Схема подключения амперметра на маз

Как подключить амперметр в автомобиле

Для подключения амперметра к автомобилю необходимо подобрать прибор подходящей модели и выбрать наиболее подходящий способ установки. Амперметр может показывать автовладельцу гораздо больше сведений, чем вольтметр. А потому есть смысл задаться целью подключить такой прибор. В данном материале довольно подробно рассказано, как установить и полноценно эксплуатировать амперметр в машине.

Предназначение амперметра

Ещё на старых советских автомобилях устанавливалось некое подобие амперметра, но оно было менее функциональным и информативным, нежели современные модели. Такое устройство работало только “в одну сторону” и показывало направление тока, то есть, к АКБ или из нее. Иными словами, такой прибор лишь давал информацию, заряжается АКБ или разряжается в данный момент времени.

Современные модели в случае правильного подключения предоставляют гораздо больше полезной информации автолюбителю. Это стало возможным благодаря тому, что амперметры стали цифровыми, соответственно, могут считывать не только направление электрического тока, но и другие сведения. Они показывают нагрузку с достаточно высокой точностью, что значительно повышает их функциональность.

В целом, амперметр в автомобиле позволяет контролировать следующие характеристики бортовой сети:

• Прогресс заряда АКБ. Этот показатель зависит от следующих факторов: уровень заряда АКБ, температурные условия, тип движения и так далее.
• Разряд АКБ. Потребление тока изменяется в зависимости от внешних факторов. Знание этой информации позволяет приблизительно оценить время автономной работы и текущее состояние аккумулятора.
• Состояние генератора. Работоспособность во время движения, прогресс зарядки АКБ.
• Оценка текущей мощности генератора. Амперметр показывает, хватает ли мощности для удовлетворения текущей нагрузки. Особенно важна эта характеристика, если на автомобиле установлена дополнительная техника, потребляющая электроэнергию, например, мощная акустическая система, инвертор 12-220V.
• Показатели потребления тока. Это позволяет понять, какой ток расходуется всеми потребителями в текущий момент времени.
• Реальная мощность оборудования. По амперметру без труда можно вычислить уровень потребления каждого прибора. Зная напряжение легко вычислить текущую мощность, время автономной работы и другие интересные данные.
• Зависимость между текущей нагрузкой и потреблением. Амперметр позволяет узнать, насколько сильно меняется уровень потребления при использовании того или иного оборудования. Так, например, можно выяснить, достаточно ли получает энергии АКБ во время работы двигателя.

Выше перечислены только наиболее важные функциональные возможности амперметра. Продвинутые модели предоставляют информацию еще о нескольких десятках ключевых характеристик автомобиля.

Теоретическая справка

Данный раздел предназначен для тех, кто не имеет должного представления о том, как работает амперметр. Далее будет представлена теоретическая информация об устройстве этого прибора, которая позволит лучше уяснить дальнейший материал. Если вы хорошо ориентируетесь в теме, можете пропустить этот раздел и сразу начать читать следующий.

Автомобильный амперметр состоит из двух элементов:

• Токовый шунт — небольшой проводник с фиксированным сопротивлением, которое получается путем подбора материала и сечения. Для калибровки шунта на нем делаются пропилы, благодаря чему увеличивается сопротивление.
• Сам прибор — по сути (да и конструктивно тоже), это простой вольтметр, откалиброванный под определенный шунт.

Амперметр, вопреки всеобщему заблуждению, определяет именно вольты (а не амперы). Сила тока определяется самим прибором, за счет подобранной особым образом шкалы (или алгоритма в случае с цифровыми моделями).

Работает прибор так. Шунт ставится в разрыв провода, по которому требуется сделать измерения. В шунте есть небольшое сопротивление (сотые доли ома), следовательно, напряжение немного снижается (пропорционально установленному сопротивлению). На разных концах провода получается разное напряжение. Благодаря этой разности и знанию сопротивления шунта, амперметр “подсчитывает” текущую силу тока (по закону Ома). Полученные значения выводятся на экран устройства с точностью до десятых, или даже сотых долей ампера.

