Шунт | Описание, предназначение, принцип работы.

Что такое шунт

В электронике и электротехнике часто можно услышать слово “шунт”, “шунтирование”, “прошунтировать”. Слово “шунт” к нам пришло с буржуйского языка: shunt –  в дословном переводе “ответвление”, “перевод на запасной путь”. Следовательно, шунт в электронике – это что-то такое, что “примыкает” к электрической цепи и “переводит” электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).

По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и

почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.

Помните Закон Ома  для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:

где

U – напряжение

I – сила тока

R – сопротивление

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря “константа”. Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

Значит, исходя из формулы 

получаем формулу:

и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.

Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное – просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).

Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.

Виды шунтов

Промышленные амперметры выглядят вот так:

На самом же деле, как бы это странно ни звучало – это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с  расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах ;-).

На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет белый густой дым). Поэтому такие измерения проводят только через шунты.

А вот, собственно, и промышленные шунты:

Те, которые справа внизу  могут пропускать  через себя силу тока  до килоАмпера и больше.

К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать  шунт с амперметром вот по такой схеме:

В некоторых амперметрах этот шунт  встраивается прямо в корпус самого прибора.

Работа шунта на практике

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5  – это класс точности. То есть сколько мы замерили – это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется  простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на  Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится ” голь на выдумку хитра” 😉

Где купить шунт

Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по

этой ссылке:

Шунт — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 января 2015; проверки требуют 11 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 января 2015; проверки требуют 11 правок. Это статья об электрическом устройстве. О шунтировании в медицине см. Шунтирование

Шунт — устройство, которое позволяет электрическому току (либо магнитному потоку) протекать в обход какого-либо участка схемы, обычно представляет собой низкоомный резистор, катушку или проводник.

Шунтирование — процесс параллельного подсоединения электрического элемента к другому элементу, обычно с целью уменьшения итогового сопротивления цепи.

Впервые предложен американским изобретателем Эдвардом Вестоном в 1893 году^[1].

Измерительный шунт ^[2] SMD-шунт резистивный

Например, шунты применяются для изменения верхнего предела измерения у амперметров магнитно-электрической системы. При этом необходимое сопротивление шунта рассчитывают по формуле:

R2=R1⋅I1I−I1,{\displaystyle R_{2}={\frac {R_{1}\cdot I_{1}}{I-I_{1}}},}

где:

• R2{\displaystyle R_{2}}  — сопротивление шунта, Ом;
• R1{\displaystyle R_{1}} — сопротивление амперметра, Ом;
• I{\displaystyle I}  — максимальный ток, который будет соответствовать полному отклонению стрелки прибора, А;
• I1{\displaystyle I_{1}}  — номинальный максимальный ток, измеряемый амперметром без шунта, А.

Если необходимый предел измерения значительно превосходит номинальный ток амперметра, то этим током в знаменателе можно пренебречь, и тогда формула принимает вид:

R2=R1⋅I1I{\displaystyle R_{2}={\frac {R_{1}\cdot I_{1}}{I}}}.

Например, для измерения токов до 10 А амперметром, имеющим сопротивление 2000 Ом и максимальный ток 50 мкА, понадобится шунт сопротивлением

R2≈2000⋅5⋅10−510=0,01{\displaystyle R_{2}\approx {\frac {2000\cdot 5\cdot 10^{-5}}{10}}=0,01} Ом.

Применение шунтов позволяет расширить пределы показаний амперметра (за счёт ухудшения разрешающей способности и чувствительности прибора).

Важные замечания:

1.Высокоомный проводник шунта припаивается к контактам.

2.Контакты шунта имеют раздельное подключение измерительной цепи и головки прибора.

Нормативные документы

• ГОСТ 8042-93. Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 8. Особые требования к вспомогательным частям.

Книги

• Арутюнов В. О. Электрические и магнитные измерения. Общий курс : учеб. пособие для втузов./В. О. Арутюнов [и др.]. — Л. ; М. : ОНТИ. Гл. ред. энерг. лит., 1937. — стр. 186‑194.

изготовление своими руками, расчет шунта для амперметра постоянного тока, схема включения устройства

Амперметр – прибор, замеряющий силу проходящего в электрической цепи тока, который часто бывает немалым. По закону Ома, чтобы пропустить больший ток, амперметр должен иметь как можно меньшее сопротивление. Решение – включение параллельно прибору шунта, обеспечивающего такое низкое значение сопротивления.

Зачем нужен шунт?

Шунт – это полосковая линия (усиленная дорожка на плате) или отрезок провода с достаточно толстым сечением, низкоомная (менее 1 Ом) катушка или резистор с мощностью от 10 Вт. Он используется, когда, например, амперметр, рассчитанный на ток в 10 А, не может замерить, скажем, 50-амперный ток, потребляемый включёнными в электроцепь источника питания устройствами. На жаргоне электриков это явление называется «на шкале не хватает ампер». А точнее – диапазон замеров по току на этом же амперметре не охватывает такие высокие токи.

Расчёт сопротивления шунта

Кроме закона Ома для участка цепи – её разрыва, в который включён амперметр, – в расчёт берётся и формула Кирхгофа. Общий ток, протекающий в месте включения прибора, равен сумме токов, проходящих через сам амперметр и его шунт.

Сопротивление амперметра в разы больше внешнего шунта. Ток, проходящий по внешнему шунту, в эти же несколько раз больше, чем на самом амперметре.

В случае с цифровым прибором, где вместо измерительной головки используется датчик тока и аналого-цифровой преобразователь, распределение токов, составляющих общий ток цепи, не меняется.

Схема включения устройства

Амперметр включается последовательно в разрыв цепи. Последний может находиться в любом её месте. Сам прибор показывает, сколько ампер в час потребляет эта цепь. Внешний шунт также включается последовательно в цепь, но в тот же самый разрыв, получается, параллельно самому амперметру.

Что можно использовать?

В идеале используют отрезок провода или проволоки из металла или сплава, незначительно меняющего своё электрическое сопротивление при нагреве. А нагреваться шунт будет обязательно – хотя бы до нескольких десятков градусов, так как по нему протекает ток в единицы и десятки ампер. Специалисты рекомендуют использовать сплав манганина. Манганиновая проволока (или лента) считается наиболее устойчивым электротехническим элементом: её температурный коэффициент сопротивления в 200 раз меньше, чем у меди, и в 300 раз ниже по сравнению с железом. Использование медных и стальных шунтов способно нести ощутимую погрешность при значительных токах, вызывающих их нагрев.

Но для приблизительной оценки иногда используют распрямлённую канцелярскую скрепку или отрезок провода.

Если речь идёт о внушительной силе тока от сотен до тысяч ампер – например, при старте двигателя «КамАЗа», где создаётся пусковой ток в 500 и более ампер для раскручивания стартером вала двигателя, – простой шунт здесь попросту расплавится. Необходимо использовать токовые клещи – они являются более мощной версией шунта. Аналогично поступают в электроустановках и распределителях с высоким напряжением, где общий ток потребителей довольно высок.

Что требуется?

Для изготовления шунта, кроме проволоки, проводов, диэлектрика и крепежа, потребуются следующие приборы.

• Готовый миллиамперметр. Можно использовать и гальванометр – измерительную головку без внутренних шунтов, резисторов и так далее.
• Лабораторный блок питания, выдающий требуемый ампераж. Можно воспользоваться и автомобильным аккумулятором, в цепь с которым последовательно включена, например, фара на 100/90 Вт на основе лампы накаливания. Если такой фары нет, можно подключить отрезок нихромовой электроспирали или мощный керамический резистор на десятки ватт. Ни в коем случае не подключайте шунт с прибором «накоротко», без нагрузки.
• При работе с бытовой осветительной сетью – выпрямительный диодный мост (или одиночные высоковольтные диоды) и дополнительный защитный автомат на 16 А, плавкие предохранители на несколько ампер.

Напряжение подаётся только после правильной сборки цепи.

Шунт своими руками

Спирально сматывать проволоку (или эмальпровод) не рекомендуется – индуктивность получившейся катушки уменьшит точность амперметра. Катушечное шунтирование имеет недостаток – гашение скачков тока, особенно в случае дросселированной (с сердечником) катушки. Если отрезок проволоки слишком длинный, расположите его в виде волнистой «змейки».

В качестве диэлектрика подойдёт любой изолятор – от керамического до текстолитового. К тому же скрученный в виде катушки провод может перегреть диэлектрик, не выдерживающий повышенной – более 150 градусов – температуры. А к перегреву устойчивы лишь керамика и закалённое стекло.

• Сначала вырезается диэлектрическая пластина, в которой сверлятся отверстия под болты с шайбами и гайками. Материал – текстолит, гетинакс, дерево или композитные материалы.
• Для существенной изоляции тепла проволоки от несущей пластины на болты устанавливаются керамические колечки. После них ставятся шайбы, зажимающие проволоку.
• Для предотвращения самопроизвольного раскручивания и выпадения проволоки и проводов перед гайками проставляются гроверные шайбы.
• Наконец, вставляются провода и концы проволоки между шайбами, а гайки затягиваются.

Полученная деталь подключается параллельно амперметру или гальванометру.

Переградуировка прибора

Новую градуировку обновлённого стрелочного амперметра под новый шунт нужно произвести следующим образом.

1. Снимите переднюю часть корпуса (смотровое окно прибора) вместе со стеклом.
2. Подключите одну из лампочек известного номинала последовательно с амперметром к батарее или сетевому адаптеру питания. Так, на лампочках накаливания указывается ток в амперах и напряжение в вольтах. Если вы подключаете светодиодную панель или фару, на которой, например, указано напряжение 12 В и мощность в 24 Вт – вашим рабочим током будет 2 А (мощность, делённая на напряжение источника питания).
3. Отметьте, на какой угол отклонилась стрелка прибора, точкой с числом (в данном случае это 2).
4. Идеальный вариант – включите параллельно друг с другом одинаковые лампочки или фары, увеличивая их число каждый раз на одну. Так можно «прометить» всю шкалу амперметра. Этот способ хорош для переменного тока – шкала амперметра получается нелинейной за счёт влияния частоты тока и падения части напряжения на диодах. Разметка «на глаз» или с использованием транспортира (или по уже имеющейся «линейке» прибора), как часто делают при постоянном токе, не подойдёт. Лучше перестраховаться и сделать точнее.
5. Закончив разметку, соберите прибор и проверьте, надёжно ли держится крепление шунта, хорош ли электрический контакт между ним и амперметром. Если габариты амперметра позволяют, шунт часто заливают эпоксидным клеем, а затем получившийся элемент (в виде бруска) приклеивают к задней стенке измерительной головки.

Амперметр с новым шунтом готов к работе. Можно подключить щупы или токовые клещи.

С несколькими шунтами

Из амперметра получится и самодельный килоамперметр. Так, из 100-амперного прибора легко сделать амперметр на 2 кА. Более высокие значения на практике вряд ли понадобятся. Если у вас в наличии имеется прибор с одноамперным диапазоном измерений, сделайте несколько коммутируемых шунтов. Незачем переразмечать шкалу – достаточно подобрать шунты на 5, 10, 50, 100 и более ампер.

Они помещаются в один внешний корпус вместе с выходными клеммами (для щупов) и многопозиционным переключателем, рассчитанным на такие значения тока.

Режимы помечаются маркером «x5», «x10» и так далее. Когда режим один, а амперметр переделан из одно- в десятиамперный, то слева от буквы «А» надпишите «x10» меньшим шрифтом.

При изготовлении многорежимного амперметра провода, соединяющие переключатель с шунтами и прибором, должны быть максимально короткими. Излишне длинные провода, подключённые к готовому шунту, имеющему точное сопротивление, и уже проградуированному прибору, приведут к заметной погрешности измерений – они включаются последовательно с шунтом и прибором, имеют своё, пусть и очень малое, сопротивление. Переключатель низкого качества со значительно окисленными контактами приведёт к тому, что прибор попросту начнёт «врать» – его токоведущие части и замыкающий подпружиненный шарик также вносят паразитное сопротивление.

Заводские амперметры проходят тщательную поверку, едва сойдя с конвейера. Недочёты учитываются при выпуске приборостроительным заводом следующей партии амперметров. Амперметры, имеющие значительную погрешность, бракуются и направляются на переработку.



О том, как произвести расчет шунта для амперметра, смотрите далее.

Шунтирование — Википедия

Это статья о медицинской операции. О шунтировании в электро- и радиотехнике см. Шунт

Шунти́рование (англ. shunt — ответвление) — создание дополнительного пути в обход пораженного участка какого-либо сосуда или пути организма с помощью полостной пластической моделирующей операции.

В общем случае под шунтированием подразумевается операция шунтирования кровеносных сосудов. Данная операция может проводиться также на желудочно-кишечном тракте и системе желудочков и цистерн головного мозга.

Шунтирование состоит в создании шунта в обход суженного участка кровеносного сосуда, что приводит к восстановлению кровотока в артерии. Шунтирование следует отличать от стентирования, т.е. имплантации в просвет сосуда специальной трубчатой конструкции, обеспечивающей восстановление тока жидкости.

В нормальном случае внутренняя стенка артерий и сосудов представляет собой гладкую поверхность без каких-либо крупных наростов и преград, но зачастую в течение жизни у человека развивается атеросклероз, приводящий к образованию на стенках сосудов атеросклеротических бляшек. Они сужают просвет сосудов и нарушают кровоток в органах и тканях. В процессе увеличения количества и размеров бляшек просвет сосуда полностью закрывается, что приводит к некрозу тканей и органов.

Обычно шунтирование применяется при коронарной болезни сердца, при которой коронарные артерии — главные сосуды, питающие сердце — поражаются атеросклерозом. Однако шунтирование применяется и для восстановления кровотока в периферических артериях (например, в артериях нижней конечности).

Подготовка к операции[править | править код]

Перед операцией лечащий врач проводит полный осмотр пациента с учетом его жалоб и симптомов. Как правило, после осмотра, в котором особое внимание уделяется пульсации артерий и сосудов, назначается какой-либо вид неинвазивного (неразрушающего) обследования:

Показания к проведению операции[править | править код]

Наличие симптомов атеросклероза (в том числе, ишемическая болезнь сердца, аневризмы) является одним из оснований для назначения операции шунтирования, которая также назначается в случае невозможности проведения стентирования и ангиопластики.

Техника проведения операции[править | править код]

Операция шунтирования

Как правило, операция проводится под общей анестезией. В качестве материала для шунта в общем случае выбирают участок подкожной вены бедра, так как она имеет достаточно большой диаметр в сечении, а удаление её участка почти никак не сказывается на кровотоке конечности. К тому же в случае развития атеросклероза бедренные вены оказываются наиболее «чистыми» и не подверженными влиянию заболевания. Однако иногда используют синтетические материалы для создания шунта.

При аортокоронарном шунтировании используются либо внутренняя грудная, либо лучевая артерия руки. В случае выбора лучевой артерии руки проводится дополнительное обследование, выясняющее возможность операции и её воздействие на кровоток руки. Как правило, в качестве донора выступает неведущая рука (левая для правшей и правая для левшей).

Во время операции шунтирования хирургом делается разрез в пределах предполагаемого места крепления шунта на сосуде, после чего шунт подшивается к разрезу, создавая дополнительный путь для кровотока. Далее следуют процедуры обследований (УЗИ, ангиография) для проверки качества установленного шунта и его должного функционирования.

Послеоперационный период[править | править код]

Послеоперационный период длится от 7 до 14 дней (при нормальном заживлении послеоперационной раны). В послеоперационном периоде необходимо регулярно проводить перевязку п/о раны. Также целесообразно назначение антибиотиков, нестероидных противовоспалительных препаратов, средств аналгезии и обязательных антикоагулянтов и дезагрегантов. Такие препараты, как аспирин, после выписки пациент принимает регулярно и пожизненно. На сегодняшний день коронарное шунтирование, как «золотой стандарт», является самым эффективным методом восстановление кровотока в венечных артериях сердца.

Схематическое изображение типичного шунта при гидроцефалии

Шунтирование является самой распространенной нейрохирургической операцией при гидроцефалии (водянке головного мозга). Оно производится с целью удаления избытка спинномозговой жидкости. После трепанации черепа один конец шунта, заканчивающийся рентгеноконтрастным катетером, вводится в полость расширенного желудочка. Промежуточная, самая длинная часть, изготовленная из силикона, проводится подкожно. Дистальный конец, также имеющий катетер, открывается в брюшной или грудной полости, что обеспечивает дренирование. Альтернативно, дистальный катетер вводится в полость правого предсердия (вентрикуло–атриальное шунтирование). Шунт снабжен насосом, автоматически регулирующим давление спинномозговой жидкости^[1][2].

Желудочное шунтирование — операция направленная на борьбу с лишним весом. В Северной Америке (США + Канада) по информации на 2009 год, выполнялось около 200 000 желудочных шунтирований в год.

История этой операции насчитывает около 50 лет.

Суть операции заключается в том, что желудок прошивается скрепками на два отдела — маленький, объемом около 50 мл, и большой желудок (вся остальная часть.) К маленькому желудку подшивается тонкая кишка (место соединения желудка и кишки называется гастроэнтероанастомоз). Поскольку объем малого желудка составляет всего 50 мл, человек после этой операции не может съесть много пищи, он наедается совсем небольшим количеством.

Кроме этого, пища, съедаемая человеком, теперь идет по новому пути, не попадая в большой желудок и большую часть тонкой кишки. Это означает, что не только объем съеденной пищи уменьшается, но также существенно уменьшается всасывание питательных веществ.

Таким образом, сочетание этих двух факторов — снижение количества съедаемой пищи и уменьшение всасывания питательных веществ приводит к тому, что пациент теряет до 80 % лишнего веса.

Данная операция на сегодняшний день рассматривается как двухэтапная, первым этапом которой является гастропластика или бандажирование желудка , а в том случае, если первичные операции не привели к ожидаемому результату — то вторым этапом рассматривается конверсия более простых операций в шунтирование.

Подключение амперметра через шунт. Подбор и расчет устройства



Что же такое шунт? Это слово заимствовано из английского языка («shunt», и дословно означает «ответвление»). Физически это сопоставимо, так как через этот элемент, подключенный параллельно к измерительному прибору, проходит большая часть тока, а меньшая – ответвляется в сам прибор. В этом его принцип действия аналогичен байпасу, установленному в системах отопления.

Устройство амперметра

Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.

Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.

Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.

Из этой конструкции следует, что величина тока в рамке конструктивно ограничена. Пружины и растяжки не могут одновременно быть достаточно упругими и иметь большое сечение.

Подключение амперметра через трансформатор тока

Расширение пределов измерения амперметра возможно, если использовать дополнительно устройство, называемое трансформатор тока. Работает оно по принципу обычного трансформатора, но первичная обмотка содержит всего несколько витков. При прохождении по ней измеряемого тока его величина во вторичной обмотке будет меньше в несколько раз.

Но такие трансформаторы имеют соответствующие габариты и применяются только в промышленных сетях. В малогабаритных же устройствах их использование нецелесообразно.

Подключение амперметра через шунт

Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.

Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.

В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.

Соотноситься между собой они будут так:

Расчет сопротивления шунта

Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.

Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.

Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.

Подгонка измерительной системы

Для изготовления заводских изделий используются материалы, не изменяющие своих характеристик в широком диапазоне температур. Поэтому лучший вариант – подбор готового шунта и подгонка для своих целей уменьшением сечения и длины его проводника до соответствия рассчитанному значению. Но для изготовления шунта для амперметра можно использовать и подручные материалы: медную или стальную проволоку, даже скрепки подойдут.

Теперь потребуется блок питания с регулятором напряжения, чтобы выдать требуемый ток. Для нагрузки можно использовать резистор соответствующей мощности или лампы накаливания.

Сначала добиваемся соответствия полного отклонения стрелки прибора при максимальном значении измеряемой величины. На этом этапе подбираем сопротивление нашей самоделки до максимально возможного совпадения с конечной риской на шкале.

Затем проверяем, совпадают ли промежуточные риски с соответствующими им значениями. Если нет – разбираем амперметр и перерисовываем шкалу.

И когда все получилось – устанавливаем готовый прибор на свое место.

Для чего нужен шунт в амперметре, фото и схема подключения своими руками, замеры цифровой техники

Я делал множество обзоров подобного девайса. Были и самоделки. А вот с шунтом обзоров не было. Решил проверить, на сколько хуже измеряет. Совсем небольшой обзор. Я понимаю, что эти измерители уже для многих каменный век. Но ведь есть люди, для кого это актуально. Обзор для них. Если интересно – заходим.
Сразу предупрежу, заказывал не для себя, у меня этого добра больше чем достаточно. Прислали очень быстро, менее 20-ти дней. 7 июля уже получил. Трек полноценный.

Наилучшее применение этому измерительному устройству — автомобильная зарядка (это моё мнение). Может, кто и другое применение найдёт, не столь важно.
Для начала посмотрим, в каком виде оно пришло.

Обычный полиэтиленовый пакет, «пропупыренный» изнутри.
Содержимое было разложено по пакетам с замками.

Измерительный блочок с проводами положили в дополнительный пакет.

Всё в цельности и сохранности, ничего не поломалось.

Размеры просто миниатюрные.
Я не стал рисовать сам, просто взял фото со страницы магазина и добавил один размер, который они забыли указать.

Шунт значительно крупнее.

Блок идикатора/измерителя по форме и размерам ничем не отличается от своих собратьев.
Надписи V и A нанесены краской, поэтому в темноте видны не будут.


Единственно отличие – у него нет встроенного шунта. Контроллер, как обычно, без названия.

Попробую разобраться, что и куда подцеплять. Информации на странице продавца мутная. Спрашивать нет смысла, всё равно не поможет, потому что сам ничего не знает. Учтите ещё издержки двойного перевода.
Снова взял самую подходящую картинку со страницы продавца и немного подправил. Для разных самоделок схема подключения может немного отличатся. Этот вариант подходит для заряжающего устройства аккумулятора.

Мелкий разъём предназначен для запитки схемы.
Разъём с тремя проводами – измерительный.

Есть два регулятора точности показаний. На фото всё понятно. Резисторы стрёмные. Поэтому часто крутить не рекомендую (сломаете). А теперь гляну, какую точность обещает продавец.
Погрешность измерений не более 1%. Многовато для цифровой техники. Особо размусоливать не буду, просто приведу сравнительную таблицу измерений полученного прибора с тем, что должно быть. В качестве образцового прибора – установки П320 и П321.
Сначала подал 1 А и 10 В.

Как-то плоховато. Пришлось крутануть оба резистора. Что крутить я показывал. Единственное дополнение: по часовой — прибавляет, против часовой – уменьшает показания.

Небольшое дополнение. При напряжении питания 3В синий индикатор становится невидим.

При напряжении питания ниже 3,7В начинает сильно врать.
Уже при 3,7В показывает адекватно.

Вывод: если хотите с помощью этого девайса измерять напряжения ниже 3,7В, необходимо запитывать схему от отдельного источника через «разъём с тонкими проводами».
А теперь таблица уже после подгонки.

И по току.
0,3 А→0,23 А
0,5 А→0,45 А
0,8 А→0,76 А
1,0 А→1,00 А
3,0 А→3,16 А
9,0 А→9,61 А
10 А→10,7 А
Хотел бы обратить внимание на то, что казалось бы одни и те же приборы, но от разных продавцов, могут в корне отличаться друг от друга. Будьте внимательны.
Вывод: прибор достаточно точно измеряет напряжение. С измерениями тока есть нюансы. Перед использованием обязательно нужно проверить на более точных приборах.
В отличие от прибора с встроенным шунтом показывает намного хуже.
На этом всё. Удачи!

Шунт на 100А и два тайных знания о вашем автомобиле.

Почему шунт, а не клещи? Ну, во-первых, это не дорого. А во-вторых, простенький шунт может то, что не могут даже дорогие клещи для постоянного тока.

Но обо всем по порядку.


Если кто не знает, что такое шунт:

Шунт — это такое электрическое сопротивление, обычно очень маленького номинала. Оно включается последовательно в электрическую цепь. Когда по цепи с шунтом течет ток, на концах шунта возникает разность потенциалов — напряжение. Оно пропорционально произведению сопротивления шунта и протекающего по нему току. Cопротивление мало, так что шунт практически не оказывает влияние на протекающий через него ток. А вот напряжение на концах можно измерить хорошим милливольтметром. По этому напряжению, зная сопротивление шунта, и вычисляют проходящий по цепи ток. Для этого используется закон Ома: I = U/R.


Приехал шунт в маленьком пакетике, ничего особенного, даже фотографировать не стал. Сам шунт — увесистая железяка, вот такая:



С одной стороны выбито название: FL-2/0.5.



С другой стороны — номинальный ток и напряжение на шунте при этом токе: 100А и 75 мВ.



Это не значит, что при 101А он расплавится или взорвется. Давайте посчитаем мощность, выделяемую шунтом:

P = I*U = 100*0.075 = 7.5 Вт.

Немало, но кратковременные пики тока в два и три раза больше номинала, при такой массе и размерах шунта, не приведут к заметному нагреву и дрейфу характеристик.
Хотя, для шунтов обычно используется сплав манганин. Он состоит из меди, марганца и никеля и характеризуется чрезвычайно малым температурным коэффициентом сопротивления. Так что небольшой нагрев шунту не повредит.

Манганиновая пластина у моего шунта была надрезана в трех местах. Вероятно, ее сопротивление юстировали. Черный лак немного облупился, но внешний вид в таких штуках — не главное.

Как и во всех приличных шунтах, тут 4 вывода: два — для подключения силовой цепи и 2 — для подключения щупов милливольтметра. Под два винта я установил клеммы, в которые удобно вставлять щупы тестера.



Давайте посмотрим, как шунт работает:
Блок питания выдает 10А, на шунте падение напряжения 7,4 мВ.



Токовые клещи немного уточняют измерение: 7,37 мВ при 10 А. Я еще воспользовался сторонним амперметром, результаты примерно те же: 7,4мВ при 10А.



Соответственно, при 100 А напряжение будет 74мВ.

Теперь самое время испытать шунт на практике. Для этого к силовому винту подсоединил клемму для автомобильного аккумулятора.



Силовой провод «массы» автомобиля я прикрутил к второму силовому винту. К измерительным винтам подключил осциллограф. Первый канал — к шунту, второй — к клеммам аккумулятора. Получилось вот так:



Все, можно крутить двигатель стартером!
Вот что у меня получилось:



Давайте посмотрим внимательно на осциллограмму:



Это первая прокрутка. Она длилась менее полутора секунд и не завершилась запуском.
Желтая кривая — напряжение аккумулятора. Цена деления по вертикали — 2 вольта. По горизонтали — полсекунды.
Голубая кривая — напряжение на шунте. Цена деления — 50 мВ.
Видно, что в начале прокручивания напряжение, снятое с аккумулятора, резко падает на 2,4 вольта. А напряжение шунта растет на 25 мВ. Это примерно 34 ампера, ток идет на втягивающее реле. Через 100 мс резкий рост до 185 мВ — ток пошел на электромотор стартера. Ток этот 185/74 = 250 ампер.

Самое начало запуска — не самый характерный момент для всего процесса: с одной стороны, давление в цилиндре, где такт сжатия, скорее всего уже ушло, так что вращать должно быть легче. С другой стороны, стартер преодолевает силу трения покоя, которая больше, чем сила трения движения, плюс момент инерции вращающихся масс, плюс повышенный ток в обмотках стартера из-за низких его оборотов.
Так что первые четверть оборота лучше исключить из рассмотрения. Перейдем ко второму цилиндру и второму всплеску на графиках.

Тут же все по-честному: 230 мВ с шунта при просадке напряжения на 2,45 вольта. Считаем: 311 ампер получается.
Что нам дает эта цифра? А вот что: стартер — самая правильная нагрузочная вилка для вашего аккумулятора. Мы знаем напряжение, мы знаем ток, мы можем посчитать его внутреннее сопротивление:

r = U/I = 2,45/311 = 7,9 мОм.

Это близко к измерениям сопротивления (7,62 мОм), которое я делал осенью специальным прибором.



Этот прибор использовал весьма опосредованный способ измерения. Там внутреннее сопротивление батареи оценивалось по ее импедансу по переменному току.

Вторая попытка запуска:



На этот раз двигатель запустился после полутора оборотов. В цилиндре, который находился в такте сжатия, сохранялось давление — это видно по всплеску тока. После запуска двигателя напряжение на аккумуляторе тут же повысилось больше прежнего, по шунту пошел небольшой ток зарядки. Через две с четвертью секунды я двигатель заглушил.

Итак. По осциллограмме тока и напряжения в момент запуска двигателя мы можем судить о состоянии аккумулятора. Это самый точный и непосредственный способ оценить его состояние.

Второй параметр, который мы можем оценить только качественно — состояние цилиндро-поршневой группы и клапанного механизма. Вот тут: http://www.ardio.ru/relkompr.php на эту тему есть подробный текст. А кратко могу сказать, что по равномерности всплесков тока во время прокручивания двигателя стартером можно судить о компрессии в цилиндрах без компрессомера. Да, точного значения из графика не вывести, но часто это и не нужно. Достаточно зафиксировать лишь провал в осциллограмме, чтобы сократить множество возможных диагнозов до поиска конкретного цилиндра с упавшей компрессией.

Наконец, подсчитав площадь под графиком, можно вычислить, сколько ампер-часов емкости аккумулятора потребляет каждый запуск. Это бесполезная, но любопытная информация. Я поступил кустарно — залил место под графиком черным цветом, над графиком — белым, потом уменьшил картинку до размера в 1 пиксель и посмотрел цвет пикселя. У меня получился цвет с яркостью 157/255 = 0,62. Максимальный ток был 311А, а значит средний — 311*0,62 = 193 А.

Именно этот ток нужно подставить в формулу Пейкерта, немецкого ученого, который вывел зависимость емкости аккумулятора от разрядного тока.

E = En(In/I)^(p-1),
где:
Е – реальная емкость аккумулятора,
En — номинальная емкость,
In — номинальное значение разрядного тока, при котором установлена номинальная емкость.
p — число Пейкерта, для автомобильных свинцово-кислотных АКБ лежит в пределах 1,15-1,35.

У меня получилось, что полностью заряженный аккумулятор сможет прокручивать стартер порядка 6 минут. Но это если он новый и емкость честная. А так как мой аккумулятор при разряде на лампочку показал всего 20 Ач емкости, то делим на три.

Вот такие выводы можно сделать из простого шунта.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.