Tässä artikkelissa opimme rakentamaan yksinkertaisen AC-ampeerimittarin piirin, jota voidaan käyttää kotitalouksien 220 V tai 120 V laitteiden virrankulutuksen tarkistamiseen.
Suurin syy korkeisiin kuukausittaisiin sähkölaskuihin on suurten sähkölaitteiden, kuten jääkaappien, pesu- ja kuivausrumpujen, astianpesukoneiden jne. käyttö. Nämä aiemmin huippuluokan ja energiatehokkaat laitteet alkavat kuluttaa yhä enemmän energiaa vanhetessaan.
Yksi tapa säästää sähkökuluja on käyttää suuria laitteita harvemmin. Laitteiden, kuten jääkaapin ja pakastin, ajoittaista käyttöä ei kuitenkaan välttämättä voida yksinkertaisesti hyväksyä.
Selvittääksesi, mitkä laitteet ovat vastuussa korkeista sähkölaskuistasi, valitset luonnollisesti luotettavan yleismittarin. Mutta ymmärrät, että mittarin vaihtovirta-alue on rajoitettu muutamaan milliampeeriin.
Koska AC-vahvistinmittauksen toteuttamiseen tarvitaan suuritehoisia vastuksia, pienempiä monimittareita ei ole suunniteltu havaitsemaan suuria määriä virtaa.
Varoitus: Alla selostettua piiriä ei ole eristetty AC-verkosta, joten se on erittäin vaarallinen koskettaa peittämättömässä ja ON-tilassa. Asianmukaista varovaisuutta suositellaan ehdottomasti käytettäessä tai testattaessa tätä laitetta.
Piirin kuvaus
Yllä oleva kuva esittää perusampeerimittarin piiriä. Vastus (R) on kytketty sarjaan tämän piirin kuorman kanssa. Sarjavastus tulee aina kytkeä sarjaan kuorman kanssa ja ottaa vastaan kaikki siihen syötetty virta.
Ohmin lain mukaan jännitehäviö syntyy, kun virta kulkee vastuksen läpi. Tämä vastuksen yli kehittyvä jännitehäviö on täsmälleen verrannollinen sen läpi kulkevaan virtaan. Muista nyt, että kaikki volttimittarit, mukaan lukien AC-mittarit, näyttävät lukemat vain tasavirrassa.
Tämä tarkoittaa, että ennen kuin AC-tulosignaali voidaan syöttää DC-mittariin, se on suoritettava tasavirtaan, jotta ampeerimittari voi lukea sen. Luodakseen reilun esityksen sen läpi kulkevasta virrasta sarjavastuksen on pudotettava jännitettä riittävästi.
Myös sarjavastuksen tehon tulee olla mahdollisimman pieni. Lisäksi vastuksen arvon tulee olla tarpeeksi pieni, jotta suurin osa jännitteestä lasketaan todellisen kuorman yli.
Vastuksen arvon laskeminen
Esimerkkinä kuvitellaan, että piirimme sarjavastus 'R' on 1 ohm ja virta 'I' 1 ampeeri virtaa kuorman läpi. Jännitehäviö (E) vastuksen yli on ohmin lain mukaan seuraava:
- E = I x R = 1 (ampeeri) x 1 (ohm) = 1 (voltti)
- Ohmin teholakia (P = I x E) käyttämällä saamme:
- P = 1 x 1 = 1 wattia
- Yllä olevasta laskelmasta voidaan olettaa, että jos käytetään 220 V:n, 1 ampeerin kuormaa, 1 ohmin sarjavastus putoaisi noin 1 voltin poikki.
Oletetaan nyt, että kuorma on 500 watin jääkaappi, jonka syöttöjännite on 220 V.
Tässä tilanteessa vastuksen läpi kulkeva virta olisi 500 / 200 = 2,27 ampeeria
Jälleen, ratkaisemalla Ohmin lain voimme laskea vastuksen arvon saadakseen optimaalisen 1 V:n pudotuksen sen yli.
- E = I x R
- 1 = 2,27 x R
- R = 1 / 2,27 = 0,44 ohmia,
- Teho tai vastuksen teho olisi P = 1 x 2,27 = 2,27 wattia tai yksinkertaisesti 3 wattia.
Yksi ongelma kuitenkin on. Koska piirimme käyttää siltatasasuuntaajaa vastuksen ylittävän vaihtojännitteen muuntamiseksi tasajännitepotentiaaliksi, meillä on aina kaksi diodia sarjassa jokaista vaihtovirtajaksoa kohden. Koska jokainen diodi putoaa nyt 0,6 V, yhteensä 0,6 + 0,6 = 1,2 V putoaisi näiden diodien yli.
Siksi vastuksen on kyettävä kehittämään 1 + 1,2 = 2,2 V:n potentiaalin pudotus, jotta mittarin poikki saadaan tehokas 1 V.
Palatakseni edelliseen laskelmaan, sarjavastuksen arvo 500 watin laitteelle olisi nyt:
- R = 2,2 / 2,27 = 0,96 ohmia.
- Teho = 2,2 x 2,27 = 4,99 wattia tai yksinkertaisesti 5 wattia.
Tämä tarkoittaa, että 500 watin laitteen läpi kulkevan virran mittaamiseksi AC-ampeerimittaripiirimme sarjavastuksen on oltava 0,96 ohmia ja 5 wattia.
Osaluettelo
Yksinkertaisen AC-ampeeripiirin rakentamiseen tarvittavat osat on annettu alla:
- Vastus 1 ohm 5 wattia = 1 no
- 1N5408 diodit = 4 no
- Kaksinkertainen pistoke = 1 no
- 1 V FSD liikkuvan kelan mittari = 1 no
- 3-nastainen liitin kuormalle = Kaavion R(kuorma) voidaan korvata 3-napaisella liitännällä halutussa kuormassa.
