Последнее обновление:
Как повысить чувствительность амперметра?
На самом деле, этот вопрос – не столь прост. Вот как снизить чувствительность амперметра – это довольно легко, надо лишь подобрать соответствующий шунт. Нередко продаются готовые шунты, надо лишь установить их и/или, быть может, немного подпилить для того, чтобы шкала амперметра соответствовала ожидаемой градуировке.
А вот насчет того, чтобы повысить чувствительность – об этом, увы, информации практически нет. Поиск на форумах в интернете, в специальной литературе не дал практически ничего полезного. Обычно люди отвечают на этот вопрос очень коротко: «никак». Однако, все-таки это возможно!
Оговоримся сразу, что речь будет идти о типичном автомобильном амперметре
Итак, если для снижения чувствительности амперметра достаточно лишь найти (или изготовить) соответствующий шунт, то с повышением чувствительности не все так просто.
Вначале нам следует разобраться с конструкцией амперметра, как он устроен. Вот типичный автомобильный амперметр. Устанавливается он, вроде бы, на автобусы ПАЗ, автомобили УАЗ.
Видно, что так в 2…3 ампера он практически «не почувствует». А при токе 5…8 ампер будет непонятно, то ли это 5А, то ли 10А. Поэтому неплохо бы повысить его чувствительность – ну, раза так в полтора-два.
Посмотрим, как же он устроен.
Как видим, конструкция, что называется, проста до безобразия. По проводнику через клеммы поступает постоянный электрический ток. Предположим, что он идет против часовой стрелки, т.е. так, как показано на рисунке. При этом вокруг проводника будет присутствовать круговое магнитное поле, направление которого определится по правилу буравчика (правого винта). Т.е. при выбранном направлении тока направление магнитного поля в районе якоря будет соответствовать тому, которое показано на рисунке черными стрелками.
Вспомним, что под якорем находится магнит. Этот магнит будет слегка подмагничивать якорь. При этом левая его часть получит намагниченность одного знака, а правая – противоположного. Т.е. по сути, якорь тоже превратится в магнит (с наведенной намагниченностью). Соответственно, при появлении электрического тока через проводник создаваемое током магнитное поле будет взаимодействовать с магнитным полем якоре. Это приведет к тому, что возникнут соответствующие магнитные силы, причем направлены они будут в разные стороны: на левой части якоря в одну сторону, а на правой – в противоположную. При этом обе они будут лежать в плоскости, параллельной циферблату амперметра. А это означает, что на якоре возникнет вращающий момент вокруг его оси. Что приведет к повороту якоря, т.е. стрелка амперметра начнет отклоняться. И понятно, что чем выше ток, тем отклонение стрелки будет выше.
Кстати, когда тока нет (т.е. он равен нулю), при этом магнит, притягивая части якоря, вынудит его повернуться обратно, т.е. стрелка установится в положение «0».
Вот такая вот нехитрая конструкция
Какие у нее есть возможности модернизации с целью повышения чувствительности амперметра?
Давайте посмотрим, что тут можно сделать, как минимум, теоретически
1. Изменить силу магнита.
Например, заменить магнит на более сильный или слабый. Или подложить под него еще один такой же магнит. При этом, если дополнительный магнит будет расположено точно так же, как и уже имеющийся (т.е. южный полюс – к южному, а северный – к северному), то общая магнитная сила этих двух магнитов увеличится примерно в два раза по сравнению с одиночным магнитом.
На самом деле, конечно, не в два раза, а где-то процентов на 50…70. Это вызвано тем, что толщины магнитов не являются бесконечно тонкими.
Если мы усилим магнит (т.е. расположим дополнительный магнит так же, в том де направлении, в котором расположен уже имеющийся), то при этом чувствительность амперметра упадет. В самом деле, ведь при этом два магнита будут сильнее притягивать к себе якорь, поэтому он уже будет слабее отклоняться при воздействии на него магнитного поля, создаваемого электрическим током, протекающим через проводник.
Если же магнит будет ослаблен (когда дополнительный магнит будет расположен в противоположном направлении), то, конечно, чувствительность амперметра возрастет, при одной и той же величине тока стрелка будет отклоняться сильнее, по сравнению с амперметром, в котором имеется всего один магнит. Однако, так как магнитная сила, действующая со стороны магнитов на якорь, снизится, стрелка амперметра станет «вертлявой», т.е. при изменении его показаний она будет дергаться и не сразу останавливаться около своего равновесного положения. Кроме того, переход к новому равновесному положению будет осуществляться как бы нехотя, замедленно. Что, конечно, будет неудобно для водителя, особенно в процессе движения, когда необходимо будет внимательно следить за дорожной ситуацией. Ведь там у него не будет много времени, чтобы наблюдать за амперметром и ждать, когда же его стрелка придет в равновесие. Кроме того, при движении стрелка будет слегка колебаться около своего равновесного положения, а это уж тем более - не только неудобно, но и неприемлемо.
Стоит отметить, что оба этих варианта были опробованы на практике. Т.е. то, что написано выше, не просто теоретические домыслы.
2. Изменить размеры и/или массу якоря
Здесь следует сказать, что, как минимум, в условиях гаража это практически нереализуемо. Ибо масса стрелки вместе с якорем составляет, наверное, пару десятков граммов. И малейший дополнительный вес (даже лишняя капля олова) приведет к тому, что силы магнита уже не всегда будет хватать для возврата ее в нулевое (среднее) положение. Ну, а если сделать более сильный магнит, то чувствительность амперметра снизится. А мы-то хотим повысить ее.
