همه چیز در مورد آمپرمتر

با پیشرفت فناوری و توسعه روزافزون صنایع مختلف مرتبط با حوزه برق، نیاز به دقت و صحت بیشتر در اندازه‌گیری و کنترل جریان‌های الکتریکی افزایش یافته است. در این راستا، ابزارهایی مانند آمپرمترها به عنوان ابزارهای کلیدی در اندازه‌گیری جریان الکتریکی به کار می‌روند.

آمپرمترها ابزارهایی هستند که به عنوان سنجش‌گرهای جریان الکتریکی در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی عمل می‌کنند. این ابزارها با اندازه‌گیری جریان، امکان تشخیص میزان جریان عبوری از یک نقطه در مدار را فراهم می‌کنند که این اطلاعات بسیار اساسی برای ارزیابی و کنترل مدارها و تجهیزات الکتریکی است.

در این مقاله به بررسی عمیق‌تر آمپرمترها، اصول عملکرد آن‌ها، انواع مختلف، کاربردها و نقش آن‌ها در صنایع مختلف خواهیم پرداخت. همچنین، به معرفی برترین برندها در خصوص آمپرمتر خواهیم پرداخت.

با مطالعه این مقاله، خوانندگان قادر خواهند بود تا درک بهتری از این ابزار حیاتی داشته باشند و از جدیدترین تکنولوژی‌ها و کاربردهای آن‌ها مطلع شوند.

تاریخچه  آمپرمترها

آمپرمترها، ابزارهای اساسی در اندازه‌گیری جریان الکتریکی، تاریخچه‌ای پر از تکامل و نوآوری دارند که از ابتدایی‌ترین روش‌های مکانیکی و مغناطیسی گرفته تا به روش‌های دیجیتال و پیشرفته مدرن امروزی گسترش یافته است.

شروع ابتدایی استفاده از آمپرمترها

آغاز استفاده از آمپرمترها به عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری دقیق الکتریسیته، به ویژه جریان الکتریکی، با اختراع باتری توسط الساندرو ولتا در سال ۱۸۰۰ آشکار شد. این اختراع نقطه عطفی در تاریخ الکتریسیته بود و آغاز کاربرد عملی این پدیده را نشان می‌دهد. در آغاز، آمپرمترهای اولیه مبتنی بر گالوانومترها بودند که از اصول مغناطیسی برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی استفاده می‌کردند. اما این آمپرمترها اصولاً در آزمایشگاه‌ها به دلیل اندازه‌گیری حساس به میدان‌های مغناطیسی خارجی مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

تکامل آمپرمترها از آغاز تا امروز

در سال ۱۸۶۶، ادوارد وستون با انتشار یک ولت‌متر DC قابل حمل با دقت ۰٫۵ درصد، به محدودیت‌های گالوانومترها پرداخت. این پیشرفت مهم به جلو در فناوری اندازه‌گیری الکتریکی بود و راه را برای آمپرمترهای دقیق‌تر و کاربردی‌تر هموار کرد. سپس، توسعه گالوانومتر سیم‌پیچ متحرک (PMMC) در دهه ۱۸۸۰، باعث پیشرفت بیشتر این زمینه شد. این نوآوری امکان استفاده از آمپرمترها و ولت‌مترها را فراهم کرد و مزایایی همچون قابلیت حمل و استقلال از میدان مغناطیسی زمین را ارائه داد. با این حال، آمپرمترها هنوز سنگین بودند، به واحدهای متعددی برای اندازه‌گیری دامنه‌های مختلف آمپر نیاز داشتند و نمی‌توانستند داده‌ها را ذخیره کنند. همچنین، مستعد گرما و لرزش بودند که می‌توانست بر دقت آنها تأثیر بگذارد.

در اواخر قرن نوزدهم، طرح‌های آمپرمتر بهبود یافته توسعه یافت که می‌توانستند در هر موقعیتی نصب شوند و امکان اندازه‌گیری دقیق در سیستم‌های قدرت الکتریکی را فراهم کنند. به طور کلی، آمپرمترها با حرف “A” در نمودار مدار نشان داده می‌شوند.

تاریخچه آمپرمترها همچنین شامل توسعه مولتی‌مترهای دیجیتال در دهه ۱۹۷۰ است که تغییر قابل توجهی را به سمت دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق‌تر و راحت‌تر نشان داد. در دهه ۱۹۹۰، تعداد مولتی‌مترهای دیجیتال از مولتی‌مترهای لوله‌ای یا مغناطیسی پیشی گرفت و در دهه ۲۰۰۰ توسط بسیاری از شرکت‌ها تولید شدند و قیمت برخی از آن‌ها به ۹۰ سنت در هر متر رسید، در حالی که برخی دیگر که توسط مارک‌های معتبر ساخته شده بودند، قیمت‌های بالاتری داشتند.

