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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Amperímetro AC con escala lineal. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Utilizando la rectificación de CA síncrona, el autor linealizó la escala de un amperímetro de derivación de tipo magnetoeléctrico sin ningún amplificador. El artículo propone variantes de circuitos con rectificador síncrono en anillo y de media onda, habitualmente utilizados en moduladores en anillo. La escala de un amperímetro de CA construido con un dispositivo puntero magnetoeléctrico con una derivación y un rectificador simple generalmente no es lineal. Está relacionado con eso. que cuando el voltaje cae por debajo de un cierto umbral (0,2 ... 0,6 V), las propiedades rectificadoras de los diodos de germanio y silicio se deterioran drásticamente. Como resultado, se requiere aumentar la caída de tensión en la derivación o utilizar rectificadores lineales basados en amplificadores de tensión CA. Sin embargo, un aumento en la caída de voltaje a través de la derivación conduce inevitablemente a pérdidas de energía y a un aumento en la impedancia de salida de la fuente de alimentación. Además, este método solo reduce la no linealidad, pero no la elimina por completo. Es cierto que el uso de amplificadores permite eliminar casi por completo la no linealidad, pero complica enormemente el medidor. Mientras tanto, la linealidad de los rectificadores de medición de diodos semiconductores simples se puede mejorar significativamente sin mucha complicación si se utiliza la rectificación síncrona. En la fig. 1 muestra un diagrama de un rectificador síncrono de media onda para un amperímetro con una escala linealizada.
En el semiciclo positivo de la tensión alterna (más en los extremos superiores de los devanados II y III), los diodos VD1 y VD2 se abren, conectando el microamperímetro a la derivación Rsh. En el semiciclo negativo, los diodos están cerrados. En estado abierto, los diodos tienen una pequeña resistencia diferencial y la no linealidad de esta resistencia es pequeña, por lo que la escala es casi lineal. Cuando se usan microamperímetros con una escala de 50 ... 200 μA con una caída de voltaje máxima en el marco de no más de 150 mV, el voltaje mínimo en el devanado III puede ser de 1,5 ... 2 V para germanio y 2 ... 2,5 V para diodos de silicio (a un voltaje más bajo, su inestabilidad afecta notablemente las lecturas del amperímetro). El voltaje máximo está limitado por el voltaje inverso máximo permitido de los diodos utilizados. La corriente mínima de los diodos debe ser 10...20 veces mayor que la corriente máxima del microamperímetro. Se puede hacer un devanado adicional de forma independiente enrollando varias vueltas de un cable aislado delgado alrededor de la bobina del transformador, si su diseño lo permite. Las resistencias R3 y R4 se utilizan para ajustar el cero del amperímetro, cuyo cambio se produce debido a la corriente del diodo VD2. que fluye a través de la derivación y la dispersión de los parámetros del diodo. La conexión en fase de los devanados II y III es importante a una tensión relativamente baja del devanado III (menos de 2 V), ya que cuando estos devanados se encienden en antifase (en este caso, la polaridad de la conexión del microamperímetro debe cambiarse), la escala parece no lineal (el valor de división al final de la escala aumenta gradualmente) lo que, por cierto, a veces puede ser útil. Sin embargo, cuando el voltaje en el devanado III es superior a 4 ... 5 V, esta falta de linealidad prácticamente no se nota, y puede ignorar la fase de encendido de los devanados. Para proteger el microamperímetro de sobrecargas accidentales en paralelo con sus salidas, es útil encender el diodo de silicio D220, KD522 o KD521 en la dirección de avance, después de asegurarse de que no afecte las lecturas del microamperímetro al final del escala. Al agregar dos diodos más y una resistencia, el rectificador síncrono se puede convertir en un rectificador de onda completa (Fig. 2). Como fuente que abre los diodos, aquí se utiliza el devanado de trabajo del transformador.
La ventaja de un circuito de rectificación de onda completa sobre un rectificador de media onda es que. que la caída de voltaje requerida a través de Rsh es aproximadamente dos veces menor para la misma corriente de la desviación total del microamperímetro Entonces, si en un rectificador de media onda con diodos D220, para una desviación completa de la aguja del microamperímetro en 200 μA (con una resistencia de marco de alrededor de 670 ohmios), se requería una caída de voltaje en Rsh de alrededor de 0,4 V, luego, en la onda completa, este voltaje no excedía los 0,2 V. El circuito anterior es una modificación de un modulador de anillo convencional. Cuando el voltaje en Rsh aumenta a 0,4 V (valor máximo) para los diodos de germanio y 1,2 V para los diodos de silicio, comienza a fluir una corriente de carga a través de los diodos VD1, VD3 y VD2, VD4. Por lo tanto, las resistencias R3-R5 sirven no solo para equilibrar el puente. Limitan la corriente a través de los diodos cuando están sobrecargados. Según estas consideraciones, es mejor usar diodos de silicio en un rectificador de onda completa y calcular el amperímetro para una caída de voltaje máxima en Rsh de no más de 0,5 ... 0,6 V. En caso de sobrecarga o K3, se pueden tomar medidas adicionales para limitar la corriente a través de los diodos. Esto puede ser un aumento en la resistencia de las resistencias R3-R5, una resistencia de extinción y diodos de derivación o diodos zener.
Para abrir los diodos del puente de medida del amperímetro con escala lineal, no es necesario utilizar un transformador. En la fig. 3 muestra un método para obtener la tensión de apertura directamente de una red de 220 V. El diodo Zener VD1 limita y estabiliza esta tensión. El diodo VD2 reduce el calentamiento de la resistencia de extinción R5.Es recomendable utilizar una fuente de alimentación de este tipo en el caso de una fuente de alimentación de un transformador si su voltaje de salida supera varias decenas de voltios. Cuando se usa un rectificador de onda completa en tal caso, se debe excluir el diodo VD2 y se debe conectar un contador más (del mismo tipo) en serie con el diodo zener VD1 o se debe usar un diodo zener de dos ánodos. Al calcular los elementos de un rectificador de media onda y tomar medidas, debe recordar las características de medir la corriente o el voltaje no sinusoidal, teniendo en cuenta el factor de forma. Al fabricar un amperímetro multilímite con límites de corriente medidos de menos de 0,2 ... 0,4 A, es necesario tener en cuenta la siguiente característica de estos circuitos puente. La corriente que abre el diodo VD1 de la fig. 1 (o VD1, VD2 en la Fig. 2), se cierra directamente a la fuente de alimentación y la corriente de diodo VD2 (o VD3, VD4 en la Fig. 2) pasa a través de la resistencia Rsh y crea una caída de voltaje en ella, que, como mencionado anteriormente, compensado ajustando la resistencia R4. Cuando la resistencia de la resistencia Rsh no supera los 0,1 ... 0,2 ohmios, la caída de tensión a través de la corriente del diodo VD2 (1 ... 2 mA) no supera los 0,1 ... 0,4 mV como máximo La caída de tensión en la derivación 100...200 mV se puede ignorar. Si, en el límite mínimo de medición, la resistencia Rsh tiene un valor mayor, entonces es necesario tomar medidas para mantener el cero al cambiar los límites de medición. Si el puente se alimenta de un devanado adicional, en el límite mínimo es posible hacer una derivación de dos mitades y conectar la salida del devanado de potencia del puente al punto medio de la derivación. También es posible utilizar una sección adicional del interruptor sin transferencia, de modo que cuando se cambian los límites, la corriente en el circuito de alimentación de las patas individuales del puente de medición no se interrumpe. En la fabricación de amperímetros de acuerdo con los esquemas anteriores, es necesario tomar medidas para aumentar la estabilidad de temperatura de la lectura del instrumento, que está determinada principalmente por la igualdad de temperaturas de los diodos del puente de medición. Para hacer esto, es recomendable utilizar conjuntos de diodos en un solo paquete o colocar los diodos uno al lado del otro y asegurar un buen contacto térmico llenándolos con un compuesto. Autor: V.Andreev, Togliatti, región de Samara
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