Ну, а снижать массу якоря, вроде как, уж и некуда. Там и так металла очень немного.
Это тоже было опробовано на практике, в итоге, плюс ко всему, была безнадежно испорчена стрелка. Пришлось приобретать новый такой же амперметр.
3. Добавить дополнительный проводник
Да, НЕ ШУНТ(!...), а именно – проводник. И расположить его таким образом, чтобы магнитное поле от протекающего по нему электрического тока было расположено в том же направлении, что и поле от уже имеющегося проводника. Ну, хотя бы примерно в том же. Главное, чтобы не в противоположном, иначе эти поля будут взаимно гасить друг друга.
Пожалуй, для данной конструкции автомобильного амперметра это – единственная возможность повышения его чувствительности. Ею мы и займемся ниже.
Рассмотрим вначале сам проводник амперметра
Где же тут можно расположить дополнительный проводник? Причем так, чтобы он хорошо влиял на якорь, т.е. чтобы был близко к нему. Очевидно, этот дополнительный проводник можно расположить, разве что, где-то параллельно уже имеющемуся (основному) проводнику, где-то внутри П-образного крепления стрелки (вместе с якорем) амперметра. При этом еще и направление тока в нем должно быть… противоположное.
Дело в том, что якорь при этом будет находиться между двух проводников – основного и дополнительного. Следовательно, для того, чтобы силы, действующие на части якоря со стороны каждого из этих проводников, были направлены в одну и ту же сторону, необходимы РАЗНЫЕ направления электрических токов в этих проводниках.
Да еще следует учесть, что амперметр должен быть рассчитан на максимальный ток от 30…50А, а то и более. Как минимум, для того, чтобы, в случае чего, он не сгорел при возможном коротком замыкании проводки, если короткое замыкание будет в цепи, не защищенной предохранителем. Это к тому, что обычной проволокой тут, увы, не обойдешься. Необходим как можно более толстый проводник.
М-да, вот так задача…
Возможные материалы для изготовления здесь – медь, латунь, серебро и т.д. А также некоторые сплавы. В итоге, из медной пластины толщиной 3 мм был изготовлен дополнительный проводник следующей формы (см. рисунок).
Его изготовление не столь сложно, но, если Вы решитесь на это, повозиться придется. Ведь это медь, которая, в отличие от стали, не варится электросваркой. А нужно делать проводник именно из ЦЕЛЬНОГО куска (пластины) меди. Пайка здесь нежелательна, так как при коротком замыкании она, теоретически, может нарушиться. А если она нарушится – бортовая сеть автомобиля останется без электричества. Так что паяную конструкцию следует изготавливать, разве что, в экспериментальных целях. Но, конечно, это – на Ваше усмотрение.
Обратите внимание, что диаметры отверстий в дополнительном проводнике – разные. Мы потом поговорим об этом подробнее.
Вот как выглядит дополнительный проводник в сборе с основным (уже имеющимся).
Надо сказать, что эта модель амперметра, скорее всего, не была предназначена для такой модернизации; видимо, его разработчики думали об этом в последнюю очередь. Поэтому изготовление дополнительного проводника так, чтобы он без проблем мог быть установлен на основной проводник, на самом деле, та еще задача. Но, если действовать аккуратно и продуманно, эта задача вполне решаема.
На всякий случай: не путайтесь прилагать хоть какие-то мало-мальски серьезные усилия к основному проводнику. Дело в том, что он выполнен из довольно хрупкого дюралюминия и вполне может сломаться при изгибе. Т.е. работать следует очень-очень аккуратно.
Об изоляционной шайбе
Чтобы направления токов в проводниках (основном и дополнительном) были противоположными, необходимо их соединить в одном месте с образованием электрического контакта, а в другом – БЕЗ такового. При этом та клемма амперметра, в которой образован электрический контакт (правая, если смотреть по фото), будет НЕИСПОЛЬЗУЕМОЙ. По идее, ее можно просто срезать. Но, она может и пригодиться, если вдруг в будущем Вы решите вернуться на старую (заводскую) схему работы амперметра, т.е. без учета дополнительного проводника. Поэтому лучше бы этот проводник оставить, на всякий случай. Тем более, что он абсолютно не мешает. Нужно только заизолировать его. Например, надеть на него кусочек полихлорвиниловой или силиконовой трубки.
Вот как выглядит модернизированный амперметр в сборе уже с крепежной пластиной.
Якорь будет находиться между двух проводников – между основным и дополнительным. Так как токи в них будут направлены противоположно, то, соответственно, магнитные силы, действующие на части (правую и левую) якоря, обусловленные токами в этих проводниках, будут складываться, так как направлены они будут примерно в одном и том же направлении. Это приведет к тому, что, при одной и той же силе тока в модернизированном амперметре стрелка будет отклоняться раза в два сильнее, по сравнению с заводской конструкцией амперметра.
Строго говоря, не в 2 раза, а меньше. На практике, примерно на 50% больше, т.е. в полтора раза. Дело в том, что в гаражных условиях очень трудно выполнить дополнительный проводник так, чтобы соблюсти точную форму основного проводника. Да и мешает ось стрелки. Поэтому пришлось ее обходить. Как видно по рисункам, в результате дополнительный проводник имеет закругления, т.е. в некоторых его местах направление тока будет не совсем совпадать с направлением тока в основном проводнике.
Следует отметить, что выполненная модернизация оказалась эффективной на практике. Скажем, при включении дальнего света фар стрелка стала отклоняться как-то гораздо заметнее, чем это было в штатной (заводской) конструкции амперметра. О результатах практических измерений читайте в нашей следующей статье.