый» прибор, но его подключение подразумевает сразу две сложности. Во-первых, минус от АКБ может быть подключен к массе автомобиля несколькими проводами, а нужен только один, через который идет весь ток. Во-вторых, через этот самый минусовый провод при запуске двигателя течет пусковой ток, который способен сжечь амперметр. В-третьих, для такого амперметра требуется отдельное питание.
Потому, для подключения подобных амперметров применяется следующий метод:
В качестве размыкателя в пункте №3 можно использовать классический выключатель массы с предусмотренной отдельной кнопкой, которая выводится в салон автомобиля. Преобразователь напряжения из пункта №5 в обилии продается у китайцев. При его выборе важно обратить внимание на характеристики по напряжению, а также на наличие гальванической развязки (если подать питание на такой амперметр напрямую, он моментально выйдет из строя).
Альтернатива подключению амперметра в автомобиле (клещи)
В качестве заключения кратко рассмотрим, как можно обойтись без встраивания амперметра (поскольку не так уж и просто это сделать), и измерить интересующие нас токи. Для измерения токов утечки достаточно обычного мультиметра. Для других измерений понадобятся токовые клещи. Конечно, их стоимость мало кого обрадует, но поверьте, хороший качественный амперметр с шунтом для автомобиля обойдется не дешевле.
Чтобы измерить токи утечки, необходимо мультиметр включить в режим амперметра с пределом до 10 А, не забыв переставить плюсовой щуп в соответствующий разъем на приборе. Амперметр включается в разрыв между АКБ и одной из отсоединенных от него клемм. Показания прибора – это и есть токи утечки. Внимание! Описанную процедуру проводить только при выключенном двигателе и электропотребителях. Запускать двигатель или включать мощную нагрузку (фары, внештатную акустику, печку), пока амперметр находится в цепи – категорически нельзя.
Ну а чтобы измерить ток холодной прокрутки (пусковой ток стартера), заряда и разряда АКБ, потребление энергии приборами, достаточно прикупить токовые клещи. Работать ими очень просто. Клещами нужно оцепить провод, по которому протекают интересующие нас токи. Например, чтобы измерить пусковой ток, клещи устанавливаются на плюсовой провод, идущий к стартеру. Остальные параметры можно измерить, установив прибор в местах, в которых устанавливается токовый шунт из описанных в статье способов.
Каким образом правильно подключить в машине амперметр
Во время вождения за рулём автомобилист получает всю информацию от приборов, расположенных за рулём. Эти сведения помогают определить текущее состояние узлов и систем транспортного средства.
Не во всех машинах установлен амперметр, но его актуальные показания являются отличным дополнением к диагностике электрической системы. Некоторые автовладельцы самостоятельно монтируют данный прибор, выводя его табло на приборную панель.
Зачем амперметр в машине
Подключенный в электрическую сеть автомобиля амперметр показывает силу тока, направленную на заряд аккумулятора, и в большей степени даёт информацию о состоянии заряда батареи. По шкале легко понять косвенные сигналы, которые посылает бортовая сеть. В результате легко считать следующие параметры:
Если подключать приборы классического образца, то автомобилист будет получать все перечисленные сведения. Когда автовладелец включает в сеть модель амперметра нового поколения, то, кроме основных сведений, водителю будут предоставляться данные в расширенном формате, более информативно.
Выбор амперметра для автомобиля
Современные автомагазины представляют разные модели диагностических приборов. Большинство из них предлагаются по цене 200-400 рублей. Однако такие аппараты рассчитаны на невысокие значения тока и быстро выходят из строя. Рекомендуем отдавать предпочтение более качественным и дорогим моделям, которые оснащены шунтами из манганина либо его аналогов. Это позволяет измерителю не менять сопротивление при нагреве.
В процессе выбора важно уделять внимание основным критериям:
Способы подключения амперметра в автомобиле
На практике встречаются три варианта установки. В каждом случае используется своя схема оптимального подключения нештатного амперметра в электрическую цепь автомобиля. Перед проведением монтажных работ необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией и характеристиками.
Подключенный амперметр в цепи с генератором и АКБ должен решать поставленные задачи.
Для первого варианта подключения в схему «Генератор-АКБ» потребуется популярный амперметр с плюсовой полярностью. Этот прибор сможет мониторить ток, направляемый к батарее от генератора. Недостатком схемы является невозможность получения показания о разряде АКБ.
Подключение амперметра осуществляется по такому алгоритму:
Все неизолированные участки заливаем изоляцией, чтобы избежать возможного короткого напряжения. Иногда разрыв по такой схеме делается непосредственно около АКБ.
Второй схемой является вариант «АКБ-Потребители». Её используют реже, так как подключить амперметр по ней будет немного сложнее, а также потребуется амперметр, работающий в двух направлениях. Применяется шунт для плюсовой схемы.
Алгоритм соединения следующий:
Использование в схеме двустороннего прибора позволит получать больше информации о токе. Если вмонтировать таким образом одностороннюю модель, то часть данных будет теряться.
Третьим способом подключения амперметра в цепь с АКБ является монтаж измерителя на минусовую клемму. Этот вариант доступен лишь в том случае, если модель измерителя силы тока поддерживает подобный функционал.
Наибольший риск выхода из строя амперметра возникает при запуске двигателя.
Используется индикатор, к которому подводится отдельное электропитание. Приводим пошаговую инструкцию для установки:
Стоит учитывать, что не во всех комплектах присутствует размыкатель. Иногда его можно купить отдельно. Подбирать такое дополнение необходимо с такими характеристиками, чтобы выдерживалось напряжение.
Как работает амперметр в автомобиле
Приборы контроля зарядного режима
Для контроля системы электроснабжения, обеспечивающей заряд аккумуляторной батареи и питание потребителей, на автомобилях применяются амперметры и вольтметры. 
Как и следует из названия приборов, амперметры предназначены для измерения силы тока зарядки от генераторной установки при работающем двигателе, а вольтметры показывают текущее напряжение в бортовой сети между отрицательными и положительными выводами источников тока.
По этой причине амперметр дает больше информации о состоянии генераторной установки автомобиля, а вольтметр, в общем случае, позволяет оценить состояние аккумуляторной батареи по напряжению в бортовой сети.
Некоторые автолюбители устанавливают на панель приборов и амперметр и вольтметр, чтобы иметь полную информацию о работе генератора и аккумуляторной батареи, но в промышленном автомобилестроении такие приборы применяются раздельно – или вольтметр, или амперметр.
Более того, многие современные легковые автомобили, водители которых, зачастую, имеют низкую квалификацию в области автоэлектрики, вообще лишены этих приборов, а контроль зарядного тока осуществляется по контрольной лампе, которая гаснет после пуска двигателя. Конструкторы считают, что данной информации достаточно для того, чтобы оценить состояние электрической сети автомобиля, а водитель не перегружен излишней информацией от панели проборов.
Кроме того, бортовой компьютер, который становится неотъемлемой частью любого современного автомобиля, способен подсказать водителю о возникновении аварийной ситуации в какой-либо цепи, а система предохранителей спасет бортовую электросеть от повреждения, даже если водитель не успел во время оценить опасность ситуации.
Автомобильные амперметры
Амперметры включаются последовательно между генератором и аккумуляторной батареей, и измеряют силу зарядного или разрядного тока. Автомобильные амперметры относятся к электромеханическим приборам электромагнитной или магнитоэлектрических систем.
Электромагнитный амперметр (рис. 1) состоит из основания 4, постоянного магнита 3, латунной шины 1, якоря 5 и стрелки 2. При разомкнутой электрической цепи якорь со стрелкой под действием магнитного поля постоянного магнита удерживается в среднем положении на нуле. При прохождении тока через латунную шину создается магнитное поле, под действием которого намагниченный якорь со стрелкой поворачивается в ту или другую сторону в зависимости от направления тока, показывая зарядку или разрядку аккумуляторной батареи.
 |  |
| Рис. 1. Электромагнитный амперметр: 1 – латунная шина; 2 – стрелка; 3 – магнит; 4 – основание; 5 – якорь | Рис. 2. Амперметр магнитоэлектрической системы: 1, 5 – магниты; 2 – катушка индуктивности; 3 – резистор; 4 – стрелка |
На автомобилях с задним расположением двигателя и с генераторными установками большой мощности для уменьшения длины провода большого сечения применяют магнитоэлектрические амперметры с подвижным постоянным магнитом (рис. 2), подвижная система которых включает постоянный магнит 1 и стрелку 4, находящиеся на одной оси.
