Меню

Микроамперметр показывает ток 0 4 мка

Микроамперметр показывает ток 0 4 мка

А. МОИСЕЕВ, с. Плотникове Новосибирской обл.

«Контрольный амперметр» — так называлась статья Ю. Виноградова в «Радио», 2005, №2. Для тех, кто ее не читал, поясняем, что этот прибор предназначен для установления причин непредусмотренного разрядного тока аккумуляторной батареи на автомобиле. Отметим, что ток всего лишь в 200 мА способен за 10 суток полностью разрядить батарею емкостью 55 А ч. Автор этой статьи рассматривает пути усовершенствования упомянутого прибора.

Анализ схемы и практическая проверка контрольного амперметра Ю. Виноградова позволили выработать некоторые рекомендации по построению приборов подобного назначения и усовершенствованию исходного варианта. На рис. 1 показана схема простейшего контрольного амперметра на ток полного отклонения стрелки 0,5 А.

Еще раз о контрольном амперметре

В нем использован миллиамперметр М2001 со шкалой на 10 мА и сопротивлением рамки r=8 Ом, но можно собрать его и на микроамперметре М4842 со шкалой на 100 мкА, r=2,84 кОм и нулем посредине шкалы (этот вариант рассмотрен специально для того, чтобы у желающих собрать подобный прибор был расширен выбор типа стрелочного измерителя; резистор R1 здесь должен иметь сопротивление 117,2 кОм).

Резистор R2 для обоих вариантов — это шунт, определяющий максимально возможный ток в измерительной цепи (R1РА1) на уровне 0,5 А даже при параллельном подключении контрольного амперметра к аккумуляторной батарее.

По порядку расчета оба варианта схожи. Значение 0,5 А определяют как отношение напряжения батареи к сопротивлению шунта, т. е. Ioгp = Uб/R2 = = 12 В/24 Ом = 0,5 А. Резистор R1 и миллиамперметр РА1 — это, по сути, вольтметр со шкалой на 12 В.
Внутреннее сопротивление миллиамперметра (сопротивление рамки) r необходимо учитывать, если отношение R1/r меньше 100, иначе погрешность показаний прибора будет слишком большой.

Расчет цепи измерителя проводят по следующей методике:

R1 = Uб/Ipa1 — для случая, когда R1/r больше 100 (Iрa1— ток полного отклонения стрелки измерителя);

R1 = (Uб/Iра1) — r — когда R1/r меньше 100.

R1 = 12 В/10 мА= 1,2 кОм для первого варианта. Проверим отношение (R1/r) = 1200 Ом/8 Ом = 150 — условие выполнено.

Для второго варианта R1 = = ( 12 В/100 мкА) — 2,84 кОм =117,2 кОм; R1/r = 117,2 кОм/2,84 кОм = 41,3.

Отметим, что прибором с микроамперметром М4842 можно пользоваться, не заботясь о соблюдении полярности подключения в цепь как плюсового вывода батареи, так и минусового. Резистор R1 придется составить из нескольких или подобрать.

Оба варианта контрольного амперметра предельно просты, их невозмож но вывести из строя даже при случайном параллельном подключении к зажимам батареи. Недостаток обоих приборов — значительное сопротивление шунтирующего резистора R2.

Поясним это примером. Если к батарее подключена нагрузка с потребляемым током 250 мА, то при подключении прибора падение напряжения на резисторе R2 будет равно 0,25 А х 24 Ом = 6 В. Остальные 12 — 6 = 6 В останутся приложенными к искомой нагрузке. Это не будет проблемой для случая обычной нагрузки и позволит уверенно установить нежелательного потребителя энергии батареи.

Однако в последние годы автопроизводители и автолюбители насыщают свои машины «интеллектуальной» электроникой, которая следит за напряжением батареи. При уменьшении напряжения питания ниже определенного порога, например 9 В, такой потребитель может самоотключиться, и тогда выявление его контрольным амперметром станет невозможным. После отключения контрольного амперметра нагрузка вновь включится и снова будет разряжать аккумуляторную батарею.

Частично решить проблему определения подобной нагрузки можно путем уменьшения сопротивления резистора R2. При его уменьшении до 12 Ом шкала обоих вариантов прибора будет соответствовать измеряемому току 1 А. Отсчет показаний станет даже удобнее, так как значения цены деления шкал обоих измерителей кратны 10. Потребление тока в 250 мА теперь создаст падение напряжения на резисторе R2 всего 3 В. Это уже лучше, но усложнится считывание показаний потребляемого тока менее 100 мА. Изменится в большую сторону и мощность, рассеиваемая резистором R2. Она увеличится до 12 Вт.

Читайте также:  Ток игорь рыбаков читай город

Очевидно, что хорош тот контрольный амперметр, падение напряжения на котором минимально в последовательной цепи аккумуляторная батарея—контрольный амперметр—потребители. Это достижимо только повышением чувствительности измерителя, что потребует соответствующих мер его защиты при токе измерительной цепи более номинального.

Сказанное имел в виду и Ю. Виноградов, когда определял параметры своего контрольного амперметра. Это устройство послужило прототипом для разработки предлагаемых ниже таких приборов. Были испытаны еще два варианта амперметра, полностью отвечающие указанным выше требованиям и имеющие показатели, лучшие, чем у прототипа. Схема приборов показана на рис. 2.

Еще раз о контрольном амперметре

Шунтом по-прежнему служит резистор R2. Сопротивление его таково, что он ограничивает ток на уровне не 0,5 А, а 12,6 В/1,2 Ом = 10,5 А, где 12,6 В — напряжение заряженной аккумуляторной батареи. Это значение тока соответствует случаю нечаянного аварийного подключения контрольного амперметра к батарее.

По сравнению с прототипом цепь измерителя изменена — он включен параллельно шунту. Такое решение позволило обойтись без дорогостоящих мощных диодов Шотки (использованы более дешевые диоды Шотки меньшей мощности) и отказаться от одного из мощных резисторов.

Расчет цепи измерителя производится по уже известной методике. Поскольку отношение R1/r меньше 100, R1 = (U’r2/Iра1)-r, где U’r2 — падение напряжения на резисторе R2 при токе через него0,5A.U’r2 = 0,5Ах1,2Ом = 0,6В. Это напряжение аналогично напряжению Uб = 12 В при расчете элементов прибора по схеме на рис. 1.

Таким образом, R1 = (0,6 В/10 мА) — 8 Ом = 52 Ом. На схеме указан ближайший номинал 51 Ом, что соответствует увеличению погрешности измерения всего на 2 %.

Второй вариант прибора по схеме аналогичен первому. В нем использован уже упомянутый микроамперметр М4842. Для него R1 =(0,6 В/100 мкА)-2,84 кОм = = 3,16 кОм. Здесь этот резистор придется составлять из двух или более.

Шкалы обоих измерителей РА1 при полном отклонении стрелки будут соответствовать току 500 мА, как и у прототипа. Это достигнуто вышеприведенным расчетом резистора R1 цепи измерителя. При токе 0,5 А через резистор R2 на нем упадет 0,5 А х 1,2 Ом = 0,6 В, что меньше, чем у прототипа. Эта разница, в зависимости от значения контролируемого тока, находится в пределах 0,01.. .0,3 В.

Таким образом, приборы позволяют при меньшем падении напряжения фиксировать факт подключения потребителей и лучше защищают стрелочный измеритель. При измерении тока до 500 мА шкала приборов линейна. При большем токе измерения возникает перегрузка, но она меньше, чем у прототипа, и также не приводит к выходу из строя измерителя РА1 благодаря ограничивающим диодам VD1 и VD2.

Маломощные диоды Шотки 1N5819 подобраны специально под вариант прибора с миллиамперметром М2001 с током полного отклонения стрелки 10 мА и внутренним сопротивлением 8 Ом. Падение напряжения на миллиамперметре при токе 10 мА равно 0,08 В. Диоды 1 N5819 в эксперименте показали прямое падение напряжения 0,084 В при токе 2 мкА и 0,245 В при токе 40 мА. Таким образом, они не шунтируют миллиамперметр в нормальном режиме и обеспечивают лишь трехкратную перегрузку при параллельном подключении прибора к зажимам батареи. Напомним, что в прототипе перегрузка была почти пятикратной.

Для варианта прибора с микроамперметром М4842 были подобраны обычные кремниевые диоды КД102Б. При токе через диод 2 мкА прямое падение напряжения на таком диоде равно 0,47 В, а при токе в 4 мА — 0,64 В. Падение напряжения на микроамперметре М4842 при токе в 100 мкА равно 0,284 В. При аварийном параллельном подключении устройства к зажимам батареи кратность перегрузки микроамперметра не превысит двух с половиной.

Маломощные резисторы — любого типа. Требования по монтажу, изготовлению или выбору мощных резисторов описаны в статье Ю. Виноградова. Необходимо лишь помнить, что на резисторе R2 сопротивлением 1,2 0м при аварийном подключении к зажимам батареи будет выделяться 130 Вт тепловой мощности. Поэтому необходимо быть готовым минимизировать длительность аварийной ситуации, особенно если номинальная мощность рассеяния используемого резистора значительно меньше указанного значения.

Читайте также:  Треугольник проводимостей в цепи переменного тока

Редактор — Л. Ломакин, графика — Л. Ломакин
Радио №8 2007

Источник

МИКРОАМПЕРМЕТР

Многие современные электронные приборы имеют режим энергосбережения, где их ток потребления падает на несколько порядков. Измерения тока в устройстве, которое периодически переходит в режим сна, приводит к необходимости часто переключать диапазон мультиметра. И не каждый мультиметр является автоматическим. Более того, часто нужно измерить ток вместе с напряжением, что делает работу с одним измерительным прибором еще более неудобной. К тому же минимальный предел тока в недорогих мультиметрах, как правило, составляет 0 – 200 мкА, что не позволяет измерять токи порядка нескольких микроампер с достаточной точностью. Описываемый цифровой микроамперметр как раз и предназначен для измерения малых постоянных токов в низковольтных схемах.

Технические характеристики

  • Диапазон измеряемых токов: 0.05 мкА — 10 мА на 4 диапазонах.
  • Автоматический выбор диапазона измерения
  • Разрешение: 3 десятичных знака
  • Погрешность измерений: не более 2%
  • Постоянная времени интегрирования: 100 мсек
  • Период обновления экрана: 0.35 сек
  • Падение напряжения на измерительном элементе: не более 82 мВ
  • Потенциал в точке измерения тока: 0 — 6 В
  • Питание: 2 батареи типа ААА, средний потребляемый ток 10 мА

Схема микроамперметра

Схема микроамперметра на микроконтроллере

Схема подключения микроамперметра

Принцип работы прибора основан на измерении падения напряжения на контрольном резисторе. С целью уменьшения влияния прибора на измеряемую цепь, сопротивление контрольного резистора должно быть как можно меньшим, что приводит к необходимости усиления падения напряжения на нем. Для этой цели имеется немало специализированных микросхем (токовые сенсоры), выпускаемых различными производителями. Тут применена микросхема MAX4372F в 5-выводном корпусе. Эта микросхема выпускается в трех вариантах с фиксированным коэффициентом усиления напряжения 20, 50, или 100. Здесь использован ее вариант с коэффициентом усиления 50, о чем свидетельствует суффикс F в спецификации микросхемы. Помимо двух выводов для подключения контрольного резистора, остальные 3 предназначены для подвода питания и съема усиленного напряжения.

Автоматический измеритель микроампер

Таким образом, если через Vin обозначить падение напряжение на контрольном резисторе, то напряжение на выходе MAX4372 равно Vout = 50 х Vin. При сопротивлении контрольного резистора 82 Ом и протекании через него тока Iin, согласно закону Ома, Vin = 82 х Iin. Поэтому Vout = 82 х 50 х Iin = 4100 х Iin.

Автоматический измеритель микроампер

Если Iin = 1 мА, падение напряжения на контрольном резисторе составляет всего 82 мВ, что пренебрежимо мало для большинства измерений. Что касается напряжения на выходе DA1, то оно составит 4.1 В. Таким же будет выходное напряжение при уменьшении тока Iin в 10 раз и соответствующим увеличении в 10 раз сопротивления контрольного резистора. При этом падение напряжения на контрольном резисторе также не изменится.

измеритель микроампер - корпус

Прибор имеет 4 диапазона измеряемых токов: 0.05 мкА — 9.99 мкА, 10 мкА – 99 мкА, 100 мкА – 999 мкА, 1 мА – 10 мА. Перевод прибора в определенный диапазон измерения осуществляется подключением одного из контрольных резисторов R1 — R4. Выбор резисторов производится ключами на P-канальных МОП транзисторах VT1 — VT4. Канал каждого транзистора включен последовательно с одним из резисторов и все 4 цепочки резистор/транзистор включены параллельно. Если транзистор закрыт, сопротивление его канала составляет десятки мeгаом и соответствующий резистор фактически исключается из схемы. Если же транзистор открыт, сопротивление его канала не превышает 0.05 Ом, что составляет 0.5% от самого малого контрольного резистора 8.2 Ом и практически не влияет на результат измерения.

микроамперметр

Для загрузки программы в микроконтроллер припаянный к плате, следует временно отключить от него микросхему DA4, отпаяв соответствующую проволочную перемычку на плате. Для повышения стабильности генератора опорного напряжения DA4, на его выход можно подключить конденсатор емкостью 0.01 мкФ. Налаживание прибора сводится к проверке правильности монтажа и программированию микроконтроллера. Файлы и прошивки тут. Авторы — С.Л. Безруков, В.А. Аристов.

Читайте также:  Значение силы тока измеренное в вольтах задано уравнением

Источник

Источник стабильного тока от 5 мкА до 20 мА

Источник стабильного тока понадобился автору для отладки схем на биполярных транзисторах, которые, как известно, управляются током. Важное требование к нему — изоляция общего провода прибора от общего провода отлаживаемого устройства, поэтому источник питания пришлось взять автономный. Встроенный четырёхразрядный микроамперметр с автоматическим переключением пределов позволяет немного уменьшить количество аппаратуры, одновременно размещаемой на столе экспериментатора.

Идея схемы взята отсюда. Собственно источник стабильного тока устроен так:

Сопротивление резистора R1 некритично, нужно только, чтобы ток базы транзистора Т1 полностью открывал его. Коэффициент передачи тока транзистора BC559C — около 500, верхний предел регулировки тока у источника — 20 мА, значит, 200 мкА через базу — более чем достаточно. Резистор в 10 кОм обеспечит около 1 мА при 10 В, в принципе, можно увеличить его даже до 50 кОм.

Транзисторы Т1 и Т2 должны быть одинаковыми, но при больших токах параметры Т1 всё равно будут немного «уплывать» из-за небольшого нагрева.

Ток, подаваемый устройством во внешнюю цепь, определяется суммарным сопротивлением резисторов R3 — R5. Их функции: R3 — ограничение тока в случае, если оба переменных резистора вывернуты «в нуль», R4 — точная регулировка тока, R5 — грубая. Ток рассчитывается по формуле I=0.7/(R3+R4+R5), поэтому, например, если резистор R3 взять сопротивлением в 27 Ом, верхний предел регулировки тока составит 0.7/27=25,9мА. На практике получилось 21,6 мА, поскольку падение напряжения на транзисторе Т2 оказалось меньше — около 0,6 В.

Полная схема устройства:

«Крона» питает источник стабильного тока, два элемента ААА — четырёхразрядный микроамперметр. Поэтому выключатель питания взят с двумя нормально разомкнутыми группами контактов. Переключатель S1 позволяет отключить верхнюю клемму и замкнуть источник тока накоротко, чтобы настроить его заранее, до подключения к отлаживаемой схеме.

Параметры на практике получились следующими: максимальный ток — 21,6 мА, максимальный ток при «грубом» регуляторе, вывернутом «в нуль» — 0,3 мА, минимальный — 4,7 мкА. Правда, встроенный микроамперметр меньше 10 мкА не показывает, поэтому внешний иногда может и потребоваться. Выставленный ток остаётся практически неизменным при изменении напряжения на внешней цепи от 0 до 8 В.

Микроамперметр сделан из мультиметра с автоматическим переключением пределов JT-033A фирмы SHENZHEN JINGTENGWEI INDUSTRY CO.,LTD: переключатель режимов удалён, вместо него впаяны перемычки, заставляющие его всегда работать в режиме измерения тока.

Расположение компонентов в корпусе следующее:

Jim сделал симуляцию схемы в Falstad, автор её немного переработал для отображения большего количества параметров, получилось:

А вот результат симуляции при сопротивлении резистора R1 в 100 кОм:

Источник



Микроамперметр показывает ток 0 4 мка

Вопрос по физике:

Микроамперметр показывает ток 0,4 мкА. Сколько электронов проходит каждую минуту через измерительный прибор?

Ответы и объяснения 1

I=0.4 мкА
t=1 мин=60с
q=It=0,4*60=24 мкКл

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

  • Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
  • Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
  • Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

  • Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
  • Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
  • Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
  • Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Источник