Как работает амперметр в автомобиле

Приборы контроля зарядного режима

Для контроля системы электроснабжения, обеспечивающей заряд аккумуляторной батареи и питание потребителей, на автомобилях применяются амперметры и вольтметры. Как работает амперметр в автомобилеКак и следует из названия приборов, амперметры предназначены для измерения силы тока зарядки от генераторной установки при работающем двигателе, а вольтметры показывают текущее напряжение в бортовой сети между отрицательными и положительными выводами источников тока.
По этой причине амперметр дает больше информации о состоянии генераторной установки автомобиля, а вольтметр, в общем случае, позволяет оценить состояние аккумуляторной батареи по напряжению в бортовой сети.

Некоторые автолюбители устанавливают на панель приборов и амперметр и вольтметр, чтобы иметь полную информацию о работе генератора и аккумуляторной батареи, но в промышленном автомобилестроении такие приборы применяются раздельно – или вольтметр, или амперметр.
Более того, многие современные легковые автомобили, водители которых, зачастую, имеют низкую квалификацию в области автоэлектрики, вообще лишены этих приборов, а контроль зарядного тока осуществляется по контрольной лампе, которая гаснет после пуска двигателя. Конструкторы считают, что данной информации достаточно для того, чтобы оценить состояние электрической сети автомобиля, а водитель не перегружен излишней информацией от панели проборов.
Кроме того, бортовой компьютер, который становится неотъемлемой частью любого современного автомобиля, способен подсказать водителю о возникновении аварийной ситуации в какой-либо цепи, а система предохранителей спасет бортовую электросеть от повреждения, даже если водитель не успел во время оценить опасность ситуации.

Автомобильные амперметры

Амперметры включаются последовательно между генератором и аккумуляторной батареей, и измеряют силу зарядного или разрядного тока. Автомобильные амперметры относятся к электромеханическим приборам электромагнитной или магнитоэлектрических систем.

Электромагнитный амперметр (рис. 1) состоит из основания 4, постоянного магнита 3, латунной шины 1, якоря 5 и стрелки 2. При разомкнутой электрической цепи якорь со стрелкой под действием магнитного поля постоянного магнита удерживается в среднем положении на нуле. При прохождении тока через латунную шину создается магнитное поле, под действием которого намагниченный якорь со стрелкой поворачивается в ту или другую сторону в зависимости от направления тока, показывая зарядку или разрядку аккумуляторной батареи.

Как работает амперметр в автомобилеКак работает амперметр в автомобиле
Рис. 1. Электромагнитный амперметр: 1 — латунная шина; 2 — стрелка; 3 — магнит; 4 — основание; 5 — якорьРис. 2. Амперметр магнитоэлектрической системы: 1, 5 — магниты; 2 — катушка индуктивности; 3 — резистор; 4 — стрелка

На автомобилях с задним расположением двигателя и с генераторными установками большой мощности для уменьшения длины провода большого сечения применяют магнитоэлектрические амперметры с подвижным постоянным магнитом (рис. 2), подвижная система которых включает постоянный магнит 1 и стрелку 4, находящиеся на одной оси.
Постоянный магнит размещен внутри неподвижной катушки 2 индуктивности, подключенной к резистору 3, по которому протекает измеряемый ток. Противодействующий момент создается неподвижным постоянным магнитом 5.
Угол поворота постоянного магнита, а, следовательно, и стрелки зависит от величины и направления тока, протекающего по резистору 3.

Автомобильные вольтметры

На некоторых моделях автомобилей (например, ВАЗ-2105, -2108, -2109 и др.) для контроля уровня напряжения в бортовой сети применяется вольтметр.

Вольтметр (рис. 3) представляет собой магнитоэлектрический прибор с противодействующим магнитом и является магнитоэлектрическим логометром.
На пластмассовом корпусе 4, точно таком же, как и у других логометрических приборов, намотаны под углом 90˚ две катушки индуктивности W1 и W2, которые соединены между собой последовательно. Свободный конец катушки W1 служит положительным выводом вольтметра. Свободный конец катушки W2 соединен с отрицательным выводом через добавочный резистор R.
Результирующий магнитный поток прибора создается магнитным полем, возникающим в катушках индуктивности при протекании по ним тока, и магнитным полем постоянного магнита 2, установленного на экране 3.

Как работает амперметр в автомобиле

Рис. 3. Автомобильные вольтметры: а – принципиальное устройство; б – аналоговый прибор, в – цифровой прибор: 1 и 2 — постоянные магниты; 3 — экран; 4 — каркас; 5 — стрелка; 6 — ограничитель; 7 — прорезь; W1, W2 — катушки индуктивности

Постоянный магнит служит также для регулировки прибора и имеет для этого возможность осевого перемещения. Подвижная система прибора состоит из постоянного магнита 1, закрепленного на оси вместе со стрелкой 5 и ограничителем 6. Прорезь 7, в которую входит конец ограничителя, определяет возможный угол поворота подвижной системы. Когда вольтметр отключен, подвижная система под действием магнита 2 устанавливается в крайнее левое положение.

На отечественных автомобилях ВАЗ-2105, -2104 с напряжением бортовой сети 12 В используются вольтметры типа 12.3812, которые измеряют напряжение в интервале 8…16 В. На автомобилях с бортовой сетью 24 В (МАЗ, БелАЗ, ЗиЛ) применяются вольтметры 11.3812, предназначенные для измерения напряжения в интервале 16…32 В.

Для удобства визуального контроля показаний вольтметров их шкалы обычно разделены на цветные зоны (рис. 3, б). Так, шкала прибора 12.3812 разделена на следующие зоны:

  • 8…11 В — красный цвет (низкое напряжение в сети из-за отсутствие зарядного тока);
  • 11…12 В – белый или желтый цвет (низкий заряд аккумуляторной батареи);
  • 12…15 В – зеленый цвет (нормально заряженная аккумуляторная батарея и нормальная работа генераторной установки);
  • 15…16 В – красный цвет (ненормальная работа генераторной установки или регулятора тока либо напряжения зарядки).

Соответственно шкала вольтметра для бортовой сети 24 В имеет аналогичное деление на цветные сектора с определенными интервалами напряжения.

Разные диапазоны измерения приборов достигаются использованием различных по сопротивлению добавочных резисторов.

Читать также:  Чертеж стола для циркулярной пилы своими руками

Современные автомобили все чаще оборудуются цифровыми приборами, в том числе и для контроля состояния бортовой сети (рис. 3, в). Такие приборы отличаются высокой точностью текущих показаний, удобнее для визуального контроля, а также придают панели приборов современный вид.

Как работает амперметр в автомобиле

Если с Вольтметром для авто — проблем нет (вариантов полно), то с Амперметрами на автомобильную тему — не так то и просто…

История вопроса.
Амперметр — прибор — показывающий направление и силу тока — заряда или разряда АКБ. Отлично можно оценить работу генератора, степень заряженности АКБ и т.д. Имея вольтметр и амперметр — можно выловить много проблем с электрооборудованием, особенно с генератором и АКБ.

Амперметр — необходимо врезать вразрез провода — от АКБ к генератору (так было на советских авто). Правда те приборчики — показывали — направление тока, а вот значение — весьма примерно.

Как работает амперметр в автомобиле

Для организации цифрового амперметра — сечас используется другой подход. В разрыв цепи установлен калиброванный проводник — ШУНТ с определенным сопротивлением. Измеряя разность потенциалов на концах шунта, можно определить проходящий ток. Все просто.

