Ampermetre nedir ve ne işe yarar? Tarihçesi ve tipleri nelerdir? Ampermetre neyi ölçer? Nasıl çalışır? Çalışma prensibi ve uygulama alanları hakkında bilgiler.
Kaynak: pixabay.com
Ampermetre, akımölçer olarak da bilinir, doğru ya da alternatif elektrik akımlarını ölçmekte kullanılan aygıttır. Ampermetreler çok değişik büyüklüklerdeki akım değerlerini ölçebilir; çünkü büyük akım değerleri ölçüleceği zaman, aygıtın mekanizmasından akımın yalnızca küçük bir bölümü geçirilir, akımın büyük bölümünü ise aygıta paralel bağlanan bir şönt devresi taşır.
Ampermetrelerin, çalışma ilkeleri ve duyarlıkları birbirinden farklıdır. D’Arsonval mekanizmalı ampermetre, doğru akimi yüzde 0,1-2 arasında değişen bir duyarlıkta ölçer. Elektrodinamik ampermetrede, sabit bir bobin tarafından yaratılan alanda dönen hareketli bir bobin kullanılır. Hem doğru, hem alternatif akımların ölçümünde kullanılan bu ampermetrenin duyarlığı yüzde 0,1 ile yüzde 0,25 arasında değişir. Özellikle alternatif akımları ölçmekte kullanılan ısıl ampermetrede, ölçülen akım tarafından ısıtılan bir ısılçiftte (termoelektrik çiftte) doğan küçük bir gerilim, bir milivoltmetreyle ölçülür. Bu aygıtın duyarlığı, yüzde 0,5 ile yüzde 3 arasındadır. Hareketli parçası bulunmayan sayısal ampermetrelerde, ölçülen analog akımı sayısal eşdeğerine çevirmek amacıyla çifte eğimli integratör türünden bir devre kullanılır. Sayısal ampermetrelerin çoğunun duyarlığı yüzde 0,1’in üstündedir.
Tarihçesi
Ampermetrenin tarihi, elektrik biliminin tarihi kadar eski olmasa da, yine de oldukça uzundur. İlk ampermetre, Fransız fizikçi André-Marie Ampère tarafından 1820’lerde geliştirilen bir ölçü aletiydi.
Ampère, elektromanyetizma alanında önemli çalışmalar yapmıştı ve bir manyetik iğne kullanarak bir elektrik akımının yönünü belirlemek için geliştirdiği bir cihazın geliştirilmesine katkıda bulunmuştu. Bu manyetik iğne, daha sonra ampermetre olarak adlandırılan bir ölçü aletine dönüştürülecekti.
Ampermetrenin modern tasarımı, 19. yüzyılın ortalarında geliştirildi. Bu yeni tasarım, manyetik ölçü prensiplerini kullanarak, bir bobin içindeki manyetik alanın, ölçülmek istenen akıma doğru hareket eden bir göstergeyi hareket ettireceği prensibine dayanıyordu.
Ampermetreler, 20. yüzyılın başlarında elektrik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Elektrik enerjisi dağıtımı, elektronik cihazların geliştirilmesi ve otomasyon sistemlerinin kullanımı ile birlikte, ampermetreler daha da önemli hale geldi.
Günümüzde, farklı boyut ve hassasiyette ampermetreler bulunmaktadır ve birçok farklı uygulama için kullanılmaktadır. Örneğin, evlerdeki elektrik tesisatları, otomobil elektroniği ve endüstriyel elektronik sistemler gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Kaynak: pixabay.com
Amper Nedir?
Amper, fen ve mühendislik bilimlerinde kullanılan MKSA (metre-kilogram-saniye-amper) birimler sisteminde, elektrik akımı birimidir. Amperin 1948’de yapılan modern tanımı, boşlukta birbirlerine paralel olarak, 1 m aralıkla yerleştirilen ve dairesel kesitlerinin büyüklüğü ihmal edilebilen sonsuz uzunlukta iki düz iletkene dayandırılmıştır. Bu iletkenler arasında, iletkenlerin metre uzunluğu başına 2xl0~7 newtonluk bir kuvvet doğuran sabit akım bir amper olarak seçilmiştir. Adını 19. yüzyıl Fransız fizikçi André-Marie Ampère‘den alan bu birim, saniyede bir coulombluk elektrik yükü akışına karşılık gelir. Bir voltluk bir potansiyel farkı, bir ohmluk bir dirençte, bir amperlik bir akım yaratır.
Ampermetre Nasıl Çalışır?
Ampermetre elektrik akımını ölçen bir alettir. Kullandığı birim adını ünlü Fransız fizikçisi Andre-marie Amper’den alan amper (A) birimidir. Değişik tipte birçok ampermetreler vardır, fakat hepsinde ortak olan bir şey vardır ki bu da devredeki akımın sadece çok küçük ve belirli bir kısmının ölçü bobininden geçmesini sağlayan ve şönt adını alan düzendir. Bu düzen akıma daha kestirme bir yol gösteren bir telden ibarettir. Ölçü birimi, içinden geçen elektronların akışına karşı şöntün gösterdiğinden daha büyük bir direnç gösterir, bu sebeple akımın çoğu direnci az olan yolu seçer ve ölçü bobinini atlar. Döner bobinli ampermetre, adından da anlaşılabilen bir prensibe göre çalışır. Bu ampermetrede bir daimi mıknatısın alanı içerisine konmuş ve bir eksen etrafında hareket edebilen bir bobin vardır. Bir magnetik alan, akım taşıyan bu tele bir kuvvet uygular. Öyleyse bobinden bir akım geçtiği zaman da bobini bir kuvvet etkiler ve bobin bir mil etrafında döner, yahut sapar. Bobinin hareketi, aynı zamanda bobine gelen akımı da taşıyan yaylarla kontrol edilmiştir. Yaylar olmazsa bobine uygulanan en küçük bir kuvvet bile onu bir dik açı kadar döndürür.
Bobine etki yapan kuvvet, bobinin dönme miktarı içinden geçen akımla ilgili olduğu için, bu ampermetre elektrik akımını ölçebilir. Gerçekte bu kuvvet bobinin büyüklüğü, bobindeki sarım sayısı ve daimi mıknatısın şiddeti gibi başka faktörlerle de bağlıdır, fakat bütün bunlar aleti imal edenlerin seçtiği sabit faktörlerdir.
Bobine bağlı ve onunla birlikte hareket eden bir de iğne vardır. Bu iğne, taksimatlı bir kadran üzerinde amper olarak bobinden geçen akımı gösterir. Devredeki toplam akımın sadece küçük bir kısmının ölçü bobininden geçmesinin bir önemi yoktur; çünkü bu akım daima toplam akımın belirli bir kesridir ve kadran üzerindeki taksimat toplam akımı gösterecek şekilde yapılabilir. Döner bobinli ampermetreler yalnız doğru akım için kullanılabilir, çünkü alternatif akımda bobin gayet çabuk bir şekilde ileri geri döndürülecektir. Bu ampermetreler akımı gayet büyük bir doğrulukla ölçer.
Yüksek frekanslı alternatif akımla çok iyi çalışan basit bir alet, sıcak telli ampermetredir. Bu halde bir telden geçen elektrik akımının ısıtma etkisi telin uzamasına sebep olur ve uzama miktarı da akımın şiddetine bağlıdır. Bu tel bir yaya bağlı başka bir tel vasıtasıyla daima gergin tutulduğundan ölçü teli ısınıp uzadıkça bu ikinci tel hareket eder. Bu hareket de bir kadranın karşısındaki bir iğneyi hareket ettirir ve iğne de, amper olarak, ölçü telinden geçen akımı gösterir.
Ampermetre Tipleri
Ampermetreler, özelliklerine ve kullanım amaçlarına göre farklı tiplerde olabilir. İşte bazı yaygın ampermetre tipleri:
- Manyetik Ampermetre: Manyetik ampermetreler, akımın etkisiyle manyetik bir göstergeyi hareket ettirerek akımı ölçer. Bu tip ampermetreler, doğru akım ve alternatif akım için kullanılabilirler. Manyetik ampermetreler, genellikle yüksek akım uygulamalarında kullanılır.
- Sayısal Ampermetre: Sayısal ampermetreler, elektronik devreler ve dijital göstergeler kullanarak akımı ölçer. Bu tip ampermetreler, hassas ölçümler gerektiren uygulamalarda kullanılır.
- Klemens Ampermetre: Klemens ampermetreler, bir akım klemensine bağlanarak akımı ölçerler. Bu tip ampermetreler, özellikle endüstriyel uygulamalarda kullanılır.
- Hall Etkisi Ampermetre: Hall etkisi ampermetreler, akımın bir manyetik alan oluşturması ve bu manyetik alanın bir sensör tarafından ölçülmesi prensibine dayanır. Bu tip ampermetreler, yüksek hassasiyetli uygulamalarda kullanılır.
- Shunt Ampermetre: Shunt ampermetreler, akımın bir kısmını alarak ölçülen akımın bir oranını temsil ederler. Bu tip ampermetreler, yüksek akım uygulamalarında kullanılır.
- Analog Ampermetre: Analog ampermetreler, manyetik bir gösterge kullanarak akımı ölçerler. Bu tip ampermetreler, özellikle düşük akım uygulamalarında kullanılır.
Pikoampermetre
Pikoampermetre, çok küçük akımları ölçmek için kullanılan bir ölçüm aletidir. “Piko” ön ek, ölçüm biriminin “pikamper” olduğunu belirtir. Pikamper, bir trilyonda (10^-12) amper değerine eşdeğerdir.
Pikoampermetreler, özellikle yarı iletken cihazlar ve mikroelektronik devrelerin araştırılması ve geliştirilmesi gibi alanlarda kullanılır. Bu cihazlar, yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda bile çok düşük akımları ölçebilirler.
Pikoampermetreler, manyetik bir gösterge veya sayısal bir ekran gibi farklı gösterim seçenekleriyle gelirler. Çok düşük akımların ölçülmesi nedeniyle, pikoampermetreler genellikle hassas ölçümler gerektiren laboratuvar ortamlarında kullanılır.
Ampermetre
Uygulamalarda Kullanımı
Ampermetreler, elektrik akımının ölçülmesi ve kontrol edilmesinde önemli bir rol oynarlar. Uygulamalarda kullanımları şunları içerebilir:
- Endüstriyel Uygulamalar: Endüstriyel tesislerde, elektrik motorları, jeneratörler ve diğer elektrikli cihazlar gibi yüksek güç tüketen ekipmanların çalışma durumlarını izlemek için ampermetreler kullanılır. Bu, aşırı yüklenmeyi veya diğer olası sorunları tespit etmek için önemlidir.
- Laboratuvar Uygulamaları: Elektronik ve fizik laboratuvarları, ampermetreleri, özellikle pikoampermetreleri, çok hassas ölçümler yapmak için kullanır. Bu ölçümler, yarı iletken cihazların performansını ölçmek veya katı hal aydınlatma cihazlarını değerlendirmek gibi uygulamalarda önemlidir.
- Güneş Enerjisi Sistemleri: Güneş panellerinin ürettiği elektrik akımı, güneş enerjisi sistemlerinde yönetilmelidir. Bu nedenle, ampermetreler, güneş panellerinin çıkış akımını izlemek için kullanılır.
- Elektrikli Araçlar: Elektrikli araçlarda, ampermetreler bataryadan motorlara giden akımı ölçmek için kullanılır. Bu, aracın performansını izlemek ve akü ve motorun doğru şekilde çalıştığından emin olmak için önemlidir.
-
Ev Elektroniği: Evlerde, ampermetreler genellikle devre kesicilerde kullanılır. Bu, evdeki elektrik tüketiminin ölçülmesine yardımcı olur ve aşırı yüklenme veya kısa devre gibi sorunları tespit etmek için kullanılır.