Постоянный магнит размещен внутри неподвижной катушки 2 индуктивности, подключенной к резистору 3, по которому протекает измеряемый ток. Противодействующий момент создается неподвижным постоянным магнитом 5.
Угол поворота постоянного магнита, а, следовательно, и стрелки зависит от величины и направления тока, протекающего по резистору 3.
Автомобильные вольтметры
Вольтметр (рис. 3) представляет собой магнитоэлектрический прибор с противодействующим магнитом и является магнитоэлектрическим логометром.
На пластмассовом корпусе 4, точно таком же, как и у других логометрических приборов, намотаны под углом 90˚ две катушки индуктивности W1 и W2, которые соединены между собой последовательно. Свободный конец катушки W1 служит положительным выводом вольтметра. Свободный конец катушки W2 соединен с отрицательным выводом через добавочный резистор R.
Результирующий магнитный поток прибора создается магнитным полем, возникающим в катушках индуктивности при протекании по ним тока, и магнитным полем постоянного магнита 2, установленного на экране 3.
Рис. 3. Автомобильные вольтметры: а – принципиальное устройство; б – аналоговый прибор, в – цифровой прибор: 1 и 2 – постоянные магниты; 3 – экран; 4 – каркас; 5 – стрелка; 6 – ограничитель; 7 – прорезь; W1, W2 – катушки индуктивности
Постоянный магнит служит также для регулировки прибора и имеет для этого возможность осевого перемещения. Подвижная система прибора состоит из постоянного магнита 1, закрепленного на оси вместе со стрелкой 5 и ограничителем 6. Прорезь 7, в которую входит конец ограничителя, определяет возможный угол поворота подвижной системы. Когда вольтметр отключен, подвижная система под действием магнита 2 устанавливается в крайнее левое положение.
Для удобства визуального контроля показаний вольтметров их шкалы обычно разделены на цветные зоны (рис. 3, б). Так, шкала прибора 12.3812 разделена на следующие зоны:
Соответственно шкала вольтметра для бортовой сети 24 В имеет аналогичное деление на цветные сектора с определенными интервалами напряжения.
Разные диапазоны измерения приборов достигаются использованием различных по сопротивлению добавочных резисторов.
Современные автомобили все чаще оборудуются цифровыми приборами, в том числе и для контроля состояния бортовой сети (рис. 3, в). Такие приборы отличаются высокой точностью текущих показаний, удобнее для визуального контроля, а также придают панели приборов современный вид.
Если с Вольтметром для авто — проблем нет (вариантов полно), то с Амперметрами на автомобильную тему — не так то и просто…
История вопроса.
Амперметр — прибор — показывающий направление и силу тока — заряда или разряда АКБ. Отлично можно оценить работу генератора, степень заряженности АКБ и т.д. Имея вольтметр и амперметр — можно выловить много проблем с электрооборудованием, особенно с генератором и АКБ.
Амперметр — необходимо врезать вразрез провода — от АКБ к генератору (так было на советских авто). Правда те приборчики — показывали — направление тока, а вот значение — весьма примерно.
Для организации цифрового амперметра — сечас используется другой подход. В разрыв цепи установлен калиброванный проводник — ШУНТ с определенным сопротивлением. Измеряя разность потенциалов на концах шунта, можно определить проходящий ток. Все просто.
Проблема оказалась только в том, что большинство схем, для измерения тока в обоих направлениях — требуют установки шунта в цепь от МИНУСА АКБ. Схема прилагается к любому такому амперметру
В принципе — можно найти схему с шунтом на 500А… НО. Еще одно неудобство — у нас в машинке — минусовой провод — подключен к кузову в неск. местах. Также — сделана дополнит. разминусовка… Чтож — всё рушить…
Удалось найти прибор с установкой шунта — в ПЛЮСОВУЮ цепь. Что гораздо легче. Т.к. от плюса АКБ — один провод идет на стартер (для мощного тока при пуске), а другой — уже на все потребители авто через главный 120А пред. Подключение — под винт. Удобно присоединить. В эту цепь — можно установить измерительный шунт.
В комплекте — шунт, короткий жгут проводов и неск.клемм. Схема подключения — в плюсовую линию.
Лампа 55W — ток «минус» 4,2 А — идет разрядка
Место установки — пока не определил. Может — разобрать и аккуратно внедрить только дисплей… 🙂
UPD
Дошли руки и появилось время.
Крутил — вертел куда пристроить. Определил место — в откидывающемся кармане.
Для этого — приборчик разобран, электроника вынута из корпуса. (для разборки — развальцевать ободок. В таком виде — аккуратно входит в карман и закрывается. Для присоединения фишки сзати — приобретен доп. штекер Г-образный.
Далее — вклею в карман термопистолетом.
Price tag: 2 260 ₽ Mileage: 136600 km
FakeHeader
Comments 26
Спасибо за подробный отчёт!
Имеет ли смысл ставить второй амперметр, вот по такой схеме? www.drive2.ru/l/5562018
Хочу поставить электроподогрев АКПП (поэксперементировать) — переживаю за генератор.
Я хотел спросить, имеет ли смысл поставить ДВА ампереметра: по Вашей схеме, по этой (из ссылки)?
Чтобы видеть, на сколько загружен генератор, при включении дополнительных потребителей.
У меня отключён теплообменник в коробке (стоит переходник и масляный радиатор, с термостатом). В холод (да какой холод, +3 градуса) — очень долго сама себя греет. Минут 20 до 40 градусов. Я, в качестве эксперимента, обклеил термостат акпп нагревающими элементами от курка газа снегохода (они нагреваются выше 100 град, но очень маломощные). Субъективно, с ними чуть быстрее греется коробка.
Хочу попробовать подключить в поток масла — свечи накаливания (как вот тут: www.drive2.ru/b/454642011845165115/ )
Почему не хочу обратно теплообменник? — Боюсь эмульсии, машина «летняя», зимой ездить не планирую. А летом — от него лишниее тепло коробке.
И это просто эксперимент. Хочу попробовать. (У меня вся коробка термометрами облеплена — разницу увижу 🙂 )
Предлагаемое устройство предназначено для визуального контроля зарядного и разрядного тока автомобильной аккумуляторной батареи во время поездки. Индикатор амперметра – стрелочный, кроме того, имеется светодиодный индикатор направления тока, включающийся, когда батарея разряжается.
Наличие информации о направлении и значении тока, протекающего через аккумуляторную батарею, позволяет водителю избежать многих аварийных ситуаций. Например, он может своевременно заметить, что батарея по какой-то причине не заряжается и предотвратить её полную разрядку. Не менее опасна ситуация, когда зарядный ток чрезмерно велик, что может привести к пожару и выходу из строя генератора. Такое случается, например, при отказе регулятора напряжения.
На современных легковых автомобилях обычно ограничиваются установкой на приборной панели контрольной лампы зарядки аккумуляторной батареи. Амперметры в цепи зарядки и разрядки батареи, как правило, отсутствуют, поэтому их не бывает и в продаже. Чтобы получать более полную информацию об условиях работы батареи, остаётся установить на автомобиль самодельный амперметр. Например, зашунтированный резистором с небольшим сопротивлением обычный стрелочный милли- или микроамперметр.
Но далеко не каждый подобный прибор пригоден для этой цели, так как падение напряжения на нём при токе полного отклонения стрелки может составить заметную долю напряжения в бортсети автомобиля. Промышленность выпускает стандартные измерительные шунты для амперметров, имеющие падение напряжения 75 и даже 50 мВ при номинальном токе, но для большинства малогабаритных электроизмерительных приборов этого недостаточно. Для их подключения к шунту необходим усилитель постоянного тока с малым температурным дрейфом нуля. Требуется также, чтобы механизм стрелочного прибора был устойчив к вибрации, а его габариты достаточно малы для установки наприборной доске автомобиля.
Применять на автомобиле амперметр с цифровым отсчётом нецелесообразно, прежде всего, по той причине, что при изменении измеряемого параметра (тока) цифры на индикаторе быстро сменяются и в его показаниях трудно ориентироваться.
Стрелочные приборы при параллельном подключении к шунту, что практически равносильно короткому замыканию рамки, обладают заметной инерционностью, вызванной демпфированием измерительного механизма. А в тёмное время суток водителю приходится напрягать зрение для того, чтобы рассмотреть положение стрелки.
Кроме того, стрелка может колебаться не только в результате изменений измеряемого тока, но и при сотрясениях кузова автомобиля. Поэтому целесообразно дополнить стрелочный амперметр сигнальным светодиодом, включающимся при критическом значении тока. В предлагаемом приборе свечение светодиода свидетельствует о том, что направление тока через аккумуляторную батарею соответствует его разрядке.
Схема амперметра показана на рис. 1.
Основные технические характеристики
Прибор состоит из стабилизатора напряжения на стабилитроне VD1 и транзисторе VT2, балансного усилителя постоянного тока на транзисторах VT1 и VT3 и порогового устройства на транзисторе VT4, в коллекторную цепь которого включён светодиод HL1. Поскольку усилитель на транзисторах VT1 и VT3 балансный, он имеет сравнительно небольшой температурный дрейф нуля. Резистор R2 – стандартный шунт с падением напряжения 75 мВ при токе 40 А.
При неработающем генераторе через шунт R2 протекает ток от аккумуляторной батареи в бортсеть автомобиля, при этом транзистор VT3 открывается и его коллекторный ток увеличивается, а падение напряжения на подстроечном резисторе R7 растёт. Когда начинает работать генератор, ток через шунт течёт от бортсети в батарею. При этом увеличиваются коллекторный ток транзистора VT1 и падение напряжения на резисторе R1. Стрелка миллиамперметра PA1 с нулём посередине шкалы отклоняется пропорционально протекающему через шунт току в сторону того из резисторов R1, R7, падение напряжения на котором больше.
Перемещением движка подстроечного резистора R7 регулируют порог срабатывания светодиодного индикатора тока аккумуляторной батареи. Если этот порог соответствует нулевому току через шунт R2, то светодиод будет включён, когда батарея разряжается, и выключен, когда она заряжается. При необходимости можно, конечно, установить и другой порог.
Микроамперметр РА1 может быть практически с любым сопротивлением рамки. Его влияние всегда можно скомпенсировать, уменьшив или увеличив сопротивление добавочного резистора R6. Автор применил стрелочный индикатор от импортного авометра УХ-1000А с током полного отклонения стрелки 500 мкА. Корпус прибора был распилен пополам и использована только его верхняя часть со стрелочным индикатором, который был переделан так, чтобы при отсутствии тока стрелка находилась посередине шкалы. С помощью металлической пластины и винтов индикатор закреплён на приборной доске. Конструкция этого прибора выдерживает вибрации и не очень сильные удары.
В качестве РА1 можно применить и индикатор уровня записи (например, М68 501 или М476/1) от старого кассетного магнитофона. Такие индикаторы имеют шкалу небольшого размера, но обладают повышенной устойчивостью к вибрации и могут длительно эксплуатироваться даже на мотоцикле, где уровень вибрации значительно выше, чем на легковом автомобиле.
В принципе, исходное положение стрелки прибора РА1 не обязательно должно быть точно в середине шкалы. Поскольку разрядный ток аккумуляторной батареи бывает значительно больше зарядного, часть шкалы, отведённая для его отображения, может быть длиннее отведённой для зарядного тока. Это, правда, приведёт к некоторым затруднениям при необходимости быстрой оценки направления тока во время движения.
Резистор R4 служит для установки начального значения коллекторного тока транзисторов VT1 и VT3, а подстроечным резистором R3 устанавливают на нуль стрелку микроамперметра PA1. Для того чтобы она не отклонялась при изменении температуры, теплоотводящие фланцы транзисторов VT1 и VT3 плотно прижаты один к другому через изолирующую прокладку, смазанную теплопроводящей пастой, что выравнивает температуру транзисторов.
Электронный блок амперметра собран в пластмассовом корпусе размерами 70x50x40 мм и соединён с микроамперметром, установленным на приборной панели, а витой парой проводов – с шунтом R2 типа 75ШИП-40, находящимся под капотом поблизости от аккумуляторной батареи. В приборе применены постоянные резисторы МЛТ, подстроечные резисторы СП3-1б, оксидный конденсатор К50-6. Вместо транзистора КТ315 можно применить любой маломощный кремниевый транзистор структуры n-p-n. Светодиод HL1 – маломощный любого типа и цвета свечения.
При первом включении электронного амперметра нужно подать на него напряжение +12 Всо стороны бортсети автомобиля от любого источника, не подключая аккумуляторную батарею. Прежде всего следует измерить напряжение между крайними выводами подстроечного резистора R7. Если оно сильно отличается от 4,5 В, следует добиться этого значения подборкой резистора R4. Затем следует установить стрелку прибора PA1 на нуль подстроечным резистором R3. С помощью подстроечного резистора R7 нужно включить светодиод HL1, после чего медленно перемещать движок подстроечного резистора в обратном направлении до выключения светодиода. При этом показания микроамперметра PA1 могут немного измениться, что нужно устранить подстроечным резистором R3, после чего повторить регулировку подстроечного резистора R7. Возможно, эти операции придётся повторить несколько раз.
Для градуировки амперметра нужно создать в шунте R2 образцовый ток, подключив к его силовым зажимам цепь, состоящую из достаточно мощного источника постоянного напряжения и соединённых с ним последовательно ограничительного резистора и образцового амперметра. При отсутствии амперметра с достаточно большим пределом измерения можно измерять падение напряжения на ограничительном резисторе и, зная его сопротивление, вычислять ток по закону Ома. Но нужно иметь в виду, что вследствие зависимости сопротивления от протекающего тока (она очень сильна, например, у ламп накаливания, часто используемых для ограничения тока) такой способ может оказаться недостаточно точным. Второй вариант – временно заменить шунт R2 другим, в несколько раз большего сопротивления. Тогда можно проградуировать прибор при значениях тока, уменьшенных во столько же раз, во сколько раз увеличено сопротивление шунта, а по завершении градуировки произвести обратную замену.
Сначала задают ток, равный необходимому пределу измерения амперметра, и подборкой резистора R6 добиваются полного отклонения стрелки прибора PA1. Затем меняют направление тока через шунт на противоположное и убеждаются, что стрелка полностью отклонилась в противоположную сторону. Несимметрию отклонения можно устранить подборкой резистора R4 (при этом установку нуля амперметра потребуется повторить заново) либо просто учесть её при градуировке шкалы. Деления на шкалу наносят, устанавливая 5-10 значений тока в каждом направлении.
В некоторых случаях (например, на мотоцикле) может быть применён электронный амперметр, собранный по схеме, показанной на рис. 2. Здесь GB1 – аккумуляторная батарея, SA1 – размыкатель её минусового провода. Прибор отличается от описанного выше включением шунта в минусовую, а не плюсовую цепь аккумуляторной батареи, применением транзисторов противоположной использованным в первом варианте структуры и интегрального стабилизатора напряжения DA1. Недостатком такого амперметра можно считать то, что через измерительный шунт течёт и ток стартёра.
Измерительный шунт для этого прибора можно изготовить и самостоятельно, ноделать его из медного провода, как рекомендуют некоторые радиолюбители, недопустимо. Дело в том, что сопротивление меди при изменении температуры на 20 °C изменяется на 8,5 %, что приводитк уходу показаний амперметра. Примерно такой же температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и у других чистых металлов. Подходящий материал для шунта – сплавы нихром или манганин, ТКС которых на один-два порядка ниже. Шунт предпочтительно изготавливать из металлической ленты, имеющей при равном сечении большую поверхность охлаждения, чем круглый провод. Для описанного прибора шунт можно сделать, например, из отрезка нихромовой ленты поперечным сечением 10×1 мм и длиной около 17 мм. Оба конца отрезка впаивают в прорези, сделанные в массивных медных пластинах. В этих пластинах сверлят по два резьбовых отверстия для подключения силовых и измерительных цепей. Зажимать силовой и измерительный провода под один винт недопустимо. Обычно сопротивление шунта делают заведомо меньшим расчётного, а затем подгоняют его, механически обтачивая ленту по ширине и толщине. В описанном приборе можно обойтись без подгонки, так как возникшую из-за неточного сопротивления шунта погрешность легко скомпенсировать подборкой резистора R6. При отсутствии ленты можно изготовить шунт из большого числа соединённых параллельно нихромовых проводов (например, от нагревателя электроплиты) такого же суммарного сечения.
Автор: А. Сергеев, г. Сасово Рязанской обл.
Мнения читателей
Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: