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 — $3 — $3.5. Там же можно приобрести амперметры с пределами измерений от 1 mA до 500 А (для приборов > 15 А может потребоваться внешний шунт).

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Всем спасибо за внимание!