В теории вычислить силу тока в конкретной цепи можно и без использования амперметра. Сделать это можно следующим образом:

• Обесточить сеть и выяснить сопротивление проводника на измеряемом участке (измеряется в Омах).
• Подключить ток и измерить падение напряжения на концах исследуемого участка.
• Вычислить силу тока с помощью закона Ома, то есть, напряжение разделить на сопротивление провода.

Однако описанный метод, во-первых, неудобный, а во-вторых, точность измерений будет минимальна. Сопротивление в большинстве случаев ничтожно мало и простые приборы (вроде обычного мультиметра) не дают необходимой точности. Специальные автомобильные амперметры в сотни раз более чувствительны, поэтому с высокой точностью измеряют даже малейшую разность напряжения.

Советы по выбору амперметра для автомобиля

Во многих магазинах можно найти китайские амперметры ценой в 200-400 рублей — такие приборы для использования в автомобиле не годятся. Они рассчитаны на небольшие токи и моментально сломаются при подключении в сеть автомобиля. Поэтому необходимо приобретать специально предназначенные для установки в бортовую сеть автомобиля приборы. В них шунты представляют собой толстые пластины из манганина (и других материалов, не меняющих свое сопротивление при нагреве), благодаря чему способны выдерживать солидные токи.

Рассмотрим основные критерии, по которым необходимо выбирать амперметр:

• Предел измерений силы тока. Необходимо, чтобы прибор мог измерять ток до 100 ампер. Если этот предел ниже, то такое устройство не подходит для использования в автомобиле. В то же время приобретать модель, рассчитанную на огромную силу тока (300 и более ампер) не имеет смысла. При увеличении максимальной нагрузки сильно снижается точность.
• Предельный ток шунта. В большинстве случаев производителями шунты подбираются под конкретную модель амперметра, а также на определенный максимальный ток.
• Направление измерения. От этого зависит оптимальный способ подключения (о них будет рассказано ниже). Для подсоединения методом АКБ-генератор оптимальный вариант — односторонняя модель. Для других способов следует приобрести более продвинутую модель, позволяющую измерять ток в любом направлении.
• Полярность прибора. Недорогие модели обычно подключаются на плюсовой, или на минусовой провод. Поэтому при выборе необходимо учитывать предполагаемый способ подключения. Альтернативный вариант – купить модель, которая позволяет подключаться к проводу любой полярности.
• Точность измерений. От этого показателя, в первую очередь, зависит стоимость амперметра. Однако для большинства автолюбителей точность до сотых долей ампера не нужна. Поэтому нет смысла переплачивать за повышенную точность.

Методы подключения автомобильного амперметра

Всего есть три основных варианта подключения амперметра к автомобилю. У каждого из них есть свои технические особенности, которые очень желательно знать заранее. Есть и менее популярные методы подключения амперметра, но они либо слишком сложные, либо результат не стоит затраченных усилий. Выбор оптимального способа подключения зависит от используемого прибора и поставленных задач.

Генератор-АКБ

Для реализации данного метода подойдет самый простой односторонний амперметр с плюсовой полярностью. При использовании такой схемы подсоединения мы получаем возможность контролировать ток, который поступает от генератора в АКБ и для питания приборов бортового компьютера. Однако вычислить показатели разряда (т.е. при неработающем моторе) невозможно.

Подключение происходит по следующей схеме:

1. Провод, подключенный на плюсовую клемму аккумулятора, отключается.
2. Получится разрыв сети, в который подключается шунт с учетом полярности (об этом обязательно должно быть сказано в инструкции к прибору).
3. К выходам шунта подсоединяются измерительные провода амперметра (как правило, они имеют небольшое сечение).
4. Для питания самого прибора к нему подводится бортовое напряжение 12В.
5. При необходимости такой разрыв можно создать около самого аккумулятора.

Важно! Созданный узел необходимо тщательно заизолировать, чтобы не допустить короткого замыкания в сети.

АКБ-потребители

Данная методика подключения значительно сложнее предыдущей, однако более функциональна, и позволяет получить больше сведений о текущей обстановке. Для реализации данного способа желательно иметь амперметр, работающий в обоих направлениях. В таком случае устройство позволит анализировать ток, который потребляют установленные в автомобили электроприборы. Шунт для такого способа также должен быть подходящим, то есть, предназначенным для установки к плюсовой клемме. Схема подключения выглядит следующим образом:

1. От плюсовой клеммы аккумулятора отсоединяются все провода, за исключением кабеля, который подключен к стартеру.
2. В этот разрыв подсоединяется шунт. Важно учитывать полярность и соблюдать маркировку (об этом будет написано в инструкции к прибору).
3. К шунту подсоединяются провода от амперметра.
4. Амперметр подключается к бортовой сети.
5. Провода изолируются во избежание короткого замыкания.

Необходимость использования двухстороннего амперметра при такой схеме подключения обусловлена тем, что односторонний прибор будет показывать только ток, используемый электроприборами. Двухсторонние модели показывают более полную информацию о сети. Поэтому описанный метод подключения является наиболее популярным.

Подключение амперметра на минусовую клемму

Такая методика подключения актуальна только в том случае, если имеющийся в наличии амперметр предназначен для подключения к минусовой клемме. Во всех остальных ситуациях рационально использовать один из перечисленных выше способов. Это связано с тем, что подключение к минусовой клемме скрывает в себе ряд неудобств:

• При запуске двигателя (это необходимо для измерений) есть вероятность выхода из строя амперметра.
• В большинстве случаев минус к амперметру подключается несколькими проводами.
• Для работы амперметра к нему необходимо подключить отдельное питание.
• Если вы точно уверены, что это единственный возможный метод, действуйте по следующему алгоритму:
• Отключается питание от минусовой клеммы аккумулятора.
• В разрыв устанавливается шунт. Параллельно нему подключается специальный размыкатель (идет в комплекте с амперметром).
• К слаботочным клеммам подключаются провода от амперметра.
• С помощью DC-DC интерфейса с гальванической развязкой подключается питание амперметра.
• Перед запуском двигателя изолируются созданная сеть.

Если в комплекте поставки размыкателя не оказалось, его можно заменить выключателем массы с отдельной кнопкой. Преобразователь не всегда входит в комплект, поэтому его точно придется докупать. Настоятельно не рекомендуем пользоваться дешевыми китайскими аналогами, в таком случае высока вероятность выхода из строя прибора. Необходимо иметь преобразователь, который точно выдержит имеющееся напряжение.

Альтернативный вариант измерения ампер в автомобиле

Рассмотрим еще один способ подключения амперметра к автомобилю. Он не требует встраивания прибора в сеть автомобиля, следовательно, проще. Однако и задачи, которые с помощью этого способа можно решить — весьма скромны. Понадобится для этого мультиметр и токовые клещи. Чтобы измерить, например, ток утечки, необходимо сделать следующее:

1. Заглушить двигатель и выключить всё электрооборудование (акустика, бортовой компьютер и так далее).
2. Включить мультиметр в режим амперметра.
3. Установить предел силы тока в 10 ампер.
4. Вставить плюсовой щуп в соответствующий интерфейс на устройстве.
5. Снять одну из клемм с аккумулятора и в полученный разрыв цепи подключить мультиметр в режиме амперметра.

В таком режиме прибор покажет ток, который потребляет сеть при выключенных основных потребителях. Измерить можно также потребление некоторых приборов, например, центрального замка, магнитолы, навигатора. Следует только помнить, что мощность измеряемого потребителя при использовании обычного мультиметра не должна превышать 100 Вт, иначе прибор попросту перегорит.

Важно! Во время проведения измерений тока описанным способом ни в коем случае нельзя пытаться запустить двигатель. Ток, который пойдет через мультиметр при работе стартера (более 100 А), неминуемо устроит эффектное шоу, после чего прибор можно будет уже и не восстановить. Для измерения тока стартера можно использовать только хорошие токоизмерительные клещи.

Источник

Как подключить амперметр?

Амперметр – прибор, дополняющий вольтметр. Используется там, где нет возможности установить полноценный ваттметр либо воспользоваться мультиметром. Его назначение – облегчить обслуживание и ремонт электроустановок, находящихся под постоянной нагрузкой, вовремя выявить готовящиеся поломки и принять скорейшие меры к их устранению. Например, амперметр позволяет оценить состояние аккумулятора в автомобиле и спрогнозировать, когда потребуется замена изношенной аккумуляторной батареи на новую.

Устройство

У стрелочных амперметров основа прибора – простейший электромагнитный (или иного типа) гальванометр или электроизмерительная головка.

Электромагнитный амперметр

Сам по себе гальванометр работает как нечто среднее между милливольтметром и микроамперметром. Включать его в цепь без нагрузки и балластных сопротивлений нельзя – обмотка катушек не рассчитана на значительную силу тока, что нужна силовым электроустановкам и потребителям, подключённым к ним: с большой долей вероятности его обмотка сгорит. Аналоговый гальванометр устроен следующим образом. В поле постоянных магнитов вращается катушка, по которой в момент подключения прибора начинает идти ток. Вырабатывая собственное магнитное поле, катушка поворачивается на определённый угол – пропорционально пропускаемому через неё току. А поворачиваться её заставляет вращательный момент, образующийся при взаимодействии поля постоянного магнита и поля катушки.

Вместе с катушкой поворачивается и стрелка, жёстко закреплённая на ней. Вся эта конструкция закреплена на неподвижной оси, расположенной в центре магнитного зазора. Плоская пружина, прикреплённая одним концом к жёсткой основе (каркасу) прибора, а другой – к оси со стрелкой, при выключении гальванометра из электрической цепи заставляет стрелку вернуться в исходное положение.

Помимо возвращающей пружины, на противовесе стрелки находится балансир – металлическая нить из мягкого и достаточно эластичного металла (например, платины), уравновешивающая стрелку и не дающая её концу задевать за шкалу – алюминиевую пластину с проградуированными делениями, закреплённую в качестве плоской рамки на лицевой части внутренностей гальванометра. В ряде случаев, чтобы не тратить дорогую платину, на противовес стрелки напаивается капля какого-нибудь легкоплавкого сплава (точно в миллиграммах или в сотнях микрограммов). Если балансир порвётся – результаты измерений будут неточными и прерывистыми либо вообще никакими. Правила обращения с гальванометрическим амперметром строго-настрого запрещают его бросать, подвергать жёсткой вибрации и сильным ударам – измерительные головки ломаются очень легко.

Наконец, стрелочный амперметр обладает плоским винтом, немного сдвигающим пружину стрелки в обе стороны. Благодаря повороту этого винта стрелка может находиться не строго на нуле шкалы, а в околонулевой точке. На сколько делений будет нарушен ноль – на столько же амперметр и «приврёт», сняв показание измеряемого тока. Завод-изготовитель после опробования гальванометра самостоятельно калибрует ноль – по шкале. Пользователь сам подстроит точность нуля на глаз с помощью плоской отвёртки – когда обнаружит, что стрелочный ноль сбился и не совпадает со шкальным.

Подпорки из проволоки с резиновыми прокладками, находящиеся по концам шкалы, удерживают стрелку на околонулевой и максимальной позиции, когда гальванометр «зашкаливает» или подключён «задом наперёд». Они не дают пружине перекрутиться, а концу стрелки – биться о края визуального измерительного поля, если измеряемый параметр по невнимательности пользователя окажется в разы больше, чем реальный, который способен отобразить сам прибор.

Магнитоэлектрический

Удерживает постоянный ток малых значений. Измерительная головка – магнитоэлектрическая система со шкалой, содержащей определённую градуировку.

Термоэлектрический

Создан для цепей быстропеременного тока с частотой в сотни и тысячи герц. Основа такого амперметра – магнитоэлектрическая головка. Он состоит из отрезка проводника, к которому подсоединена термопара. Ток, нагревающий проводник, приводит к выделению тепла, улавливаемого термопарой. Теплоизлучение отклоняет рамку со стрелкой на расчётный угол, линейно зависящий от величины проходного тока.

Электродинамический

Его назначение – измерять ток в быстропеременных электроустановках, работающих на повышенной (до 200 Гц) частоте. Для электродинамических амперметров подойдёт помещение или отсек, где полностью отсутствуют лишние электромагнитные поля. Однако они высокоточны и применяются для регулярной поверки замерителей всех остальных типов.

Ферродинамический

Каркас ферродинамического замерителя исполнен из ферромагнетика, железного сердечника и статичной катушки. Он обладает классом точности, присущим электродинамическому амперметру, но нечувствителен к электромагнитным помехам (паразитным полям).

Цифровой

Цифровой амперметр (в идеале – мультиметр) лишён гальванометрической измерительной головки. Вместо гальванометра используется целая система: датчики подаваемого на измерение тока, АЦП, процессор с ПЗУ и оперативной памятью, дисплей с контроллером вывода значений снимаемых показаний. Для записи показаний на внешний носитель может прилагаться microUSB-порт или Wi-Fi/Bluetooth-радиомодуль – это позволяет подключить амперметр или мультиметр к ПК, смартфону или планшету, и использовать специальное приложение для работы с ним.

Принципиальная схема амперметра

В простейшем амперметре, рассчитанном на один диапазон измерений – например, 0… 10 А, – параллельно гальванометру подключён шунт. Это низкоомный резистор с сопротивлением 0,01… 1 Ом. Грубый расчёт производится по закону Ома – сила тока равна частному от деления ЭДС (напряжения) сети (цепи) питания на значение сопротивления.

Схемы подключения

Имея представление о сопротивлении шунта амперметра, вы уже знаете, как его правильно подключить.

Включение в цепь

Прибор всегда включается последовательно, а не параллельно нагрузке. Если вы рискнёте подключить прибор параллельно – сработает предохранитель, и прибор отключится. При токе от нескольких ампер сгорают катушка гальванометра и шунт. Сгоревшая стрелочная головка восстановлению не подлежит. Вначале обесточьте линию. При низкой ЭДС — до 12 В — источника питания можно обойтись и без обесточивания. Включите амперметр в разрыв цепи. Убедитесь, что пропускная способность амперметра по току (например, прибор рассчитан на 10 А) общая токовая нагрузка не превышает предел измерений, на который и рассчитан амперметр. Если прибор не «двусторонний» (например, -10 и +10 А с нулём посередине) – соблюдайте полярность. После включения он покажет, сколько (мили) ампер в час потребляет ваш электроприбор или электрическая цепь.

Нюансы при подключении амперметра к автомобилю

Для авто применяется «двусторонний» амперметр, у которого ноль находится не в начале, а в середине шкалы. «Минусовой» ток (отрицательное показание прибора) – это сила тока, потребляемая бортэлектроникой авто. «Плюсовой» – когда ток течёт в обратную сторону – зарядный ток, поступающей от автогенератора. Точно так же подсоединяются и работают амперметры в спецтехнике (автокран, трактор, экскаватор и т. д.).

Заводская комплектация для большинства иномарок уже предусматривает проградуированные этим же автозаводом шунт и амперметр, включаемый последовательно с аккумуляторной батареей через плюсовой провод. Если стрелка после успешного старта авто зашкаливает и не возвращается в нулевое положение – аккумулятор испорчен и подлежит замене на новый.

Установка шунта

Сопротивление шунта равно внешнему сопротивлению подключаемой нагрузки (например, мощного светильника или фары), умножаемому на отношение тока, проходящего через сам амперметр, к разности общего тока в цепи и тока самого амперметра. Ток, протекающий через шунтирующий резистор, во много раз больше тока, следующего через обмотку гальванометра. Обратное верно для сопротивления гальванометра и шунта.

В простейшем случае шунт – это короткая катушка или полосковая линия из толстого медного, стального или алюминиевого провода. К её выводам и подключается гальванометр. Это как бы «громоотвод» для больших токов, позволяющих сохранить катушку прибора в целости и сохранности – через неё пройдут, возможно, десятитысячные доли того тока, что пропустит сам шунт. На практике гальванометр превратится в милливольтметр – он воспринимает лишь то небольшое падение напряжения на полоске или резисторе шунта. Величина шунтирования – кратное 10 единицам число.

Использование трансформаторов

Для измерения силы тока постоянного напряжения или низкого переменного напряжения можно обойтись лишь одним шунтом. Если речь идёт о замерах переменного тока с высоким потенциалом, то, кроме выпрямительного диодного моста, прибору требуются измерительные трансформаторы по току. Зная, какое напряжение в электрической цепи (например, 1 кВ), вы можете воспользоваться повышающим напряжение трансформатором. Его первичная обмотка, имеющая низкое сопротивление, намотанная толстым проводом, включается последовательно с подающей питание линией (в её разрыв). Вторичная же, вырабатывающая высокую ЭДС, подключена к амперметру. Благодаря низкому сопротивлению самого прибора, трансформатор переходит в режим замыкания, т. е. максимально нагружен.