به طور خلاصه، تاریخچه آمپرمتر گواهی است بر تکامل فناوری اندازه‌گیری الکتریکی، از گالوانومترهای اولیه تا توسعه آمپرمترهای سیم‌پیچ متحرک و آهن‌متحرک پایدار و دقیق، و در نهایت پذیرش گسترده مولتی‌مترهای دیجیتال.

تعریف و نحوه عملکرد آمپرمترها

آمپرمتر ابزاری است که برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی در یک مدار استفاده می‌شود. به دلیل این کاربرد، به آن نام آمپرمتر داده شده است. وظیفه اصلی آمپرمتر، اندازه‌گیری مستقیم جریان الکتریکی است که از طریق مدار مورد اندازه‌گیری عبور می‌کند.

در طراحی ساده‌ترین آمپرمترها، یک مقاومت داخلی به مدار اضافه می‌شود و جریان مدار از طریق این مقاومت عبور می‌کند. با توجه به قانون اهم، ولتاژ که به صورت مستقیم متناسب با جریان است، توسط یک ولت‌متر (بخش اندازه‌گیری ولتاژ) اندازه‌گیری می‌شود و به مقدار جریان معادل تبدیل می‌شود.

آمپرمترهای مدرن دارای مدارهای الکترونیکی پیچیده‌تری هستند که جریان الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کنند و معمولاً دارای صفحه نمایش دیجیتال برای نمایش مقادیر اندازه‌گیری شده هستند. این دستگاه‌ها عموماً دارای قابلیت اندازه‌گیری جریان‌های متناوب و مستقیم هستند و معمولاً قابلیت اندازه‌گیری جریان‌های کمتر از یک میلی آمپر را نیز دارا هستند.

بعضی از آمپرمترها دارای مقاومت‌های شنت هستند که جریان الکتریکی را از طریق آن می‌گذرانند. این مقاومت‌ها به صورت موازی با دستگاه اندازه‌گیری جریان قرار می‌گیرند و به آن اجازه می‌دهند تا جریان‌های بزرگتر را اندازه‌گیری کند.

آمپرمترها به طور معمول به صورت سری به مدار اندازه‌گیری شده متصل می‌شوند، به این معنا که جریان الکتریکی از طریق آمپرمتر می‌گذرد و سپس به مدار بازمی‌گردد. زمانی که جریان از طریق مدار داخلی آمپرمتر عبور می‌کند، میزان این جریان توسط آمپرمتر اندازه‌گیری می‌شود و مقدار آن به صورت معمول بر روی یک نمایشگر مانند سوزن یا نمایشگر الکترونیکی نشان داده می‌شود.

یکی از ویژگی‌های مهم آمپرمترها این است که معمولاً دارای مقاومت کمی هستند، به طوری که ایجاد افت ولتاژ قابل توجه در مدار اندازه‌گیری شده جلوگیری می‌شود. این ویژگی به طور خاص مهم است زیرا افت ولتاژ می‌تواند به دقت اندازه‌گیری جریان الکتریکی توسط آمپرمتر آسیب برساند.

آمپرمترها برای اندازه‌گیری جریان‌های کوچکتر، مانند جریان‌های در محدوده میلی آمپر یا میکرو آمپر، استفاده می‌شوند و معمولاً با عنوان میلی آمپرمتر یا میکرو آمپرمتر شناخته می‌شوند.

برای اندازه‌گیری جریان‌های بزرگتر، آمپرمترها معمولاً با استفاده از یک ترانسفورماتور جریان یا مقاومتی به نام شنت به مدار متصل می‌شوند. ترانسفورماتور جریان یا شنت اجازه می‌دهند جریان بزرگتر به طور ایمن اندازه‌گیری شود و تنها بخش کوچکی از جریان به آمپرمتر ارسال شود.

آمپرمترها نباید مستقیماً به یک منبع ولتاژ متصل شوند زیرا مقاومت داخلی آنها بسیار کم است و ممکن است جریان اضافی جریان بیافتد که می‌تواند به دقت اندازه‌گیری جریان الکتریکی توسط آمپرمتر آسیب برساند.

