Малогабаритный стрелочный амперметр на 5 ампер: очень дёшево и очень сердито
Стрелочные электрические измерительные приборы (вольтметры и амперметры) существуют уже почти 200 лет (в XIX веке они именовались гальванометрами); и до сих пор не собираются сходить с арены.
Казалось бы, приборы с цифровой индикацией должны вытеснить их окончательно и бесповоротно. Ан нет!
У стрелочных приборов есть недостаток: они имеют более низкую точность, чем цифровые; но зато у них есть другие незаменимые преимущества:
- их показания быстрее воспринимаются наблюдателем (особенно — выход за допустимые пределы), именно поэтому стрелочные индикаторы вряд ли исчезнут из автомобилей;
- оценка уровня показаний возможна даже «косым» взглядом;
- на стрелочных приборах лучше заметна тенденция измеряемой величины (рост / снижение);
- за счет инерционности стрелки снижается мелкое шумовое «дрожание» показаний;
- стрелочные вольтметры и амперметры не требуют питания (за исключением экстремально-низких или высоких значений измеряемой величины).
А для обеспечения нужной точности никто не запрещает дополнить аналоговую индикацию цифровой. :)
Итак, в обзоре будет рассмотрен недорогой стрелочный амперметр на 5 Ампер.
Надеюсь, обзор будет полезен и с научно-познавательной точки зрения (как это устроено и какие есть проблемы).
Внешний вид, конструкция, внутреннее устройство стрелочного амперметра
Прибор построен по классической схеме и с классическим же внешним видом:
Корпус прибора и его защитное стекло — пластиковые.
На обратной стороне прибора — 4 штыря с резьбой М3.
Два верхних штыря — это контакты для подключения к электрической цепи, в которой надлежит измерить ток. Кстати: производитель забыл обозначить, где плюс, а где — минус (плюс — слева).
Два нижних штыря предназначены для закрепления стрелочного амперметра на какой-либо поверхности (приборной панели и т.п.).
Два винта на передней панели (точнее — два шурупа) удерживают защитное стекло.
Габариты амперметра — 45*45*36 мм, из них высота лицевой панели 9 мм.
Регулировки нуля снаружи прибора не предусмотрено, но она доступна, если снять переднее защитное стекло.
Снимем стекло и посмотрим, что там есть.
Как видите, на лицевой панели указан класс точности 2.5 (т.е. 2.5%). Как покажет тестирование, это — довольно смелое заявление, но не вполне соответствующее действительности.
Положение нуля хорошо настроено производителем, но в случае необходимости можно ноль подстроить.
Магнитная система прибора частично защищена от внешних воздействий стальным экраном цилиндрической формы.
На противоположном от шкалы конце стрелки можно заметить слегка размазанную капельку припоя. Это — не производственный дефект, а необходимая часть конструкции, уравновешивающая стрелку.
Благодаря этому стрелка почти не меняет положения при изменении ориентации амперметра (горизонтальная / вертикальная).
Проверка показала, что изменение положения стрелки тестируемого амперметра при таких поворотах происходит менее, чем на толщину стрелки, т.е. изменением можно пренебречь.
Теперь снимаем с прибора его шкалу и смотрим на ещё одну очень простую, но очень важную деталь прибора — на его шунт:
Шунт здесь представлен не в виде отдельного изделия, а просто в виде изогнутого куска проволоки из спец. сплава с нужным сопротивлением.
Чего здесь не хватает?!
Не хватает какого-либо элемента термокомпенсации. Зачем он нужен и к каким последствиям приводит его отсутствие — разберёмся в следующей главе, где и будет протестирован этот такой простой, но такой хитрый прибор.
Технические испытания стрелочного амперметра 5 А
В принципе, стрелочные амперметры могут тестироваться по очень многим параметрам, но в данном обзоре в глубокие дебри погружаться не будем.
Ограничимся точностью, термостабильностью и влиянием близкого расположения больших масс металла.
Причём, надо сказать, что вопрос с термостабильностью показаний в стрелочных индикаторах не прост.
Катушка, намотанная на рамку, имеет высокий температурный коэффициент сопротивления (ТКС), ибо для меди он высок и составляет около 0.38% на градус (правда, для некоторых других металлов он ещё выше; например, для алюминия составляет 0.43% на градус).
Поэтому в приборе должны быть предусмотрены какие-то меры компенсации, иначе показания будут «гулять» по мере прогрева аппаратуры.
Причём эта проблема наиболее актуальна именно для амперметров.
В стрелочных вольтметрах внешнее сопротивление подключается не параллельно катушке, а последовательно; и доля сопротивления, вносимого самой катушкой, получается небольшой (зависит от предела измерений и других параметров).
Начнём тесты с точности.
Проверим при трёх значениях тока: 1 А, 3 А, 5 А. Ток задавался с помощью лабораторного блока питания Longwei LW-K3010D (обзор) и мощного резистора 3 Ом, а контролировался мультиметром DT9205A.
Измерения проводились при температуре окружающей среды +8 градусов (неотапливаемая лоджия).
Почему именно там проводились измерения?! При естественном освещении (дневной свет) должны были получиться более качественные фотографии.
Но оказалось, что тест в таких условиях приводит и к неожиданным результатам измерений.
Итак, итоги измерений (поданный ток и ток, измеренный стрелочным амперметром):
- 1 А — 1.08 А
- 3 А — 3.2 А
- 5 А — 5.4 А.
Погрешность достигла 8%; т.е. намного выше указанных на самом приборе 2.5%!
В качестве причины такого безобразия под подозрение сразу попала пониженная температура окружающей среды в этом эксперименте.
После чего был проведён эксперимент с повышением температуры прибора до 39 градусов.
Для повышения температуры использовалось высокотехнологичное оборудование: кастрюля с горячей водой; а стрелочный амперметр и датчик термометра располагались на крышке. Для более или менее корректного измерения температуры датчик температуры был расположен вплотную к корпусу амперметра.
Тест проводился при токе 3 Ампера, вот результат:
Для более наглядного сравнения результатов, посмотрите вырезанные и расположенные рядом фотки амперметра при токе 3 А и температурах +8°С и +39°С:
Из этого можно сделать два вывода:
- термокомпенсации в приборе нет никакой: ни явной, ни скрытой;
- показания прибора оптимизированы под температуру окружающей среды около +30°С (по крайней мере, это касается протестированного экземпляра).
В принципе, такая оптимизация имеет право на жизнь: при расположении амперметра на приборной панели на него будет передаваться часть тепла от обслуживаемого аппарата, и показания случайно могут оказаться точными. :)
Но в большинстве случаев его показания будут пригодны лишь для качественной, а не количественной оценки величины протекающего тока.
И, наконец, последний и самый простой тест: оценка влияния расположенных вблизи больших масс металла.
Для этого теста использовался ещё один высокотехнологичный прибор: спортивная гантель 10 кг.
При поднесении её шара к стрелочному амперметру его показания не изменились. С этим — всё в порядке. Но данный результат не следует распространять на расположение рядом намагниченных предметов: в этом случае возможно всё, что угодно.
Итоги и выводы
Протестированный стрелочный амперметр никак не может быть признан средством измерения.
Это — «показометр», как сейчас, принято именовать приборы подобного уровня. Показометрами могут быть не только амперметры и вольтметры, но и даже некоторые недорогие цифровые осциллографы (например, DSO150 (обзор).
Тем не менее ему можно найти применения. Его точность достаточна для контрольных функций, приближенной оценки потребления аппаратуры и её общей исправности. Пригодность к использованию в этих функциях — несомненный плюс прибора с учётом его цены и отсутствия необходимости в каком-либо обслуживании.
Прибор был приобретён на Алиэкспресс здесь. Цена на дату обзора — $2, плюс доставка $1.5 (при одновременном заказе нескольких приборов стоимость доставки, по идее, должна быть со скидкой; но я не проверял). Там же можно приобрести амперметры с пределами измерений от 1 до 50 А (для приборов > 15 А может потребоваться внешний шунт).
Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158
Всем спасибо за внимание!
10 комментариев
Добавить комментарий
Шкала внутри прибора — металлическая пластинка или пластик?
За один прибор оказалась полная цена с доставкой ($3.47),
за два — скидка $0.75 (итого $6.19),
за четыре — скидка $2.62 (итого $12.24).
В общем, получается не так, и не этак. :)
Всё равно получается не очень красиво в плане точности, однако не надо забывать, что у Вашего «эталона» тоже есть погрешность — показание «3.00» вовсе не означает, что ток ровнёхонько 3 ампера плюс-минус ноль целых шиш десятых-сотых, то же про «1.00» и «5.00».
Вот например в ЧипДип-е есть амперметр на 500А. Видимо никому 500А не нужен и по этому стоит около 50р/45р.
Если разобрать и поменять шунт, то будет амперметр на *любой ток. А шкалу можно распечатать.
https://www.chipdip.ru/product0/8007211101
Добавить комментарий