Електронний амперметр для автомобіля. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Електронний амперметр для автомобіля. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Автомобіль. Електронні пристрої

Коментарі до статті

Пропонований пристрій призначений для візуального контролю зарядного та розрядного струму автомобільної акумуляторної батареї під час поїздки. Індикатор амперметра - стрілочний, крім того, є світлодіодний індикатор напрямку струму, що вмикається, коли батарея розряджається.

Наявність інформації про напрямок та значення струму, що протікає через акумуляторну батарею, дозволяє водію уникнути багатьох аварійних ситуацій. Наприклад, він може своєчасно помітити, що батарея з якоїсь причини не заряджається і запобігти повній розрядці. Не менш небезпечна ситуація, коли зарядний струм надмірно великий, що може призвести до пожежі та виходу з ладу генератора. Таке трапляється, наприклад, при відмові регулятора напруги.

На сучасних легкових автомобілях зазвичай обмежуються установкою на панелі приладів контрольної лампи зарядки акумуляторної батареї. Амперметри в ланцюзі зарядки та розрядки батареї, як правило, відсутні, тому їх не буває і у продажу. Щоб отримувати повнішу інформацію про умови роботи батареї, залишається встановити на автомобіль саморобний амперметр. Наприклад, зашунтований резистором з невеликим опором звичайний стрілочний мілі-або мікроамперметр.

Але далеко не кожен подібний прилад придатний для цієї мети, оскільки падіння напруги на ньому при повному відхиленні стрілки може скласти помітну частку напруги в бортмережі автомобіля. Промисловість випускає стандартні вимірювальні шунти для амперметрів, що мають падіння напруги 75 і навіть 50 мВ при номінальному струмі, але для малогабаритних електровимірювальних приладів цього недостатньо. Для їхнього підключення до шунта необхідний підсилювач постійного струму з малим температурним дрейфом нуля. Потрібно також, щоб механізм стрілочного приладу був стійкий до вібрації, а його габарити досить малі для встановлення на дошці приладу автомобіля.

Застосовувати на автомобілі амперметр з цифровим відліком недоцільно, перш за все, з тієї причини, що при зміні параметра (струму), що вимірюється, цифри на індикаторі швидко змінюються і в його показаннях важко орієнтуватися.

Стрільні прилади при паралельному підключенні до шунту, що практично рівносильно короткому замиканню рамки, мають помітну інерційність, викликану демпфуванням вимірювального механізму. А в темний час доби водієві доводиться напружувати зір, щоб розглянути положення стрілки.

Крім того, стрілка може коливатися не тільки в результаті змін струму, що вимірюється, але і при струсах кузова автомобіля. Тому доцільно доповнити стрілковий амперметр сигнальним світлодіодом, що включається при критичному значенні струму. У пропонованому приладі світлодіода свідчить про те, що напрям струму через акумуляторну батарею відповідає його розрядці.

Схема амперметра показано на рис. 1.

Електронний амперметр для автомобіля
Рис. 1

Основні технічні характеристики

Межі вимірювання струму А .......-40...+40
Дрейф нуля за зміни температури на 20 ^оЗ, А, не більше .......1,1
Власний струм, що споживається, мА, не більше .......23

Прилад складається зі стабілізатора напруги на стабілітроні VD1 і транзисторі VT2, балансного підсилювача постійного струму на транзисторах VT1 і VT3 та порогового пристрою на транзисторі VT4, колекторний ланцюг якого включений світлодіод HL1. Оскільки підсилювач на транзисторах VT1 та VT3 балансний, він має порівняно невеликий температурний дрейф нуля. Резистор R2 – стандартний шунт з падінням напруги 75 мВ при струмі 40 А.

При непрацюючому генераторі через шунт R2 протікає струм від акумуляторної батареї в мережу автомобіля, при цьому транзистор VT3 відкривається і його колекторний струм збільшується, а падіння напруги на підстроювальному резистори R7 зростає. Коли починає працювати генератор, струм через шунт тече від бортмережі до батареї. При цьому збільшуються колекторний струм транзистора VT1 та падіння напруги на резисторі R1. Стрілка міліамперметра PA1 з нулем посередині шкали відхиляється пропорційно струму, що протікає через шунт у бік того з резисторів R1, R7, падіння напруги на якому більше.

Переміщенням двигуна підстроювального резистора R7 регулюють поріг спрацьовування світлодіодного індикатора струму акумуляторної батареї. Якщо цей поріг відповідає нульовому струму через шунт R2, світлодіод буде включений, коли батарея розряджається, і вимкнений, коли вона заряджається. За потреби можна, звісно, встановити й інший поріг.

Мікроамперметр РА1 може бути практично з будь-яким опором рамки. Його вплив завжди можна компенсувати, зменшивши або збільшивши опір додаткового резистора R6. Автор застосував стрілочний індикатор від імпортного авометра УХ-1000А зі струмом повного відхилення стрілки 500 мкА. Корпус приладу був розпиляний навпіл і використана тільки його верхня частина зі стрілочним індикатором, який був перероблений так, щоб за відсутності струму стрілка була посередині шкали. За допомогою металевої пластини та гвинтів індикатор закріплений на дошці. Конструкція цього приладу витримує вібрації та не дуже сильні удари.

Як РА1 можна застосувати і індикатор рівня запису (наприклад, М68 або М501/476) від старого касетного магнітофона. Такі індикатори мають шкалу невеликого розміру, але мають підвищену стійкість до вібрації і можуть тривалий час експлуатуватися навіть на мотоциклі, де рівень вібрації значно вищий, ніж на легковому автомобілі.

В принципі, вихідне положення стрілки приладу РА1 не обов'язково має бути точно у середині шкали. Оскільки розрядний струм акумулятора буває значно більшим за зарядний, частина шкали, відведена для його відображення, може бути довшою від відведеної для зарядного струму. Це, щоправда, призведе до деяких труднощів за необхідності швидкої оцінки напрямку струму під час руху.

Резистор R4 служить для встановлення початкового значення колекторного струму транзисторів VT1 і VT3, а підстроювальним резистором R3 встановлюють на нуль стрілку мікроамперметра PA1. Для того щоб вона не відхилялася при зміні температури, фланці, що тепловідводять, транзисторів VT1 і VT3 щільно притиснуті один до одного через ізолюючу прокладку, змащену теплопровідною пастою, що вирівнює температуру транзисторів.

Електронний блок амперметра зібраний у пластмасовому корпусі розмірами 70x50x40 мм і з'єднаний з мікроамперметром, встановленим на панелі приладів, а витою парою проводів - з шунтом R2 типу 75ШИП-40, що знаходиться під капотом поблизу акумуляторної батареї. У приладі застосовані постійні резистори МЛТ, підстроювальні резистори СП3-1б, оксидний конденсатор К50-6. Замість транзистора КТ315 можна застосувати будь-який малопотужний кремнієвий транзистор структури npn. Світлодіод HL1 – малопотужний будь-якого типу та кольору світіння.

При першому включенні електронного амперметра потрібно подати на нього напругу +12 В стороні бортмережі автомобіля від будь-якого джерела, не підключаючи акумуляторну батарею. Насамперед слід виміряти напругу між крайніми висновками підстроювального резистора R7. Якщо воно сильно відрізняється від 4,5, слід домогтися цього значення добіркою резистора R4. Потім слід встановити стрілку приладу PA1 на нуль підстроювальним резистором R3. За допомогою підстроювального резистора R7 потрібно включити світлодіод HL1, після чого повільно переміщати двигун підстроювального резистора у зворотному напрямку до вимкнення світлодіода. При цьому показання мікроамперметра PA1 можуть трохи змінитись, що потрібно усунути підстроювальним резистором R3, після чого повторити регулювання підстроювального резистора R7. Можливо, ці операції доведеться повторити кілька разів.

Для градуювання амперметра потрібно створити в шунті R2 зразковий струм, підключивши до його силових затискачів ланцюг, що складається з потужного джерела постійної напруги і з'єднаних з ним послідовно обмежувального резистора і зразкового амперметра. За відсутності амперметра з досить великою межею вимірювання можна вимірювати падіння напруги на обмежувальному резистори і, знаючи його опір, обчислювати струм за законом Ома. Але потрібно мати на увазі, що внаслідок залежності опору від струму, що протікає (вона дуже сильна, наприклад, у ламп розжарювання, часто використовуються для обмеження струму) такий спосіб може виявитися недостатньо точним. Другий варіант – тимчасово замінити шунт R2 іншим, у кілька разів більшого опору. Тоді можна проградуювати прилад при значеннях струму, зменшених у стільки ж разів, у скільки разів збільшено опір шунта, а після завершення градуювання здійснити зворотну заміну.

Спочатку задають струм, що дорівнює необхідному межі вимірювання амперметра, і добіркою резистора R6 домагаються повного відхилення стрілки приладу PA1. Потім змінюють напрямок струму через шунт на протилежний і переконуються, що стрілка повністю відхилилася у протилежний бік. Несиметрію відхилення можна усунути вибіркою резистора R4 (при цьому установку нуля амперметра потрібно повторити заново) або просто врахувати її при градуюванні шкали. Поділ на шкалу наносять, встановлюючи 5-10 значень струму в кожному напрямку.

У деяких випадках (наприклад, на мотоциклі) може бути використаний електронний амперметр, зібраний за схемою, показаною на рис. 2. Тут GB1 – акумуляторна батарея, SA1 – розмикач її мінусового дроту. Прилад відрізняється від описаного вище включенням шунта в мінусовий, а не плюсовий ланцюг акумуляторної батареї, застосуванням протилежної транзисторів використаним в першому варіанті структури і інтегрального стабілізатора напруги DA1. Недоліком такого амперметра можна вважати те, що через вимірювальний шунт тече і струм стартера.

Електронний амперметр для автомобіля
Рис. 2

Вимірювальний шунт для цього приладу можна виготовити та самостійно, але робити його з мідного дроту, як рекомендують деякі радіоаматори, неприпустимо. Справа в тому, що опір міді при зміні температури на 20 ° C змінюється на 8,5%, що призводить до догляду показань амперметра. Приблизно такий самий температурний коефіцієнт опору (ТКС) та в інших чистих металів. Підходящий матеріал для шунта - сплави ніхром або манганін, ТКС яких на один-два порядки нижче.

Шунт переважно виготовляти з металевої стрічки, що має при рівному перерізі більшу поверхню охолодження, ніж круглий провід. Для описаного приладу шунт можна зробити, наприклад, з відрізка ніхромової стрічки поперечним перерізом 10x1 мм та довжиною близько 17 мм. Обидва кінці відрізка впаюють у прорізи, зроблені масивних мідних пластинах. У цих пластинах свердлять по два різьбових отвори для підключення силових та вимірювальних ланцюгів. Затискати силовий та вимірювальний дроти під один гвинт неприпустимо.

Зазвичай опір шунта роблять свідомо меншим розрахункового, а потім підганяють його, механічно обточуючи стрічку по ширині та товщині. В описаному приладі можна обійтися без припасування, так як похибка, що виникла через неточний опір шунта легко легко компенсувати добіркою резистора R6. За відсутності стрічки можна виготовити шунт із великої кількості з'єднаних паралельно ніхромових проводів (наприклад, від нагрівача електроплити) такого ж сумарного перерізу.

Автор: А. Сергєєв

Дивіться інші статті розділу Автомобіль. Електронні пристрої.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Генетичний аналог транзистора 14.04.2013

Біологічний пристрій отримав назву "транскриптор" за назвою синтезу молекул РНК на базі ДНК. Саме цей процес є корисним вихідним сигналом генетичного транзистора. З кількох таких пристроїв вченим вдалося створити набір примітивних логічних вентилів: І, І-НЕ, АБО та інші.

Транскрипцію в клітинах здійснюють ферменти класу ДНК-залежних РНК-полімераз. Вони послідовно просуваються вздовж ланцюжка ДНК, створюючи її основі молекулу РНК. Для управління роботою полімерази вчені додали до ланцюжка ДНК ділянки-термінатори, які викликають дисоціацію ферменту з ДНК та припинення синтезу.

Керуючим механізмом (аналогом напруги на затворі в польовому транзисторі) є можливість зміни орієнтації термінаторів - на припинення транскрипції або пропускання полімерази. Для перемикання використовують ферменти-інтегрази, які здатні вирізати та вставляти ділянки ДНК.

Каскади "транскрипторів" дозволили дослідникам посилити роботу генів, що викликають флуоресценцію клітин. Саме за світністю різних клітин вчені у процесі експериментів розуміли, які правильно відпрацьовували закладену логічну схему.

У перспективі нові біологічні пристрої можуть допомогти сформулювати генетичні комп'ютери. Раніше вже повідомлялося про різні досягнення в галузі біологічної інформатики. Так, вчені змогли розробити генетичні реле, модулі ДНК-пам'яті та спосіб кодувати повідомлення за допомогою біооб'єктів.

Інші цікаві новини:

▪ Big Data для футболістів

▪ Відтворення максимально гучного звуку

▪ Автономний автомобіль перетворює водія на інструктора

▪ Кратери лівійської пустелі

▪ Нейрони вчать нове, не забуваючи старе

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Досвіди з фізики. Добірка статей

▪ стаття Зі щитом або на щиті. Крилатий вислів

▪ стаття Чи є у птахів вуха? Детальна відповідь

▪ стаття Слюсар-ремонтник відділу головного інженера. Посадова інструкція