Есть потребность?
Получите лучшую цену

Как работают счетчики с подвижной катушкой

org/Person»> Криса Вудфорда.Последнее изменение: 7 декабря 2020 г.

Необходимо выследить проблему, скрывающуюся в электрическая цепь? Вам понадобится какой-нибудь измеритель, может быть, даже осциллограф. Большинство людей используют цифровые измерители в наши дни, когда показания тока, напряжения и сопротивления отображаются на ЖК-дисплее (их иногда называют твердотельными или электронными счетчиками). Но многие из нас по-прежнему предпочитаю старый вид измерителя со стрелкой, которая отводит назад и вперед на циферблате. Счетчики с подвижной катушкой, как их называют, все еще широко используется во всевозможном оборудовании, начиная с самолета приборы из кабины к измерителям уровня звука (VU) в студиях звукозаписи.Давайте посмотрим, как они работают!

Фотография: Типичный сильноточный амперметр на автомобильном зарядном устройстве. Это может указывать приблизительную величину тока до 6 ампер (А), хотя шкала не помечена достаточно точно для точных измерений.

Электричество создает магнетизм

работают аналогично электродвигателям. Если вы знаете, как работает один из них, разобраться в счетчике несложно. В любом случае, давайте начнем с начало.Если вы проведете электрический ток по металлическому проводу, вы создадите магнитное поле вокруг провода одновременно. Ты не можешь видите, но тем не менее он там — и вы можете заставить его сделать очень интересные вещи. Поднесите к проводу компас, включите ток, и вы увидите, как стрелка повернется, когда вы это сделаете. Отключите ток и игла снова вернется в исходное положение. Грубо говоря, это наука, работающая над измерителем с подвижной катушкой: электрический ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле, которое заставляет иглу толкаться в сторону.Но как именно это происходит?

Анимация: протяните кусок провода над компасом и подключите его к батарее. Когда вы переключаетесь на токе вокруг провода создается магнитное поле, заставляющее стрелку компаса двигаться. Обратный ток стрелка компаса движется в противоположном направлении. Используйте более сильный ток, и стрелка компаса переместится дальше. Этот эксперимент показывает, что электрические токи генерируют магнитные поля, и он был впервые проведен датским физиком. Ганс Эрстед в 1820 году.Это фундаментальная наука, лежащая в основе счетчиков с подвижной катушкой.

Внутри счетчика плотный моток медной проволоки, обернутой вокруг железного сердечника, устанавливается между полюсами постоянного магнит. Катушка имеет соединения на обоих концах, так что вы можете через него проходит электрический ток, и к нему прикреплен длинный указатель который проходит через шкалу счетчика. При подключении счетчика к цепь и включите ток, ток создает магнитное поле в катушке. Поле отталкивает магнитное поле, создаваемое постоянный магнит, заставляющий катушку вращаться и поворачивающий указатель вверх циферблат.Чем больше тока проходит через катушку, тем больше магнитное поле, которое он создает, чем больше отталкивание, тем больше катушка поворачивается, и чем дальше вверх по шкале, тем выше идет стрелка. Так что указатель показывает, сколько тока проходит через катушку. При соответствующей калибровке вы можете использовать шкалу для прямого измерения силы тока.

Подобные измерители были разработаны в 1882 году французским физиком-врачом Жак-Арсеном д’Арсонваль . Несколько лет спустя американский электрохимик Эдвард Уэстон усовершенствовал конструкцию и ввел ее в коммерческий оборот. (вы можете увидеть пример одного из его измерителей ниже на этой странице).

Работа: Жак-Арсен д’Арсонваль был пионером практического измеритель с подвижной катушкой, в котором использовалась стрелка (зеленая), установленная на катушке (красная) между магнитными полюсами (желтая), и пружины (синие), чтобы вернуть его к нулю, когда ток перестанет течь. Иллюстрация из исторической иллюстрации в книге «Динамометры и измерение мощности» Джона Джозефа Флэзера, Джона Вайли, 1900 год. (Я добавил цвета для наглядности).

Как работают счетчики с подвижной спиралью

1. С отсоединенными датчиками счетчик похож на цепь, разорванную разомкнутым переключателем: ток не может течь в счетчик или катушку внутри него.
2. При отсутствии тока катушка не создает магнитного поля, и стрелка остается на нуле.
3. Подключите щупы измерителя к чему-либо, что вы тестируете (например, к печатной плате), и ток немедленно начнет течь через измеритель и катушку внутри него.
4. Движущийся ток создает временное магнитное поле вокруг катушки, которое отталкивает магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Сила магнитного поля напрямую связана с величиной тока, протекающего через катушку.
5. Чем больше ток, тем больше магнитное поле, создаваемое катушкой, и тем выше циферблат перемещается стрелкой.

Вкратце стоит отметить, что указатель действует как рычаг, увеличивая движение на катушка и вызывает больший прогиб на циферблате. Другими словами, если катушка перемещается лишь на незначительную величину, указатель переместится вверх по шкале на гораздо большую величину, которую легче измерить. Это помогает нам проводить более точные измерения.

Счетчики различных типов

Вы можете использовать измерители с подвижной катушкой для измерения напряжения, тока или сопротивления, но в каждом случае вы должны соединять их по-разному.

Вольтметры

Для измерения напряжения вы подключаете счетчик параллельно через две точки контура, которые вы хотите измерить. Измерители напряжения называются, что неудивительно, вольтметры.

Амперметры

Чтобы измерить силу тока, вы помещаете свой измеритель последовательно (вставляйте его прямо в тракт схема). Измерители тока обычно называются амперметрами. (поскольку они измеряются в амперах) или гальванометры (по Луиджи Гальвани, итальянец, который открыл электрический ток, заставляя лягушачьи лапы подергиваться).Если измеряются большие токи, амперметрам обычно требуется дополнительное сопротивление, называемое шунтом. установлены параллельно их клеммам. Большинство текущих потоков через шунт, оставляя лишь небольшую часть, протекающую через шунт. саму катушку счетчика (таким образом защищая механизм). Некоторые амперметры имеют циферблаты на их коробке, чтобы вы могли измерить широкий спектр различных токи. Поворот диска эффективно переключает другой размер сопротивление в измерительной цепи, с меньшими шунтами (с меньшим сопротивлением) используются для измерения больших токов.

Фото: Измерители с подвижной катушкой, которые могут измерять как вольты, так и амперы, не сильно изменились. Это вольт-амперметр с прямым считыванием, разработанный Эдвардом Уэстоном из Ньюарка, штат Нью-Джерси, и датируемый концом 19 века. Слева: вы можете видеть отдельные латунные разъемы для измерения вольт и ампер внизу и две шкалы вверху: верхняя шкала измеряет 0–150 вольт, а нижняя — 0–1,5 ампер. Справа: крупный план движущейся магнитной катушки.Фото любезно предоставлено Цифровые коллекции Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.

Как работает шунт?

: Амперметр (A) — это чувствительный прибор, который измеряет только относительно небольшие токи. Если вы хотите измерить большие токи, вам необходимо отвести большую их часть на «шунтирующий» резистор (Ω). Поскольку измеритель и шунт подключены параллельно, у них одинаковое напряжение. Мы можем использовать это, чтобы рассчитать размер шунтирующего резистора, который нам нужен для измерения тока любой величины.

Максимальный ток, который вы можете пропустить через счетчик с подвижной катушкой; если вы хотите измерить токи чем это больше, вам нужно использовать шунт — резистор, который «шунтирует» большую часть тока по параллельной цепи. С помощью закона Ома легко рассчитать, какой большой шунт вам нужен (V = I × R).

Предположим, у вас есть амперметр (показан здесь в виде круга с буквой A), который имеет внутреннее сопротивление 10 Ом (Ом), а его стрелка показывает максимальное значение (так называемое «отклонение полной шкалы» или FSD), когда через него протекает ток 10 миллиампер (мА) или 10/1000 А.Когда стрелка отклоняется на всю шкалу, закон Ома говорит нам, что напряжение на измерителе должно быть V = (10/1000) × 10 = 0,1 В (показано серой пунктирной линией).

Шунтирующий резистор (показан синим цветом и отмечен знаком Ω) и измеритель включены параллельно, поэтому напряжение на шунте должно быть таким же, как напряжение на измерителе (0,1 вольт).

Теперь предположим, что вы хотите измерить токи величиной до 2 А (чтобы измеритель показал отклонение на полную шкалу при 2 А). В этом случае через счетчик по-прежнему будет протекать 10 миллиампер (больше он не может) и подавляющее большинство тока (1990 миллиампер или 1.99 ампер) необходимо будет отвести через шунт.

Используя закон Ома второй раз, мы можем вычислить, что сопротивление шунта должно быть R = V / I = 0,1 / 1,99 = 0,05 Ом.

Обратите внимание, что сопротивление шунта намного ниже, чем сопротивление измерителя , поэтому большая часть тока проходит через него. Чем ниже сопротивление шунта по сравнению с сопротивлением счетчика, тем больше тока будет проходить через него. Поэтому, если вы хотите измерить еще большие токи, вам нужно будет использовать даже меньших шунтирующих сопротивлений , чтобы отвести больший ток от чувствительного измерителя с подвижной катушкой.

обычно имеют сопротивление менее 1 Ом, что намного меньше чем обычные резисторы (которые измеряют от нескольких Ом до миллионов Ом или МОм). Вы часто слышите шунтирующие резисторы, называемые резисторами в миллиомах, и измеряемые таким же образом. Так, например, шунтирующий резистор 0,05 Ом может быть обозначен как 50 мОм (50 мОм).

Фото: Гальванометры имеют много общего с компасами, которые также полагаются на магнитную стрелку, движущуюся в магнитном поле.В этой ранней конструкции гальванометра 1880-х годов, запатентованной Исааком Чисхолмом в 1888 году, сходство очевидно: вместо современной стрелки и шкалы у нас есть стрелка компаса, которая вращается, когда вы подаете ток на два провода на передний. Под иглой, в большой синей круглой коробке, находится электромагнит, к которому подключены провода. Вы можете узнать больше об этом измерителе в патенте США 390,067: Гальванометр. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Омметры

Сопротивление цепи можно измерить тремя способами.Вы можете использовать амперметр и вольтметр для измерения силы тока и напряжения, а затем использовать закон Ома. Или вы можете измерить сопротивление за одну операцию с использованием немного другой конструкции измерителя с подвижной катушкой, называемого омметром, который эффективно амперметр с собственной встроенной батареей. Батарея обеспечивает напряжение известного размера. Когда вы помещаете измерительные щупы через сопротивление вы хотите измерить, замыкаете цепь, и течет ток. В метр измеряет величину этого тока, но показывает это как сопротивление (циферблат откалиброван в омах на основе фиксированное напряжение батареи внутри счетчика).Вы можете сделать больше точные измерения сопротивления с помощью немного более сложного Тип схемы называется мостом Уитстона.

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

• Измерители с подвижной катушкой: больше о теории измерительных цепей и различиях между амперметрами, вольтметрами и омметрами с отличного сайта Hyperphysics.
• Измерения сопротивления: четкое объяснение различных способов измерения сопротивления, включая мост Уитстона.

Книги для старших читателей

• Электрические схемы Джеймса Уильяма Нильссона и Сьюзен А. Ридель. Pearson, 2015. Давно установленное подробное руководство по схемам, в основном предназначенное для студентов, изучающих электротехнику и информатику.
• Введение в электрические схемы Ричарда Дорфа и Джеймса А. Свобода. Wiley, 2013. Еще один классический учебник по электротехнике, рассчитанный на аналогичную аудиторию.

Книги для младших читателей

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Медиа-запросы?

Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2018) Счетчики с подвижной спиралью. Получено с https://www.explainthatstuff.com/movingcoilmeters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Купить кабель MPG, 5 метров, спиральный кабель с 25 проводами

Спиральный кабель для ручного генератора импульсов, 5 метров, 25 проводов — удлинение на 19 футов, втянутый спиральный кабель на 7 футов Подвеска с ручным колесом MPG

Спиральный спиральный кабель MPG позволяет держать подвесной кабель подальше от пола во время обхода станка с ЧПУ с подвесным генератором импульсов в руке.Повреждение подвесных кабелей маховика является одной из наиболее частых причин проблем с ручными генераторами импульсов. Поврежденные кабели могут привести к короткому замыканию и серьезному повреждению машины. Купите новый спиральный кабель для ручного генератора импульсов в специализированном магазине ЧПУ. Машиностроители часто называют эти ручные подвесные кабели, ручные подвесные кабели, кабели MPG, кабели ручного генератора импульсов.

Этот кабель также подходит для кабелей длиной 1 или 2 метра. Длина во втянутом состоянии будет всего на фут больше.

Сменный кабель подходит для большинства удобных подвесных кабелей Tosoku / OEM до 4 и более осей в зависимости от конфигурации

Этот кабель также подходит для кабелей длиной 1 или 2 метра. Длина во втянутом состоянии будет всего на фут больше.

Сменный кабель подходит для большинства удобных подвесных кабелей Tosoku / OEM до 4 и более осей в зависимости от конфигурации

• HC111 Кабель
• HC121 Кабель
• HC115 Кабель

В настоящее время мы имеем в наличии этот спиральный кабель для ручного генератора импульсов.Также доступны бухты другой длины, но они могут иметь более длительное время выполнения заказа. При необходимости звоните с требованиями. Этот кабель MPG подходит для большинства подвесных кабелей маховика и других машинных кабелей. Эти тросы ручного дублера MPG растягиваются примерно до 19 футов в длину или длиннее и состоят из 25 проводов. Для кулонов с множеством функций может потребоваться больше проводников.

Размеры спирального кабеля

• Диаметр кабеля: от 0,24 до 0,27 дюйма
• 25 проводников, 28авг / 25-жильный спиральный кабель / 25-жильный
• Наружный диаметр катушки:.25 мм / 0,98 дюйма
• Приблизительная длина спиральной секции: 2 м / 6 футов
• Длина в сложенном состоянии: 7 футов
• Увеличенная длина: 19 футов

Ручной спиральный кабель генератора импульсов часто называют кабелем Spirex, спиральным кабелем или кабелем катушки. В основном встречаются на ручных подвесках, ручных генераторах импульсов или подвесках с дистанционным управлением. Приложения различаются, но если у вас есть особые требования, свяжитесь с нами. Обычно используется для замены кабелей марки Tosoku и подвесок с ребрендингом.