انواع آمپرمترها

انواع مختلفی از آمپرمترها برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی وجود دارند، هر کدام برای کاربردها و نیازهای مختلف طراحی شده‌اند. در زیر به خلاصه‌ای از رایج‌ترین انواع آمپرمترها اشاره شده است:

1. آمپرمترهای آنالوگ و دیجیتال:

   • آمپرمترهای آنالوگ: از سیم پیچ متحرک یا مکانیزم آهن متحرک برای نمایش مقدار جریان استفاده می‌کنند. این آمپرمترها ساده، ارزان و قابل اطمینان هستند.
   • 
     • آمپرمترهای دیجیتال: از مدارهای الکترونیکی برای تبدیل اندازه‌گیری جریان به یک بازخوان دیجیتال استفاده می‌کنند و دقت و دقت بیشتری را ارائه می‌دهند.

2. آمپرمتر سیم پیچ متحرک:

   • از سیم پیچی استفاده می‌کند که در یک میدان مغناطیسی معلق است و جریانی که از آن عبور می‌کند باعث انحراف مکانیکی یک اشاره‌گر در مقیاس مدرج می‌شود.

3. آمپرمتر آهن متحرک:

   • از یک قطعه از مواد فرومغناطیسی استفاده می‌کند که در پاسخ به میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان اندازه‌گیری شده، حرکت می‌کند.

4. آمپرمتر نوع یکسو کننده:

   • برای اندازه‌گیری جریان AC استفاده می‌شود و از یک دیود یا یکسو کننده دیگر برای تبدیل جریان AC به جریان DC استفاده می‌کند.

5. آمپرمتر گیره دار:

   • از یک سنسور مغناطیسی برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان عبوری از سیم استفاده می‌کند و برای اندازه‌گیری جریان در شرایطی که امکان وارد کردن آمپرمتر به طور مستقیم در مدار وجود ندارد، مفید است.

6. آمپرسنج حرارتی:

   • از گرمای تولید شده توسط جریان عبوری از سیم برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کند و برای کاربردهای با جریان بالا مناسب است.

7. آمپرمتر الکترودینامیکی:

   • از سیم پیچ ثابت و متحرک برای اندازه‌گیری جریان‌های AC و DC استفاده می‌کند و دقت بالایی دارد.

8. آمپرسنج هات وایر:

   • امکان اندازه‌گیری مستقیم را بدون نیاز به تماس فیزیکی بین سیم‌های اندازه‌گیری شده و سایر عناصر موجود در مدار فراهم می‌کند.

9. آمپرمتر دیجیتال:

   • دقت بالاتری را ارائه می‌دهد و به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد.

10. آمپرمتر یکپارچه:

    • از مزایایی مشابه آمپرمترهای دیجیتال برخوردار است و می‌تواند در سطوح ولتاژ بسیار پایین نیز دقیق باشد.

کاربرد آمپرمترها

آمپرمترها در صنعت برق، علم، فناوری، و کاربردهای روزمره از جمله خانه‌ها، اتومبیل‌ها، و دستگاه‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهای آنها شامل امور زیر می‌شود:

1. اندازه‌گیری جریان الکتریکی: کاربرد اصلی آمپرمترها، اندازه‌گیری جریان الکتریکی در مدارهای الکتریکی است. این اندازه‌گیری می‌تواند برای اندازه‌گیری جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC) باشد.
2. تشخیص اشکال در مدارها: آمپرمترها می‌توانند به عنوان ابزارهای تشخیص اشکال در مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار بگیرند. با اندازه‌گیری جریان، می‌توان نقاط قوی و ضعیف مدار را شناسایی کرد و مشکلات را تشخیص داد.
3. بررسی عملکرد دستگاه‌های الکتریکی: در تعمیرات و نگهداری دستگاه‌های الکتریکی، آمپرمترها به عنوان ابزاری برای بررسی عملکرد صحیح دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. با اندازه‌گیری جریان، می‌توان به سرعت مشکلات و نقاط ضعف دستگاه را شناسایی کرد.
4. تعیین مصرف انرژی: آمپرمترها می‌توانند برای اندازه‌گیری مصرف انرژی در خانه‌ها، کارخانه‌ها، و سایر مکان‌ها استفاده شوند. با اندازه‌گیری جریان مصرفی، می‌توان مصرف انرژی را بررسی و بهینه‌سازی کرد.
5. کاربردهای صنعتی: در صنایع مختلف از جمله برق، الکترونیک، خودروسازی، و ساخت و ساز، آمپرمترها برای کنترل و نظارت بر جریان‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
6. کاربردهای آزمایشگاهی و پژوهشی: در آزمایشگاه‌ها و محیط‌های پژوهشی، آمپرمترها به عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری جریان‌های الکتریکی در تحقیقات و آزمایشات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
7. کاربردهای خانگی: در خانه‌ها، آمپرمترها ممکن است برای بررسی وضعیت باتری‌ها، اندازه‌گیری جریان در دستگاه‌های الکتریکی، و بررسی عملکرد شارژرها و منابع تغذیه دیگر استفاده شوند.

برترین برندهای آمپرمترها

برخی از بهترین برندها و مدل‌های آمپرمتر به شرح زیر می‌باشد:

Klein Tools

این برند به دلیل ساختار بادوام و طیف گسترده ای از ابزارها معروف است. مولتی‌متر دیجیتال TRMS با محدوده خودکار MM420 از جمله محصولات برجسته این برند است که به دلیل دقت، جمع و جور بودن و توانایی در انجام پروژه‌های مختلف الکتریکی مورد توجه قرار می‌گیرد.

Fluke

این برند به عنوان یک پیشرو در بازار مولتی‌متر شناخته می‌شود و مدل‌های مختلفی را ارائه می‌دهد که نیازهای مختلف را برآورده می‌کنند. کیت ترکیبی ولتاژ AC/DC مولتی‌متر و گیره‌سنج Fluke 117/323 به دلیل تطبیق‌پذیری و کیفیت ساخت آن، مورد استفاده قرار می‌گیرد و از جمله آویز مغناطیسی برای اندازه‌گیری آسان و سیم‌های تست و کیف حمل بهره می‌برد.

Amprobe

مولتی‌متر پیمانکار الکتریکی Amprobe AM-530 True-RMS به دلیل تطبیق پذیری و ارائه گزینه‌های اندازه‌گیری گسترده، مورد توجه قرار می‌گیرد. این مولتی‌متر مناسب برای کارهای پیچیده‌ای است که نیاز به تست‌های بیش از حد اولیه دارند، از جمله اندازه‌گیری جریان، ولتاژ AC و DC، مقاومت، فرکانس، و سیکل کاری.

Innova

مولتی‌متر دیجیتال Innova 3320 به دلیل ویژگی‌های اضافی آن مورد توجه است. این مولتی‌متر انتخاب برتر برای کاربرانی است که به دنبال مولتی‌متری با امکانات اضافی مفید هستند و برای طیف وسیعی از کاربردها، از پروژه‌های الکتریکی ساده تا پیچیده، مناسب است.

AstroAI

این برند به دلیل سهولت استفاده و مقرون به‌صرفه بودن برای مبتدیان توصیه می‌شود و تمام اندازه‌گیری‌های اساسی را پوشش می‌دهد که معمولاً توسط صاحبان خانه یا افراد DIY مورد نیاز است.

این برندها و مدل‌ها به دلیل عملکرد، قابلیت اطمینان، و ارائه ویژگی‌های مفید برای کاربران، مورد توجه و تحسین قرار می‌گیرند و برای افرادی که به دنبال اندازه‌گیری دقیق در زمینه‌های الکتریکی هستند، انتخاب‌های مناسبی هستند.

جمع بندی

با پیشرفت روزافزون فناوری و توسعه صنایع مختلف، نیاز به دقت و صحت بیشتر در اندازه‌گیری و کنترل جریان‌های الکتریکی اهمیت بیشتری پیدا کرده است. آمپرمترها به عنوان ابزارهای حیاتی در اندازه‌گیری جریان الکتریکی عمل می‌کنند و اطلاعات اساسی را برای ارزیابی و کنترل مدارها و تجهیزات الکتریکی فراهم می‌کنند. در این مقاله به بررسی عمیق‌تر آمپرمترها، اصول عملکرد آن‌ها، انواع مختلف، کاربردها و برترین برندها پرداخته شد.

با مطالعه این مقاله، خوانندگان قادر خواهند بود تا درک بهتری از آمپرمترها و نقش آن‌ها در اندازه‌گیری جریان الکتریکی داشته باشند و با جدیدترین تکنولوژی‌ها و کاربردهای آن‌ها آشنا شوند. این مقاله به عنوان یک راهنمای جامع برای افرادی که به دنبال انتخاب و استفاده از آمپرمترها هستند، می‌تواند مفید واقع شود.

بیشتر بخوانید:

معرفی وات متر ها

بررسی جامع ولت متر و کاربرد آن