Så fungerar förstärkarmätare

Förstärkarmätare, eller enklare kallade ampere-mätare, är instrument som mäter elektrisk ström. Det finns två huvudtyper: traditionella analoga mätare med nål och moderna digitala mätare med solid-state teknik. Båda typerna är i första hand utformade för likström (DC), men med extra kretsar kan de också mäta växelström (AC).

Analoga mätare

I en analog mätare är en galvanometer kärnan. En galvanometer är ett känsligt instrument med en rörlig spole kopplad till ingångsterminalerna. Spolen skapar ett magnetfält när ström passerar genom den, och detta fält interagerar med ett annat fält, oftast från en permanentmagnet i mätaren. En fjäder motverkar torquen som skapas av samverkan mellan de två magnetfälten. När strömmen ökar sträcker fjädern sig proportionellt med ingångsströmen, och en nål som är fäst vid spolen visar strömmens storlek.

Mätområde

En galvanometer är mycket känslig och kan mätas i mikroampere upp till ett par milliamper. För att kunna läsa större strömmar använder en analog förstärkarmätare en kombination av seriekopplade och parallellkopplade motstånd för att förlänga galvanometerns mätområde.

Digitala mätare

Digitala mätare använder solid-state elektronik för att mäta strömflödet. Designen består av ett digitalt voltmeter som är kopplat över ett kalibrerat strömshunt. Shunten har ett mycket litet motstånd och låter det mesta av strömmen passera medan mätaren registrerar den lilla spänningen över shunten. Spänningen är proportionell mot strömmen som går igenom shunten, och voltmetern omvandlar spänningen till en digital kod med hjälp av en analog-till-digital-omvandlare och annan digital krets, vilket gör att mätaren kan visa strömmen som ett digitalt tal.

Växelström

Riktningen på spolen i en galvanometer beror på polariseringen av den tillförda strömmen, så växelström som kontinuerligt växlar riktning registreras inte. För att en förstärkarmätare ska kunna läsa AC måste den ha en rätelsebrägg (rectifier bridge) som omvandlar den till DC. Med denna krets rör sig deflektionen alltid åt samma håll, oavsett den tillförda strömmen. Digitala mätare påverkas också av strömriktningen, så de använder också rätelsebrägg för att läsa AC.

Klampar på mätare

Förstärkarmätare kopplas vanligtvis direkt in i de strömmar som ska mätas, men vissa mätare har klampa på sensorer som gör det möjligt att mäta utan att bryta kretsen. En klampa-mätare är inte lika exakt som en trådbunden mätare, men den är användbar för engångsmätningar eller när ström- eller spänningsnivåerna är extrema. Vissa klampa-sensorer använder magnetisk koppling och fungerar bara för AC, medan andra använder Hall-effekt-sensorer som reagerar på DC.