Domanda:
Perché abbiamo ancora bisogno degli amperometri?
Travis Griggs
2020-07-23 03:01:28 UTC
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Ho appena ricevuto il mio certificato di pilota privato 2 settimane fa, yay! Oggi, un collega al lavoro che ha 700ish ore è entrato e ha chiesto al mio collega di ufficio ingegnere elettrico "perché abbiamo ancora bisogno di amperometri, le macchine li hanno eliminati anni fa, i voltmetri sembrano per lo più sufficienti". Sembra che abbia quasi finito di costruire il suo RV-14a. Il mio compagno di ufficio e io non riuscivamo a sostenere in modo convincente il motivo per cui gli aerei usano ancora gli amperometri. È solo per amore della ridondanza?

Benvenuto in aviation.SE e congratulazioni per essere diventato un pilota!
Questa è una buona domanda. Queste risposte sono utili, ma vorrei aggiungere una nota. Non tutti gli amperometri indicano lo stesso modo. Alcuni mostrano carica e scarica della batteria, il che è molto utile, perché mostra che l'alternatore sta tenendo il passo con il carico. Un'altra varietà mostra la potenza totale dell'alternatore, che aiuta a capire il carico e quali sono gli accessori assetati di energia, ma non rende ovvio che la batteria si sta caricando. Vale la pena spendere il tempo per capire quale tipo stai guardando e cosa ti sta dicendo.
FWIW, le auto non si sono davvero sbarazzate degli amperometri: le persone si sono appena abituate alla tensione delle batterie al piombo e possono stimare il flusso di corrente leggendo la tensione. Ora che ci stiamo muovendo verso l'elettrico, le auto hanno fondamentalmente di nuovo gli amperometri, ma invece di visualizzare gli amplificatori il computer di bordo calcola i wattora o kWH o miglia equivalenti per gallone.
L'ho letto come Altimetri nell'HNQ - sarebbe una domanda coraggiosa!
Otto risposte:
#1
+48
Aaron Holmes
2020-07-23 04:09:18 UTC
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Congratulazioni per esserti guadagnato le ali!

Poiché gli amperometri misurano il flusso di corrente (positiva o negativa), possono immediatamente mostrare quando l'alternatore non fornisce più energia e la batteria si sta scaricando. In un voltmetro, come la maggior parte delle automobili moderne, dovresti aspettare per vedere il livello di carica della batteria scendere e, a quel punto, potrebbero essere passati diversi minuti (o più). In un aereo, dove può essere importante spegnere rapidamente i dispositivi elettrici e conservare la carica della batteria, ogni momento conta e la capacità di vedere lo spostamento del flusso da positivo a negativo è molto utile.

Non credo che dovresti aspettare. Se l'alternatore si esaurisce, la tensione del sistema scenderà immediatamente da 14 volt circa a 12-ish, quindi diminuirà lentamente da lì. Tuttavia, per il tuo punto, questo cambiamento è più sottile e molto più facilmente trascurato rispetto al movimento di un amperometro da 0 o leggermente positivo a negativo.
@JohnK: È corretto. Tuttavia, ricorda che le batterie moderne non sono fatte per diminuire gradualmente. Sono fatti per rimanere il più vicino possibile a 12 per la maggior parte della carica, quindi scendono ripidamente appena prima di morire. Altrimenti, dovresti perdere il tuo dispositivo mentre la batteria si scarica per evitare che si attenuano e lampeggiano dentro e fuori.
D'accordo ma ottieni comunque quel calo da 14-15 a 12-13 non appena l'alternatore si ferma. Tuttavia, la maggior parte delle persone non lo prenderebbe, quindi il tuo punto è ancora valido.
Tutti d'accordo.
Inoltre, ti consente di vedere esattamente quanto stai assorbendo dalla batteria se desideri spegnere parte dell'attrezzatura e lasciarne una parte in funzione. Non hai davvero bisogno di fare quel tipo di messa a punto fine nella maggior parte delle automobili.
Err ... La maggior parte delle automobili moderne non ha voltmetri o amperometri. (A meno che tu non colleghi un lettore OBDII.) Una luce idiota è tutto ciò che ottieni.
@jamesqf: Questo ... è triste, ma molto vero.
@jamesqf: in effetti, ma tali problemi in un'auto sono molto meno pericolosi che in un aereo. Anche nel peggiore dei casi puoi semplicemente accostare.
@vsz: Ebbene, no. Il caso peggiore è che sei bloccato da qualche parte (come dall'altra parte del Black Rock Desert, forse) con un camion che non si avvia perché la luce idiota non si è accesa quando l'alternatore si è guastato.
@jamesqf Preferirei essere nel camion sul lato della strada piuttosto che nell'aereo a poche migliaia di piedi sopra con lo stesso problema.
Per evitare qualsiasi confusione, voglio solo far notare che anche le auto con solo una "luce idiota" tecnicamente avranno ancora un voltmetro digitale funzionante dietro le quinte che fornisce i dati utilizzati per far scattare la luce quando qualcosa va storto.
Anche l'alternatore @JohnK che fallisce per primo è lo scenario migliore. Peggio ancora è che la batteria si guasta prima - poi stai volando insieme a 14 V fino a * bam * - l'alternatore va e ora sei morto senza preavviso. Si spera che non sia neanche lontanamente IMC ... Un amperometro avrebbe avvertito che la batteria non era buona.
@vsz, Re, "Puoi semplicemente accostare." Non sempre. Ero forse a 60 miglia da casa quando finalmente affondò in quanto l'alternatore della mia macchina si era rotto. Ho pensato, più posso avvicinarmi a casa prima di aver bisogno di un rimorchio, meglio è; così ho insistito. Ero a tre miglia da casa quando morì, su una rampa di uscita trafficata, sopraelevata e in salita. Ed è allora che ho capito: "Oh! Se la batteria è scarica ... i lampeggiatori a 4 vie ... non funzioneranno". Ops! Tuttavia, probabilmente meglio di un motore spento con nient'altro che foresta per quanto puoi planare.
@Alexandre Aubrey: Preferirei non trovarmi in nessuna delle due situazioni, io stesso. Ma se hai un amperometro, puoi dire se è successo, e con un po 'di fortuna prima di finire in un posto per pipistrelli. In effetti, ho avuto proprio questa situazione accaduta in un aereo. L'alternatore si è spento a causa di una cinghia rotta poco prima di attraversare la Sierra (in direzione ovest, quindi sarei stato in un sacco di spazio aereo controllato senza radio). Invece, sono appena atterrato a Truckee e ho installato una nuova cintura.
@AaronHolmes: In molti veicoli più vecchi, la lampadina "luce idiota dell'alternatore" dell'auto serviva a limitare la corrente nella bobina di campo dell'alternatore, dal momento che quando l'alternatore non girava la bobina di campo passava la corrente massima mentre faceva zero lavoro utile. Una stranezza interessante di questo era che se la lampadina * stessa * si guastava, l'alternatore avrebbe cessato di generare energia ma la lampadina stessa non si sarebbe accesa (per ovvi motivi!). L'unico modo in cui il guidatore potrebbe notare il guasto potrebbe essere l'incapacità della luce di illuminarsi quando il motore non è in funzione.
#2
+22
Carlo Felicione
2020-07-23 04:36:18 UTC
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Perché mostra quanta corrente, e quindi quanta energia, sta consumando il tuo impianto elettrico. Ciò fornisce un riferimento rapido per la diagnosi dei problemi. Valori negativi possono indicare un alternatore malfunzionante e grandi assorbimenti di corrente possono indicare un cortocircuito da qualche parte nel sistema.

Gli amperometri su auto e aeroplani mostrano solo il surplus o il deficit di corrente netto alla o dalla batteria in ampere, non il carico di corrente totale imposto dai servizi elettrici. Quando la batteria è completamente carica e l'alternatore funziona normalmente, l'amperometro mostrerà 0 o una corrente leggermente positiva, solo quella necessaria per mantenere la batteria carica, indipendentemente dal carico di servizio.
Sì, molti aerei hanno amperometri come le auto che mostrano un flusso di corrente positivo o negativo. Ho anche pilotato aerei con amperometri che mostrano solo il carico effettivo sul generatore o sull'alternatore.
@JohnK strano, perché ho visto molti amperometri che mostreranno il carico corrente.
Se l'alternatore è spento. Se è in esecuzione, mostra la velocità di carica o la velocità di scarica della batteria non il carico totale. Se il tuo amperometro mostra una velocità di carica di 0,5 amp con una batteria completamente carica e carichi il carico, l'uscita di corrente dell'alternatore aumenterà per compensare per mantenere la tensione del sistema, ma l'amperometro mostrerà ancora solo 0,5 amp se la batteria è carica. L'unico momento in cui mostra una corrente sostanziale è quando la batteria è scarica e viene caricata, come dopo l'avvio.
IIRC, Piper cherokees aveva un amperometro che mostrava valori positivi / negativi come indicato da John K. I business jet in genere hanno amperometri che mostrano l'output dei generatori come indicato da Mike e Carlo. Non so se un tipo sia migliore dell'altro
Sì, perché l'amperometro è collegato alla sorgente di corrente della batteria, non alla sorgente di corrente dell'alternatore. Mostra solo la corrente in entrata o in uscita dalla batteria. L'unica volta che mostra il carico totale è quando la batteria è l'unica fonte di corrente.
#3
+19
fraxinus
2020-07-23 15:34:48 UTC
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Più è spiacevole un guasto di un sistema, più strumenti avrai a disposizione per prevenire, diagnosticare e mitigare il guasto.

Una normale autovettura può fermarsi in mezzo al nulla perché l'alternatore non funziona e la batteria è scarica. Abbastanza spiacevole, ma raramente fatale, e le auto moderne tendono comunque ad essere abbastanza affidabili.

Un impianto fuoristrada con verricelli, luci extra, radio, compressori, ecc ... di solito non ha solo un amperometro, ma un controller batteria in piena regola con voltmetro, amperometro, amperora metter (amperometro integrato) e così via. Se sei senza elettricità, ti trovi in ​​una posizione molto peggiore rispetto a un'autovettura. E hai un bel po 'di modalità di fallimento extra.

Lo stesso per i marines. Hanno adottato questi controller anche prima delle auto fuoristrada.

Negli aerei, la situazione di "assenza di elettricità" è anche peggiore, ma hai la limitazione extra di non sovraccaricare il pilota con informazioni extra di cui raramente hanno bisogno. Ecco perché volt + ampere va bene.

#4
+7
John K
2020-07-23 19:47:16 UTC
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Il motivo per cui gli amperometri sono caduti nelle auto è che erano (e sono usati negli aeroplani) collegati alla batteria e mostrano solo il flusso di corrente in entrata o in uscita dalla batteria. La tensione nominale della batteria è 12, ma la tensione di funzionamento del sistema è di circa 14 e il regolatore di tensione varia il campo dell'alternatore per mantenere circa 14 volt nel sistema in modo che la batteria riceva sempre una piccola quantità di corrente di carica. La corrente che fluisce dall'alternatore sarà quella necessaria per sostenere 14 volt sotto la richiesta di servizi elettrici più la ricarica, o mantenere la batteria carica.

Con l'alternatore in funzione e un carico elettrico pesante sul bus principale , l'uscita dell'alternatore può essere, diciamo 10 ampere, con la maggior parte di ciò che va a luci, riscaldatori e radio ecc., Con un piccolo surplus che va alla batteria se è completamente carica, qualunque cosa abbia bisogno per rimanere carica. L'amperometro mostra cosa sta succedendo alla batteria e normalmente dovrebbe essere 0 ampere o un leggero surplus positivo una volta che la batteria viene ricaricata dopo un avvio (perché la batteria da 12 volt è collegata a fili con 14 volt in essi, quindi ci sarà un po 'di flusso attraverso la batteria anche quando è completamente carica).

Nelle auto si è deciso che un voltmetro era sufficiente perché se l'alternatore è in funzione mostrerà circa 14 v nel sistema, e se l'alternatore è fallito mostrerà da qualche parte intorno a 12, a un certo punto diminuirà ulteriormente da lì fino a quando non sarà inferiore a 10 volt o giù di lì e tutto smetterà di funzionare. Quindi il voltmetro è sufficiente per dirti che l'alternatore è in funzione e sostiene la tensione del sistema oppure no.

Avere anche l'amperometro lì fornisce un'immagine più completa perché mostra la corrente da e verso la batteria e la tensione del sistema. Ad esempio, quando si avvia, il motore è in funzione con l'alternatore che emette corrente per caricare la batteria che era un po 'esaurita all'inizio. Il voltmetro mostrerà solo 14 volt, ma l'amperometro mostrerà la forte corrente di carica che va alla batteria, che può essere una buona informazione da avere se si vuole essere consapevoli delle condizioni della batteria. Normalmente vedrai la corrente di carica intensa temporanea per forse un minuto o due fino a quando la batteria non viene caricata. La corrente di carica dura molto più a lungo di questo potrebbe essere un segno di problemi nella batteria, come l'elevata resistenza interna.

Allo stesso modo, quando si attivano servizi di carico pesante con l'alternatore acceso, l'amperometro rivela la corrente temporanea caduta alla batteria derivante dalla caduta di tensione dal servizio che toglie "succo" dal bus, e c'è un leggero ritardo quando il regolatore di tensione reagisce e alza il campo dell'alternatore per erogare più corrente. L'amperometro mostrerà un breve picco di scarica, quindi si riprenderà. Questo è il regolatore di tensione in azione e può essere una buona informazione da sapere. Il voltmetro mostrerà anche una caduta / recupero di tensione, ma è più sottile.

La conclusione è che, una volta che impari a interpretarli, avere un voltmetro e un amperometro insieme fornisce un'immagine più completa di ciò che il tuo sistema elettrico sta facendo e la sua salute generale. E ci si aspetta che i piloti siano più interessati a questo genere di cose che ai conducenti, quindi eccoti.

Con le auto, dove le guidi finché non lo faranno, non è un grosso problema a meno che tu non sia un appassionato hardcore, quindi perché non risparmiare un paio di dollari cancellando uno dei contatori. E nel complesso, se devi rinunciare a uno di quei misuratori, generalmente preferirai mantenere il voltmetro perché le sue informazioni sono più importanti dei due nello schema generale delle cose.

Credo che "cablato attraverso la batteria" sia un po 'fuorviante. Un termine più corretto sarebbe "cablato in serie con la batteria". Se l'amperometro fosse cablato trasversalmente o in parallelo con la batteria, presenterebbe un cortocircuito alla batteria e al sistema di ricarica.
Non era davvero pensato per essere preso alla lettera, ma sì. Modificato.
#5
+3
rpmerf
2020-07-23 17:53:43 UTC
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Un po 'di storia dal lato automobilistico e un po' di informazioni dal lato dell'ingegneria elettrica.

Per misurare gli amplificatori, è necessario avere il misuratore in serie con il carico. I sistemi precedenti avevano l'amplificatore direttamente in linea, quindi tutta la potenza del veicolo passava attraverso l'amperometro. Questo potrebbe essere pericoloso se qualcosa andasse storto, dato che avevi più di 30 ampere che attraversavano il misuratore. Negli anni successivi, hanno usato uno shunt. Un filo tra la batteria e una giunzione. L'amperometro ha misurato attraverso lo shunt e ha ridimensionato la lettura in base alla resistenza. Questo è più sicuro, poiché puoi misurare 60 ampere, con meno di 5 ampere che attraversano il misuratore.

Misurare la tensione è MOLTO più facile. La tensione è collegata in parallelo. Basta collegare un lato alla chiave sull'accensione e l'altro lato a massa. Su un'auto in cui gli indicatori sono controllati dall'ECU, l'ECU sta già ricevendo un segnale di tensione dalla batteria che può misurare. Come alcuni hanno detto, a questo punto, di solito è una luce piuttosto che un indicatore.

Il passaggio dagli amperometri ai voltmetri è avvenuto nel momento in cui passano da un generatore e regolatore di tensione a un alternatore con un regolatore. Non so se sia solo una coincidenza. Gli alternatori tendono ad essere più affidabili e forniscono più potenza a bassi regimi (inattivo).

Quindi in termini di automotive, penso che il motivo principale del cambiamento sia la semplicità e il costo.

in pratica, un amperometro non è altro che un voltmetro che misura la caduta di tensione attraverso la piccola (idealmente: zero) resistenza di una parte del conduttore che trasporta la corrente che vogliamo misurare.
Un amperometro può essere basato su sensori di Hall, non si basano sulla caduta di tensione. Un moderno amperometro basato su shunt può funzionare fino a una caduta di 50 mV per 500 A, meno della caduta dei cavi.
#6
+1
Eric Gill
2020-07-23 21:31:33 UTC
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Sì, un voltmetro indica lo stato di carica con alcune condizioni. Mostra implicitamente problemi come carica insufficiente e carico eccessivo. In poche parole, un misuratore analogico necessita di offset e scala espansa per mostrare molti dettagli e risponde alle anomalie di carica più lentamente. Deve essere accurato. Un amperometro nella linea della batteria indica la carica o lo scaricamento in modo più deciso e mostra chiaramente gli stati importanti. Non si carica, non si scarica o è ben caricato (supponendo che la tensione di carica sia corretta per la batteria). Con il motore / caricatore spento potrebbe mostrare la corrente di carico.

Una spiegazione del lato elettrico è considerare che ci sono tre punti di connessione, il caricatore, la batteria e il carico. Questi potrebbero essere tutti cablati per incontrarsi in un punto comune sul lato attivo, quindi sono tutti in parallelo. Caricabatterie aggiuntivi come pannelli solari e generatori portatili e le batterie si collegherebbero ciascuno separatamente a quel punto comune. In alcuni casi possono essere necessari diodi di blocco. Un singolo amperometro può essere collegato in serie alla batteria, al caricatore o al carico, indicando:

  1. Carica o scarica della batteria, con la direzione della corrente dentro o fuori la batteria. La corrente mostrata non indica direttamente il caricatore o la corrente di carico, ma la corrente della batteria. Questo è l'uso tradizionale, perché indica un caricabatterie o un problema di carico. Non ha bisogno di molta precisione per essere utile, purché legga correttamente zero.
  2. Corrente del caricatore, che mostra la somma della batteria e della corrente di carico. Mostra se la corrente del caricatore è sufficiente. Si noti che il caricabatterie è idealmente una sorgente di corrente con una tensione limitata alla tensione della batteria massima consentita. Ciò significa corrente nominalmente costante una volta che la tensione della batteria viene superata di un piccolo margine, fino al raggiungimento della tensione massima, quindi la necessità di questo misuratore non è grande. Infatti il ​​voltmetro indica cosa sta facendo un caricabatterie. La batteria mantiene il caricabatterie fino alla tensione della batteria.
  3. Corrente di carico, che è solo il carico stesso, parte del quale potrebbe provenire dal caricabatterie o dalla batteria. Mostra che la corrente di carico si sta avvicinando ai limiti. Normalmente il carico rientra nei limiti del caricatore per un veicolo, aereo o imbarcazione, con brevi picchi di corrente che superano la capacità del caricatore.

Il motorino di avviamento è solitamente cablato separatamente, quindi il la corrente non passa attraverso l'amperometro. L'altro lato dell'alimentazione può essere il ritorno a terra (utilizzando un telaio metallico come nelle auto) o utilizzare cavi di andata e ritorno, con un unico punto di massa. Tutto il carico, il caricatore, la batteria, il motorino di avviamento e i collegamenti sarebbero isolati da terra. I regolamenti o codici di condotta per sistemi particolari spiegheranno come farlo, riducendo la necessità di essere un esperto di progettazione.

È anche possibile utilizzare shunt di corrente e un amperometro a commutazione (in realtà un voltmetro calibrato in ampere). Questo può aiutare a ridurre la quantità di cablaggio a corrente pesante per risolvere i problemi di layout. Ciò darebbe una diagnosi più completa di dove si trova un problema, insieme a un voltmetro di sistema. Nessuno si preoccuperebbe di una macchina, ma per una barca? L'amperometro della corrente della batteria mostra la corrente in carica o la direzione di scarica e potrebbe essere semplificato con poche luci, corrente di carica, corrente di scarica, pochissima corrente. In passato l'amperometro non doveva essere preciso e si comportava più come tre luci. Erano economici e robusti. Un utile voltmetro analogico era costoso e delicato. Un tipo di scala preciso, espanso e sfalsato sarebbe insolito almeno prima dei giorni dei diodi zener. Sebbene non dubiti che fosse possibile con un circuito magnetico appropriato, sarebbe stato poco attraente in un'auto, in una barca o in un aereo. Al giorno d'oggi un voltmetro digitale supera facilmente questo problema. Personalmente, preferirei l'amperometro centrale a carica zero o equivalente elettronico, con un discreto voltmetro digitale della batteria. Visibile in tutte le condizioni di luce ovviamente. In passato c'era poca scelta, la scelta era un amperometro a batteria con zero centrale. Al giorno d'oggi è possibile utilizzare un voltmetro. Entrambi i metodi necessitano di interpretazione e probabilmente dipende da chi li sta usando.

#7
+1
Martin Rosenau
2020-07-25 15:50:22 UTC
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... le auto le hanno eliminate anni fa ...

Lavoro nel settore dell'elettronica per auto e so che la tua ipotesi è sbagliata:

Le auto moderne (con motore a combustione) utilizzano un cosiddetto "dispositivo di gestione della batteria", un computer che misura la tensione e la corrente della batteria; in alcuni casi misura anche più tensioni all'interno della batteria e più temperature della batteria.

La verità è che il display è stato rimosso dalle auto perché la corrente è monitorata dal computer. Se ci sono problemi con la batteria dell'auto, in genere vedrai un messaggio di avviso sul cruscotto dell'auto.

Perché questo non viene fatto sugli aeroplani?

Il mio sospetto:

Le norme di sicurezza per l'avionica sono molto più severe di quelle per l'elettronica per auto (*). Pertanto, la costruzione di componenti elettronici per aeroplani è molto più difficile e più costosa dell'elettronica per aeroplani.

Quindi, se può essere evitato di utilizzare un po 'di elettronica in un aereo sportivo, è evitato.

... i voltmetri sembrano per lo più sufficienti.

Soprattutto se la batteria è vecchia (e cattiva), un voltmetro non ti dà alcuna informazione:

Una tensione di 12,5 volt può indicare che la batteria è completamente scarica o che è in carica una batteria scarica.


(*) Solo un esempio: negli aerei passeggeri i dispositivi di infotainment ai sedili dei passeggeri sono già classificati come "critico per la sicurezza" (DO-178B livello "D").

#8
  0
ConanTheGerbil
2020-07-25 14:09:35 UTC
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I voltmetri ti dicono quando la tua batteria scarica.

Gli amperometri ti dicono quando la tua batteria presto essere scarica.

La batteria viene caricata da un alternatore, solo un amperometro ti dirà se l'alternatore funziona. Se non hai un amperometro, potresti aspettare diverse ore prima di accorgerti che hai un problema



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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