Jak fungují ampérmetry – principy měření proudu

Ampérmetr, běžně nazývaný ampér, je přístroj určený k měření elektrického proudu. Existují dva základní typy: analogové ampérmetry s pohyblivou jehlou a moderní digitální ampérmetry s LCD displejem. Oba typy měří přirozeně stejnosměrný proud (DC), ale s vhodnými obvody dokážou měřit i střídavý proud (AC).

Analogové ampérmetry

V jádru analogového ampérmetru je galvanometr – citlivý přístroj obsahující pohyblivou cívku připojenou ke vstupním svorkám. Když proud prochází cívkou, vzniká magnetické pole, které interaguje s polem permanentního magnetu v přístroji. Odporový pružinový mechanismus kompenzuje vzniklý točivý moment. S rostoucím proudem se pružina natahuje úměrně proudu a jehla připojená k cívce ukazuje hodnotu proudu.

Rozsah měření

Galvanometr je extrémně citlivý – typicky měří proudy v rozmezí mikroampérů až několika miliampérů. Pro měření vyšších proudů se do obvodu vloží sériové a paralelní odpory (shunt), čímž se rozšíří měřící rozsah galvanometru.

Digitální ampérmetry

Digitální ampérmetry používají polovodičovou elektroniku. Princip spočívá v připojení digitálního voltmetru přes kalibrovaný proudový shunt. Shunt má velmi nízký odpor, takže většina proudu jím prochází, zatímco měřič zachycuje malý úbytek napětí na shuntu. Tento úbytek je úměrný měřenému proudu. Pomocí převodníku A/D a další digitální logiky se napětí převádí na číselný kód, který je zobrazen na displeji jako hodnota proudu.

Střídavé proudy (AC)

U galvanometru směr odklonu jehly závisí na polaritě proudu, takže čistý střídavý proud, který neustále mění směr, není detekován. Proto se do ampérmetrů určených pro AC přidává usměrňovací můstek, který převádí střídavý proud na stejnosměrný. Díky tomu je odklon vždy ve stejném směru. Digitální ampérmetry také používají usměrňovače, aby mohly správně zobrazit hodnotu střídavého proudu.

Bezkontaktní (klampové) ampérmetry

Většina ampérmetrů se musí fyzicky zapojit do měřeného obvodu. Klampové ampérmetry však měří proud pomocí obklopení vodiče kleštěmi, aniž by bylo nutné rozpojovat obvod. Přesnost je nižší než u přímého zapojení, ale jsou užitečné pro jednorázová měření nebo při extrémních hodnotách proudu či napětí. Některé kleště používají magnetické vazení a měří jen AC, zatímco jiné využívají Hallův senzor a dokážou měřit i DC.