Если вы верно подобрали соотношение витков обеих обмоток – вам откроется возможность при малом токе, проходящем через сам прибор, измерять ток больших значений во внешней цепи. Чтобы получить значение тока, проходящего по первичной обмотке, умножьте измеренное значение на трансформирующий множитель. В амперметрах, где трансформатор тока постоянно встроен и не отсоединяется после окончания измерений, а остаётся в приборе и дальше, шкала уже оптимально проградуирована. Чтобы никого из персонала случайно не убило током высокого напряжения, один из выводов со вторичной обмотки и магнитопровод (пластины) трансформатора заземляют.

Вторичную обмотку и магнитопровод изолируют по отдельности. Они размещены внутри проходного корпуса, по каналу которого и проходит шунт с измеряемым в цепи током. Такие трансформаторы тока называются проходными.

Нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока, отсоединяя от неё амперметр. Если это всё же случится – скачкообразное возрастание магнитного потока в магнитопроводе автоматически становится источником очень опасного для жизни «замерщика» напряжения в сотни или даже тысячи вольт. Подключение же невысокого омического сопротивления параллельно с амперметром (или шунта) снизит это напряжение, позволив измерить с помощью амперметра его остаток – он оценивается как проходящий через цепь прибора ток.

Измерительные токовые трансформаторы обладают своей погрешностью – по углу сдвига фаз токов и по коэффициенту трансформации. В первом случае считается сдвиг (поворот) фазы от положения в 180 градусов, становящийся причиной значительной погрешности в показаниях ваттметра, включённого в эту же цепь. Класс точности по трансформирующему множителю оценивается по потерям от номинала – 0,02… 1 и более.

Применение токовых клещей

50-амперные шунты не выходят за пределы корпуса прибора. Но если речь идёт о токе большем, чем 50 А – используются так называемые токоведущие крокодилы или токовые клещи. Во втором варианте калибруется уже не сам гальванометр, а шунт. Параллельно ему включается милливольтметр с напряжением в 45–150 милливольт. Цель – обеспечить отклонение стрелки прибора на расстояние, не больше, чем вся шкала.

Определение постоянного и переменного тока

Для постоянного тока не требуется никаких особых схем – есть миллиамперметр, мощный шунт с сопротивлением в сотые и тысячные доли Ома. Они включаются между собой параллельно – и вся установка помещена в разрыв цепи. Для переменного же тока требуется способ с трансформатором тока, включённым по вышеописанной схеме. Чтобы стрелка не колебалась около нуля шкалы с частотой в 50 и более герц, используют диодный выпрямитель. Это один диод или диодный мост. Номинал диода по напряжению должен быть достаточно высок. Таким образом вы избежите электрического пробоя и последующего выхода прибора из строя.

Градуировка шкалы

Градуировка шкалы гальванометра (не готового амперметра) условная – она зависит от следующих параметров:

• веса стрелки и катушки с эмальпроводом, увлекающей её за собой;
• силы магнита (или намагничивающей катушки-статора, если постоянный ферритовый магнит не ставился);
• жёсткости возвращающей пружины;
• чёткости работы балансира стрелки.

В зависимости от того, какой прибор собирается на базе гальванометра – амперметр, вольтметр или омметр – градуировка производится согласно шунтам и принципиальной схеме прибора.

Например, чтобы проградуировать прибор при 15 вольтах (напряжение автомобильного генератора) на 15 же ампер, шунт должен иметь сопротивление 1 Ом. Если зарядный ток большой – на 75 А, то ставится мощный шунтирующий элемент на 0,2 Ом. Поправка на сопротивление обмотки гальванометра в этом случае окажется очень малой – само оно минимум в сотни раз выше, чем у шунтового соединения, и погрешность такого амперметра составит 0,2% и ниже. Точный расчёт можно провести и по вышеприведённой формуле, учтя сопротивление обмотки гальванометра. Если речь идёт о больших токах, не менее логично в разрыв цепи последовательно с амперметром включить плавкий или автоматический предохранитель – на случай «зашкаливания» прибора.

О том, как правильно подключить амперметр, смотрите в следующем видео.

Источник