I denne artikel lærer vi, hvordan man bygger et simpelt AC-amperemeterkredsløb, som kan bruges til at kontrollere strømforbruget af husholdningsapparater på 220 V eller 120 V.
Hovedårsagen til høje månedlige forbrugsregninger er brugen af stort elektrisk udstyr som køleskabe, vaskemaskiner og tørretumblere, opvaskemaskiner osv. Disse apparater, som tidligere var banebrydende og energieffektive, begynder at forbruge mere og mere energi, efterhånden som de bliver ældre.
En metode til at spare elektriske udgifter er at bruge store apparater mindre hyppigt. Imidlertid er periodisk brug af apparater som køleskabe og frysere muligvis ikke blot acceptabel.
For at finde ud af, hvilke apparater der er ansvarlige for dine høje elregninger, går du naturligvis efter dit betroede multimeter. Men du indser, at målerens AC-strømområde er begrænset til nogle få milliampere.
Fordi høj-watt-modstande er nødvendige for at implementere AC-amp-måling, er mindre multimetre ikke designet til at detektere store mængder strøm.
Advarsel: Kredsløbet, der er forklaret nedenfor, er ikke isoleret fra vekselstrømsnettet og er derfor ekstremt farligt at røre ved i en utildækket og tændt tilstand. Passende forsigtighed anbefales strengt, når du bruger eller tester dette udstyr.
Kredsbeskrivelse
Figuren ovenfor viser et grundlæggende amperemeterkredsløb. En modstand (R) er forbundet i serie med belastningen i dette kredsløb. Seriemodstanden skal altid være forbundet i serie med belastningen og acceptere al strøm, der leveres til den.
Ifølge Ohms lov opstår der et spændingsfald, når strømmen løber gennem en modstand. Dette spændingsfald, der udvikler sig over modstanden, er nøjagtigt proportionalt med strømmen, der løber gennem den. Husk nu, at alle voltmetre, inklusive AC, kun viser aflæsninger i DC.
Det betyder, at før AC-indgangssignalet kan føres til DC-måleren, skal det rettes til DC, så amperemeteret kan læse det. For at skabe en retfærdig repræsentation af strømmen, der strømmer gennem den, skal seriemodstanden falde spændingen tilstrækkeligt.
Seriemodstandens effekt skal også være så lille som muligt. Desuden skal modstandsværdien være lille nok, så det meste af spændingen dumpes over den faktiske belastning.
Beregning af modstandsværdien
Som en illustration, lad os forestille os, at vores kredsløb har en seriemodstand 'R' på 1 ohm og en strøm 'I' på 1 ampere, der strømmer gennem belastningen. Spændingsfaldet (E) over modstanden vil være som følger ifølge Ohms lov:
- E = I x R = 1 (amp) x 1 (ohm) = 1 (volt)
- Ved at bruge Ohms potenslov (P = I x E), får vi:
- P=1 x 1=1 watt
- Ud fra ovenstående beregning kan vi antage, at hvis der anvendes et apparat på 220 V, 1 amp, så vil en 1 Ohm seriemodstand falde omkring 1 Volt over den.
Antag nu, hvis belastningen er et køleskab på 500 watt, med en forsyningsspænding på 220 V.
I denne situation ville strømmen, der passerer gennem modstanden, være 500 / 200 = 2,27 ampere
Igen, ved at løse Ohms-loven, kan vi beregne modstandsværdien for at få et optimalt 1 V fald over den.
- E = I x R
- 1 = 2,27 x R
- R = 1 / 2,27 = 0,44 ohm,
- watt eller modstandens effekt ville være P = 1 x 2,27 = 2,27 watt eller blot 3 watt.
Der er dog et problem. Da vores kredsløb bruger en broensretter til at konvertere AC-spænding over modstanden til et DC-potentiale, har vi altid to dioder i serie for hver AC-cyklus. Nu, fordi hver diode vil falde 0,6 V, ville i alt 0,6 + 0,6 = 1,2 V falde over disse dioder.
For at få en effektiv 1 V over måleren skal modstanden derfor kunne udvikle et potentialefald på 1 + 1,2 = 2,2 V.
Vender vi tilbage til vores tidligere beregning, ville seriemodstandsværdien for et 500 watt apparat nu være:
- R = 2,2 / 2,27 = 0,96 Ohm.
- Effekt = 2,2 x 2,27 = 4,99 watt eller blot 5 watt.
Dette indebærer, at for at måle strømmen, der passerer gennem et 500 watt apparat, skal seriemodstanden i vores AC amperemeterkredsløb være normeret til 0,96 ohm og 5 watt.
Liste over dele
De dele, der kræves til at bygge et simpelt AC-amperemeterkredsløb, er angivet nedenfor:
- Modstand 1 Ohm 5 watt = 1 nr
- 1N5408 dioder = 4 nr
- To-in stik = 1 nr
- 1 V FSD moving coil meter = 1 nr
- 3-polet stik til belastningen = R(belastningen) i diagrammet kan udskiftes med en 3-polet stikdåse til plugin i den ønskede belastning.