Проблема оказалась только в том, что большинство схем, для измерения тока в обоих направлениях — требуют установки шунта в цепь от МИНУСА АКБ. Схема прилагается к любому такому амперметру

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Вот пример того, как можно внедрить этот амперметр -в цепь зарядки от генератора. Надо организовать отдельное питание. www.drive2.ru/c/2569118/

В принципе — можно найти схему с шунтом на 500А… НО. Еще одно неудобство — у нас в машинке — минусовой провод — подключен к кузову в неск. местах. Также — сделана дополнит. разминусовка… Чтож — всё рушить…

Удалось найти прибор с установкой шунта — в ПЛЮСОВУЮ цепь. Что гораздо легче. Т.к. от плюса АКБ — один провод идет на стартер (для мощного тока при пуске), а другой — уже на все потребители авто через главный 120А пред. Подключение — под винт. Удобно присоединить. В эту цепь — можно установить измерительный шунт.

Амперметр — имеет "нашу" 🙂 красную подсветку и также -красную подсветку надписей на дисплее.
Круглый, 52 мм. можно установить в стандартный корпус или подиум.

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

В комплекте — шунт, короткий жгут проводов и неск.клемм. Схема подключения — в плюсовую линию.

Как работает амперметр в автомобиле

Лампа 55W — ток "минус" 4,2 А — идет разрядка

Как работает амперметр в автомобиле

Место установки — пока не определил. Может — разобрать и аккуратно внедрить только дисплей… 🙂

UPD
Дошли руки и появилось время.
Крутил — вертел куда пристроить. Определил место — в откидывающемся кармане.
Для этого — приборчик разобран, электроника вынута из корпуса. (для разборки — развальцевать ободок. В таком виде — аккуратно входит в карман и закрывается. Для присоединения фишки сзати — приобретен доп. штекер Г-образный.
Далее — вклею в карман термопистолетом.

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Как работает амперметр в автомобиле

Price tag: 2 260 ₽ Mileage: 136600 km

Как работает амперметр в автомобиле

FakeHeader

Comments 26

Как работает амперметр в автомобиле

Спасибо за подробный отчёт!
Имеет ли смысл ставить второй амперметр, вот по такой схеме? www.drive2.ru/l/5562018
Хочу поставить электроподогрев АКПП (поэксперементировать) — переживаю за генератор.

Как работает амперметр в автомобиле

Да, читал этот отчет. Это пожалуй единственный вариант как подцепить китайский амперметр. Есть неск моментов.
1. Да, нужно отдельное питание как правильно написано. Т.е. преобразователь 12в в 12 в.
2. Подключение на генератор — не очень правильное — показывает только работу генератора. По моей схеме — имхо — самое правильное -показывает работу И генератора И аккумулятора.

Про электроподогрев коробки…:) — не думаешь ли поставить тен? как раньше предлагали вместо щупа в картер?:))) Это существенно вредное занятие! Получаем местный перегрев в точке контакта тена с маслом. При этом -перемешивание масла — очень медленное. Вообще — есть теплообменник масла и антифриза. А масло в коробке — специально греть имхо -нет смысла.

Как работает амперметр в автомобиле

Я хотел спросить, имеет ли смысл поставить ДВА ампереметра: по Вашей схеме, по этой (из ссылки)?
Чтобы видеть, на сколько загружен генератор, при включении дополнительных потребителей.

У меня отключён теплообменник в коробке (стоит переходник и масляный радиатор, с термостатом). В холод (да какой холод, +3 градуса) — очень долго сама себя греет. Минут 20 до 40 градусов. Я, в качестве эксперимента, обклеил термостат акпп нагревающими элементами от курка газа снегохода (они нагреваются выше 100 град, но очень маломощные). Субъективно, с ними чуть быстрее греется коробка.
Хочу попробовать подключить в поток масла — свечи накаливания (как вот тут: www.drive2.ru/b/454642011845165115/ )

Почему не хочу обратно теплообменник? — Боюсь эмульсии, машина "летняя", зимой ездить не планирую. А летом — от него лишниее тепло коробке.

И это просто эксперимент. Хочу попробовать. (У меня вся коробка термометрами облеплена — разницу увижу 🙂 )

Ещё хотел добавить потребителей: обогрев задних сидений, и дополнительный фен (ТЭН и что ещё -дополнительный тёплый воздух задним пассажирам). (Может "воздушная" webasto или аналог подешевле. Читаю, ищу.) Хочу холодной весной и осенью кататься без крыши, не опасаясь заморозить детей))))

Читать также:  Полезные самоделки и приспособления своими для дома

Как работает амперметр в автомобиле

Предлагаемое устройство предназначено для визуального контроля зарядного и разрядного тока автомобильной аккумуляторной батареи во время поездки. Индикатор амперметра — стрелочный, кроме того, имеется светодиодный индикатор направления тока, включающийся, когда батарея разряжается.

Наличие информации о направлении и значении тока, протекающего через аккумуляторную батарею, позволяет водителю избежать многих аварийных ситуаций. Например, он может своевременно заметить, что батарея по какой-то причине не заряжается и предотвратить её полную разрядку. Не менее опасна ситуация, когда зарядный ток чрезмерно велик, что может привести к пожару и выходу из строя генератора. Такое случается, например, при отказе регулятора напряжения.

На современных легковых автомобилях обычно ограничиваются установкой на приборной панели контрольной лампы зарядки аккумуляторной батареи. Амперметры в цепи зарядки и разрядки батареи, как правило, отсутствуют, поэтому их не бывает и в продаже. Чтобы получать более полную информацию об условиях работы батареи, остаётся установить на автомобиль самодельный амперметр. Например, зашунтированный резистором с небольшим сопротивлением обычный стрелочный милли- или микроамперметр.

Но далеко не каждый подобный прибор пригоден для этой цели, так как падение напряжения на нём при токе полного отклонения стрелки может составить заметную долю напряжения в бортсети автомобиля. Промышленность выпускает стандартные измерительные шунты для амперметров, имеющие падение напряжения 75 и даже 50 мВ при номинальном токе, но для большинства малогабаритных электроизмерительных приборов этого недостаточно. Для их подключения к шунту необходим усилитель постоянного тока с малым температурным дрейфом нуля. Требуется также, чтобы механизм стрелочного прибора был устойчив к вибрации, а его габариты достаточно малы для установки наприборной доске автомобиля.

Применять на автомобиле амперметр с цифровым отсчётом нецелесообразно, прежде всего, по той причине, что при изменении измеряемого параметра (тока) цифры на индикаторе быстро сменяются и в его показаниях трудно ориентироваться.

Стрелочные приборы при параллельном подключении к шунту, что практически равносильно короткому замыканию рамки, обладают заметной инерционностью, вызванной демпфированием измерительного механизма. А в тёмное время суток водителю приходится напрягать зрение для того, чтобы рассмотреть положение стрелки.

Кроме того, стрелка может колебаться не только в результате изменений измеряемого тока, но и при сотрясениях кузова автомобиля. Поэтому целесообразно дополнить стрелочный амперметр сигнальным светодиодом, включающимся при критическом значении тока. В предлагаемом приборе свечение светодиода свидетельствует о том, что направление тока через аккумуляторную батарею соответствует его разрядке.

Схема амперметра показана на рис. 1.

Как работает амперметр в автомобиле

Основные технические характеристики

Пределы измерения тока, А . -40. +40

Дрейф нуля при изменении температуры на 20 о С, А, не более . 1,1

Собственный потребляемый ток, мА, не более . 23

Прибор состоит из стабилизатора напряжения на стабилитроне VD1 и транзисторе VT2, балансного усилителя постоянного тока на транзисторах VT1 и VT3 и порогового устройства на транзисторе VT4, в коллекторную цепь которого включён светодиод HL1. Поскольку усилитель на транзисторах VT1 и VT3 балансный, он имеет сравнительно небольшой температурный дрейф нуля. Резистор R2 — стандартный шунт с падением напряжения 75 мВ при токе 40 А.

При неработающем генераторе через шунт R2 протекает ток от аккумуляторной батареи в бортсеть автомобиля, при этом транзистор VT3 открывается и его коллекторный ток увеличивается, а падение напряжения на подстроечном резисторе R7 растёт. Когда начинает работать генератор, ток через шунт течёт от бортсети в батарею. При этом увеличиваются коллекторный ток транзистора VT1 и падение напряжения на резисторе R1. Стрелка миллиамперметра PA1 с нулём посередине шкалы отклоняется пропорционально протекающему через шунт току в сторону того из резисторов R1, R7, падение напряжения на котором больше.

Перемещением движка подстроечного резистора R7 регулируют порог срабатывания светодиодного индикатора тока аккумуляторной батареи. Если этот порог соответствует нулевому току через шунт R2, то светодиод будет включён, когда батарея разряжается, и выключен, когда она заряжается. При необходимости можно, конечно, установить и другой порог.

Микроамперметр РА1 может быть практически с любым сопротивлением рамки. Его влияние всегда можно скомпенсировать, уменьшив или увеличив сопротивление добавочного резистора R6. Автор применил стрелочный индикатор от импортного авометра УХ-1000А с током полного отклонения стрелки 500 мкА. Корпус прибора был распилен пополам и использована только его верхняя часть со стрелочным индикатором, который был переделан так, чтобы при отсутствии тока стрелка находилась посередине шкалы. С помощью металлической пластины и винтов индикатор закреплён на приборной доске. Конструкция этого прибора выдерживает вибрации и не очень сильные удары.

В качестве РА1 можно применить и индикатор уровня записи (например, М68 501 или М476/1) от старого кассетного магнитофона. Такие индикаторы имеют шкалу небольшого размера, но обладают повышенной устойчивостью к вибрации и могут длительно эксплуатироваться даже на мотоцикле, где уровень вибрации значительно выше, чем на легковом автомобиле.

В принципе, исходное положение стрелки прибора РА1 не обязательно должно быть точно в середине шкалы. Поскольку разрядный ток аккумуляторной батареи бывает значительно больше зарядного, часть шкалы, отведённая для его отображения, может быть длиннее отведённой для зарядного тока. Это, правда, приведёт к некоторым затруднениям при необходимости быстрой оценки направления тока во время движения.

Читать также:  Принцип работы ртутной лампы

Резистор R4 служит для установки начального значения коллекторного тока транзисторов VT1 и VT3, а подстроечным резистором R3 устанавливают на нуль стрелку микроамперметра PA1. Для того чтобы она не отклонялась при изменении температуры, теплоотводящие фланцы транзисторов VT1 и VT3 плотно прижаты один к другому через изолирующую прокладку, смазанную теплопроводящей пастой, что выравнивает температуру транзисторов.

Электронный блок амперметра собран в пластмассовом корпусе размерами 70x50x40 мм и соединён с микроамперметром, установленным на приборной панели, а витой парой проводов — с шунтом R2 типа 75ШИП-40, находящимся под капотом поблизости от аккумуляторной батареи. В приборе применены постоянные резисторы МЛТ, подстроечные резисторы СП3-1б, оксидный конденсатор К50-6. Вместо транзистора КТ315 можно применить любой маломощный кремниевый транзистор структуры n-p-n. Светодиод HL1 — маломощный любого типа и цвета свечения.

При первом включении электронного амперметра нужно подать на него напряжение +12 Всо стороны бортсети автомобиля от любого источника, не подключая аккумуляторную батарею. Прежде всего следует измерить напряжение между крайними выводами подстроечного резистора R7. Если оно сильно отличается от 4,5 В, следует добиться этого значения подборкой резистора R4. Затем следует установить стрелку прибора PA1 на нуль подстроечным резистором R3. С помощью подстроечного резистора R7 нужно включить светодиод HL1, после чего медленно перемещать движок подстроечного резистора в обратном направлении до выключения светодиода. При этом показания микроамперметра PA1 могут немного измениться, что нужно устранить подстроечным резистором R3, после чего повторить регулировку подстроечного резистора R7. Возможно, эти операции придётся повторить несколько раз.

Для градуировки амперметра нужно создать в шунте R2 образцовый ток, подключив к его силовым зажимам цепь, состоящую из достаточно мощного источника постоянного напряжения и соединённых с ним последовательно ограничительного резистора и образцового амперметра. При отсутствии амперметра с достаточно большим пределом измерения можно измерять падение напряжения на ограничительном резисторе и, зная его сопротивление, вычислять ток по закону Ома. Но нужно иметь в виду, что вследствие зависимости сопротивления от протекающего тока (она очень сильна, например, у ламп накаливания, часто используемых для ограничения тока) такой способ может оказаться недостаточно точным. Второй вариант — временно заменить шунт R2 другим, в несколько раз большего сопротивления. Тогда можно проградуировать прибор при значениях тока, уменьшенных во столько же раз, во сколько раз увеличено сопротивление шунта, а по завершении градуировки произвести обратную замену.

Сначала задают ток, равный необходимому пределу измерения амперметра, и подборкой резистора R6 добиваются полного отклонения стрелки прибора PA1. Затем меняют направление тока через шунт на противоположное и убеждаются, что стрелка полностью отклонилась в противоположную сторону. Несимметрию отклонения можно устранить подборкой резистора R4 (при этом установку нуля амперметра потребуется повторить заново) либо просто учесть её при градуировке шкалы. Деления на шкалу наносят, устанавливая 5-10 значений тока в каждом направлении.

В некоторых случаях (например, на мотоцикле) может быть применён электронный амперметр, собранный по схеме, показанной на рис. 2. Здесь GB1 — аккумуляторная батарея, SA1 — размыкатель её минусового провода. Прибор отличается от описанного выше включением шунта в минусовую, а не плюсовую цепь аккумуляторной батареи, применением транзисторов противоположной использованным в первом варианте структуры и интегрального стабилизатора напряжения DA1. Недостатком такого амперметра можно считать то, что через измерительный шунт течёт и ток стартёра.

Как работает амперметр в автомобиле

Измерительный шунт для этого прибора можно изготовить и самостоятельно, ноделать его из медного провода, как рекомендуют некоторые радиолюбители, недопустимо. Дело в том, что сопротивление меди при изменении температуры на 20 °C изменяется на 8,5 %, что приводитк уходу показаний амперметра. Примерно такой же температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и у других чистых металлов. Подходящий материал для шунта — сплавы нихром или манганин, ТКС которых на один-два порядка ниже. Шунт предпочтительно изготавливать из металлической ленты, имеющей при равном сечении большую поверхность охлаждения, чем круглый провод. Для описанного прибора шунт можно сделать, например, из отрезка нихромовой ленты поперечным сечением 10×1 мм и длиной около 17 мм. Оба конца отрезка впаивают в прорези, сделанные в массивных медных пластинах. В этих пластинах сверлят по два резьбовых отверстия для подключения силовых и измерительных цепей. Зажимать силовой и измерительный провода под один винт недопустимо. Обычно сопротивление шунта делают заведомо меньшим расчётного, а затем подгоняют его, механически обтачивая ленту по ширине и толщине. В описанном приборе можно обойтись без подгонки, так как возникшую из-за неточного сопротивления шунта погрешность легко скомпенсировать подборкой резистора R6. При отсутствии ленты можно изготовить шунт из большого числа соединённых параллельно нихромовых проводов (например, от нагревателя электроплиты) такого же суммарного сечения.

Автор: А. Сергеев, г. Сасово Рязанской обл.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *