Jste zde

Bezdrátové měření proudu a odporová kostka

Firmu Chauvin Arnoux založili v roce 1893 René Arnoux a Raphaël Chauvin. Mám pro tuto firmu slabost a tak jsem si pořídil na inzerát další hračku. A tentokrát nepřišla ampérmetrová cihlička do elektroodpadu jako minule, ale fungující klešťový wattmetr s bezdrátovým měřením proudu F23.

Klešťové ampérmetry většinou pracují jako transformátor s rozevíratelným jádrem, kde primárním vinutím je půlzávit vodiče s měřeným proudem. Dokonalejší přístroje měří magnetické pole okolo vodiče Halovým článkem, což má tu výhodu, že lze takto měřit i stejnosměrný proud. Pomocí sondy s Halovým článkem s magnetem a ozubeným kolečkem se také v autech snímají otáčky, protože magnetickému poli olejový šmír nevadí.

Proudovou sondou C.A k osciloskopu lze třeba zkontrolovat proudové poměry v klasickém elektrotechnickém hlavolamu. Tím je krychlička rezistorů a má se určit odpor mezi protilehlými rohy.

Krychličku si lze sestavit v simulačním programu a zde se nabízí program Edison. Jak se ale ukázalo, odpory v 3D kreslení nelze orientovat svisle, takže výsledek kostku nepřipomíná ani vzdáleně. A i automatické vykreslování schematu je bez korekce nepoužitelné.

Úlohu určení odporu lze vyřešit úpravou zapojení transfiguracemi, ale nejelegantnější je úvaha, která vychází ze symetrie zapojení. V připojovacích uzlech se proud rozděluje na tři stejné části, což je načrtnuto na závěrečné fotce s Myšákem. Na prvních třech odporech z obou stran tedy bude stejný úbytek napětí a následující vrcholy krychle budou na stejných potenciálech (červené tečky v následujícím obrázku). Demoverze programu TinaPro má pro tento účel interaktivní simulaci, ale už se nepodařilo zapojit třetí ampérmetr kvůli omezení velikosti obvodu v demoverzi.

Zapojení šlo překopírovat přes schránku Windows do verze TinaPro TI a tam doplnit chybějící přístroje. A pomocí stejnosměrné analýzy pracovních bodů lze vyvolat interaktivní stejnosměrnou analýzu i když pro její spuštění není v základním menu ikonka. Tím, že následující uzly budou mít díky stejným úbytkům na odporech (v zapojení kilovolt vpravo)  stejný potenciál, chování obvodu by se nezměnilo i kdyby se ty uzly skutečně propojily. Takže pro výpočet lze uvažovat, jako by propojeny byly. Tím se celé zapojení zjednoduší na součet tří paralelních kombinací stejných odporů.

Podobná úvaha se provádí i u invertujícího zapojení operačního zesilovače, kde invertující vstup je na potenciálu země. Takže i když je od země oddělen velkým vstupním odporem zesilovače, dá se počítat, jako by k zemi připojen byl, a invertující vstup se označuje jako virtuální zem. Takže první odpor R1 zpětné vazby zesilovače je tedy i vstupním odporem zesilovače se zpětnou vazbou.  Jako by byl opravdu připojen na zem, ale tam by to propojit nešlo. Proudová sonda s Halovým článkem k osciloskopu umožní zobrazit třeba proud žárovkou a udělat tak z osciloskopu ampérmetr se zobrazením průběhu proudu.

Nebezpečně vysoké síťové napětí 230V nelze připojit k osciloskopu přímo a musí se snížit transformátorem, který současně zajistí galvanické oddělení. Pro zvýšení přehlednosti průběhů na žárovce s tyristorovým regulátorem výkonu bylo napětí invertováno. Poslední průběh připomínající napětí na dvoucestném usměrňovači s filtračním kondenzátorem je signál z fotodiody. Je to klasický exponenciální tepelný přechodný děj při ohřevu a chladnutí vlákna. Lidský zrak na rozdíl od fotodiody změnu jasu neregistruje, protože děj je příliš rychlý. Perioda tepelného děje je poloviční oproti síťovému napětí(10ms…100Hz). Při zvýšení jasu žárovky se kamera expozičně přizpůsobí a přestane být proto vidět displej osciloskopu.

Pro porovnání tepelného děje v atmosféře jsem opět přiložil dnešní graf z Klementina. Tentokrát to nevyšlo tak pěkně jako minule, ale zase je hezky vidět co s teplotou za soumraku udělá studený vítr a že planeta se ohřívá i pod mraky.

Porovnání tepelného děje vlákna žárovky s napětím na dvoucestně usměrněném zdroji dopadlo lépe. Všimněte si, že při simulaci je stejně jako u osciloskokopu problém se zeměmi. Což se tady elegantně obešlo kopií zdroje ke společné zemi. Na hrubý odhad vyhlazovací kapacity zdroje stačí, aby časová konstanta byla srovnatelná s periodou usměrňovaného napětí (50Hz…20ms). Šlo by samozřejmě sestavit i výkonový model ohřevu vlákna, ale s výkony bývají při simulaci problémy (amplituda-efektivní a násoení) a bezproblémové nejsou při simulaci ani tyristory.

U nejnovějších měřicích přístrojů se natolik zvýšila citlivost, že se obejdou i bez uzavřeného feromagnetického jádra a vodič se jen zasune do U vykrojení v pouzdře přístroje. A to je vzduch pro magnetické siločáry téměř izolant. Ovšem jak to měří bezkontaktně napětí systémem Fluke Field sense netuším. Jen tipuji na snímání elektrického pole. Přijde mi to téměř jako kouzlo. Jako když přijde proutkař na zahradu a řekne, v takové hloubce je pramen a má takovouto vydatnost. Opravdu nám na škole nikdo nepředpověděl měřicí přistroj, který se přiloží k izolovanému drátu a on ukáže proud a napětí. A předpokládám, že ve Fluke už mají nachystaný nový a dražší model, který napětí a proud dokáže i vynásobit do výkonu a s hodinama by to pak mohl být i pěkný bezdrátový elektroměr J. Měří to vlastně fázové napětí proti zemi, ale funguje to i s obuví s tlustou podrážkou. Jako příslušenství je pak k testeru i uzemňovací kablík, kdyby izolace pracovníka byla příliš dokonalá. Není to jen bezdrátová indikace brumu, opravdu to napětí měří.

Má nová hračka má už nějaké roky za sebou, ale je v pořádku a vypadá jako nová. Opět si všimněte, jak se expoziční automatika vyrovná s jasem vlákna 500W žárovky.

 Na wattmetry já štěstí nemívám. Předchozí kousek do sbírky, maďarský Ganz vypadá sice konstrukčně velmi dobře, ale zatěžkávací zkoušku přepravu poštovním vozem nezvládl.

Takže i když nemá uzavřené oddělené měřidlo jako UNI10, tak odkrytovaná ručička nereaguje ani na ten vítr. Tentokrát bych to poště za vinu ale nedával, byl opravdu zabalený jen tak do papíru, takže dorazil se zničenou mechanickou částí měřidla a krycí sklo se kupodivu nerozbilo. A něco se z toho po demontáži vysypalo, tak to asi nebude jen vyskočená osička ručičky z uložení. Tenkrát jsem to zkusil i marně reklamovat. Prodávající byl ale vzteklý důchodce zastavárník a nemá smysl se rozčilovat. I kocour Myšák ví, že někdy lov vyjde a někdy ne.

No a protože Myšák vyhlášku 50 nemá, nebylo mu dovoleno odměřit výkon 500W žárovky. Urazil se, ale nakonec ho usmířilo, že jsem mu zapnul vyhřívání klávesnice na jeho notebooku.

Přílohy: 
PřílohaVelikost
Package icon tsc-files.zip11.27 KB
Hodnocení článku: