В электронике и электротехнике часто можно услышать слово "шунт", "шунтирование", "прошунтировать". Слово шунт к нам пришло с английского языка: shunt - в дословном переводе "ответвление", "перевод на запасной путь". Следовательно, шунт в электронике - это что-то такое, что "примыкает" к электрической цепи и "переводит" электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже стало легче.
По сути дела, шунт представляет из себя простой резистор, который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!
Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор.
Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из точки А в точку Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как сила тока и напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой (I), в зависимости от нагрузки цепи.
Помните Закон Ома для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:
где
U - напряжение, I - сила тока, R - сопротивление
Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря "константа". Падение напряжения на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:
Значит, исходя из формулы:
получаем формулу:
Делаем простой до ужаса вывод:
показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт
.
Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекаемую по участку А-Б. И самое замечательное знаете что? Нам даже не понадобится амперметр.
Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.
Промышленные амперметры выглядят вот так:
На самом же деле, как бы это странно не звучало - это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах.
На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет густой дым. Поэтому такие измерения проводят только через шунты.
А вот, собственно, и промышленные шунты:
Те, что справа внизу могут пропускать через себя силу тока до килоАмпера и больше.
К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать шунт с амперметром вот по такой схеме:
В некоторых амперметрах этот шунт встраивается прямо в корпус самого прибора.
Хватит теории, приступаем к делу
.
В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:
На обороте можно прочитать его маркировку:
Как же прочитать такую маркировки? Здесь все просто! Это означает, что
если протекаемая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 миллиВольт
.
0,5 - это класс точности. То есть сколько мы замерили - это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. Допустим, мы замеряли падение напряжения 50 миллиВольт. Погрешность измерения составит 50 плюс/минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд.
Итак, у нас имеется простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:
Выставляем на блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Ест наша лампа 1,7 Ампера.
Предположим, у нас нет встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:
Замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 миллиВольта.
Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 миллиВольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 миллиВольта? Вспоминаем уроки по математике и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс:
Вспоминаем, что показывал наш блок питания?
Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов.
Все понятно? Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока.