In dit artikel leren we hoe we een eenvoudig AC-ampèremetercircuit kunnen bouwen dat kan worden gebruikt voor het controleren van het stroomverbruik van huishoudelijke 220 V- of 120 V-apparaten.
De belangrijkste reden voor hoge maandelijkse energierekeningen is het gebruik van grote elektrische apparatuur zoals koelkasten, wasmachines en drogers, vaatwassers, enz. Deze apparaten, die voorheen hypermodern en energiezuinig waren, beginnen steeds meer energie te verbruiken naarmate ze ouder worden.
Een manier om elektriciteitskosten te besparen, is door minder vaak grote apparaten te gebruiken. Het intermitterende gebruik van apparaten zoals koelkasten en diepvriezers is echter misschien niet gewoon acceptabel.
Om erachter te komen welke apparaten verantwoordelijk zijn voor je hoge elektriciteitsrekening, ga je natuurlijk voor je vertrouwde multimeter. Maar u realiseert zich dat het AC-stroombereik van de meter beperkt is tot enkele milliampères.
Omdat er weerstanden met een hoog wattage nodig zijn om de AC-ampèremeting te implementeren, zijn kleinere multimeters niet ontworpen om grote hoeveelheden stroom te detecteren.
Waarschuwing: Het hieronder toegelichte circuit is niet geïsoleerd van het wisselstroomnet en is daarom uiterst gevaarlijk om aan te raken in een onbedekte en ingeschakelde toestand. Gepaste voorzichtigheid is ten strengste aanbevolen tijdens het gebruik of het testen van deze apparatuur.
Circuitbeschrijving:
De bovenstaande afbeelding toont een fundamenteel ampèremetercircuit. Een weerstand (R) is in serie geschakeld met de belasting binnen dit circuit. De serieweerstand moet altijd in serie met de belasting worden geschakeld en alle geleverde stroom accepteren.
Volgens de wet van Ohm ontstaat er een spanningsval als er stroom door een weerstand vloeit. Deze spanningsval die zich over de weerstand ontwikkelt, is precies evenredig met de stroom die er doorheen stroomt. Onthoud nu dat alle voltmeters, inclusief AC-meters, alleen metingen in DC weergeven.
Dit betekent dat, voordat het AC-ingangssignaal naar de DC-meter kan worden gevoerd, het moet worden gelijkgericht naar DC zodat de ampèremeter het kan lezen. Om een goede weergave te krijgen van de stroom die er doorheen gaat, moet de serieweerstand de spanning voldoende laten dalen.
Ook moet het vermogen van de serieweerstand zo klein mogelijk zijn. Bovendien moet de weerstandswaarde klein genoeg zijn zodat het grootste deel van de spanning over de werkelijke belasting wordt gedumpt.
De weerstandswaarde berekenen
Laten we ons ter illustratie voorstellen dat ons circuit een serieweerstand 'R' van 1 ohm heeft en een stroom 'I' van 1 ampère die door de belasting vloeit. De spanningsval (E) over de weerstand is als volgt volgens de wet van Ohm:
- E = I x R = 1 (amp) x 1 (ohm) = 1 (volt)
- Met behulp van de machtswet van Ohm (P = I x E), krijgen we:
- P=1 x 1=1 watt
- Uit de bovenstaande berekening kunnen we aannemen dat als een apparaat van 220 V, 1 ampère wordt gebruikt, een serieweerstand van 1 Ohm er ongeveer 1 Volt over zou vallen.
Stel nu dat de belasting een koelkast is van 500 watt, met een voedingsspanning van 220 V.
In deze situatie zou de stroom die door de weerstand gaat 500 / 200 = 2,27 ampère zijn
Nogmaals, door de wet van Ohm op te lossen, kunnen we de weerstandswaarde berekenen om er een optimale val van 1 V over te krijgen.
- E = I x R
- 1 = 2,27 x R
- R = 1 / 2,27 = 0,44 ohm,
- wattage of het vermogen van de weerstand zou P = 1 x 2,27 = 2,27 watt of gewoon 3 watt zijn.
Er is echter één probleem. Omdat ons circuit een bruggelijkrichter gebruikt om wisselspanning over de weerstand om te zetten in een gelijkstroompotentiaal, hebben we altijd twee diodes in serie voor elke wisselstroomcyclus. Omdat elke diode nu 0,6 V zal laten vallen, zou er in totaal 0,6 + 0,6 = 1,2 V over deze diodes vallen.
Om een effectieve 1 V over de meter te krijgen, moet de weerstand daarom een potentiaalverlies van 1 + 1,2 = 2,2 V kunnen ontwikkelen.
Terugkerend naar onze vorige berekening, zou de waarde van de serieweerstand voor een apparaat van 500 watt nu zijn:
- R = 2,2 / 2,27 = 0,96 Ohm.
- Vermogen = 2,2 x 2,27 = 4,99 watt of gewoon 5 watt.
Dit houdt in dat voor het meten van de stroom die door een apparaat van 500 watt gaat, de serieweerstand in ons AC-ampèremetercircuit een nominale waarde van 0,96 Ohm en 5 watt moet hebben.
Onderdelen lijst
De onderdelen die nodig zijn voor het bouwen van een eenvoudig AC-ampèremetercircuit worden hieronder gegeven:
- Weerstand 1 Ohm 5 watt = 1 nee
- 1N5408 diodes = 4 nos
- Twee-in stekker = 1 nee
- 1 V FSD bewegende spoelmeter = 1 nee
- 3-polige aansluiting voor de belasting = De R(belasting) in het schema kan worden vervangen door een 3-polige aansluiting voor plug-in in de gewenste belasting.
