Jak zmierzyć napięcie i pobór prądu silniczka 3,7 V za pomocą woltomierza i amperomierza LED?

 

Czasami, gdy mamy mały silniczek, na przykład 3,7 V, chcemy sprawdzić, ile naprawdę pobiera prądu oraz jakie napięcie jest do niego dostarczane. 

W moim przypadku zasilanie to 5 V, a chcę użyć prostego woltomierza i amperomierza tablicowego LED (0–100 V, 10 A), aby precyzyjnie zmierzyć parametry pracy mojego silnika. Do tego zbuduję układ z włącznikiem, rezystorem ograniczającym oraz diodą ochronną, który pozwoli mi bezpiecznie i dokładnie przeprowadzić pomiar. 

W tym artykule pokażę krok po kroku, jak stworzyć taki miernik i poprawnie podłączyć silniczek.

MINI Silnik Silniczek 3,7V MT36 wrzeciono 5mm(5126a)

Około 7,50 zł

• długość silnika (bez wrzeciona): 8mm
• średnica silnika: 4mm
• napięcie zasilania: 3.7V
• długość wrzeciona: 5mm
• średnica wrzeciona: 0.7mm

Link silniczek do Allegro

316 Woltomierz Amperomierz DC 100V 50A Bocznik

Około 20,71 zł

• Napięcie mierzonego obwodu: 0 - 100 V DC

  ☆ Napięcie zasilania logiki: 3 - 28 V DC

  ☆ Zakres pomiaru prądu: 0 - 50 A

  ☆ Rozdzielczość pomiaru napięcia: 0,1V

  ☆ Rozdzielność pomiaru prądu: 0,01A

  ☆ Dokładność pomiaru: +/- 1%

  ☆ Wyświetlacz: 0.28"

  ☆ Pobór prądu: ≤20mA

  ☆ Zewnętrzny bocznik: 75mV / A

  ☆ Temperatura pracy: -15 do 70°C

  ☆ Wymiary bocznika: 120 x 25mm

  ☆ Wymiary modułu: 48 x 29 x 21mm

Link do woltomierza - amperomierza LED do Allegro

ZASILACZ 5V/2A/5.5 ABCV

Około 12,71 zł

• Identyfikator modelu: 5V/2A/5.5
• Napięcie wejściowe: 100 - 240 V AC
• Wejściowa częstotliwość prądu przemiennego: 50 / 60 Hz
• Napięcie wyjściowe: 5.0 V DC
• Prąd wyjściowy: 2.0 A
• Moc wyjściowa: 10.0 W
• Średnia sprawność podczas pracy: 78.7 %
• Sprawność przy niskim obciążeniu (10%): 62.4 %
• Zużycie energii w stanie bez obciążenia: < 0.10 W
• Rodzaj zasilacza: Impulsowy
• Wyjście: Wtyk 2.1 / 5.5 mm na przewodzie
• Waga: 0.075 kg
• Wymiary:
• 75 x 30 x 80 mm
• przewód 108 cm

Link do zasilacza 5v

Rezystor 2.7 Ohm tolerancja 5% moc 1W 2.7R

Około 2,71 zł

Rezystor węglowy

• Tolerancja 5%
• Montaż przewlekany THT
• Raster wyprowadzeń 13mm
• Wymiary: średnica 5mm / długość 12mm
• Waga 0.2g

Link do rezystor 2,7 Ohma 1 W

Dioda prostownicza 1N4007 1A 1000V 10sztuk

Około 1,71 zł

Typ diody: prostownicza

Napięcie maks.: 1000V

Prąd przewodzenia: 1A

Obudowa: DO-41

Ilość w zestawie: 10sztuk

Link do diody na Allegro

Przełącznik suwakowy SS12D10 2-pozycyjny 3 pin 3A

Około 1,75 zł

• Przełącznik: suwakowy 2-pozycyjny,
• Napięcie: 250V AC,
• Natężenie prądu: 3A AC,
• Ilość wyprowadzeń: 3,
• Raster wyprowadzeń: 4.7mm,
• Wysokość elementu przesuwnego: 5mm,
• Wymiary: 12.7mm x 6.7mm x 6.4mm.

link do prosuktu na Allegro

Krok po kroku: Jak zbudować układ do pomiaru napięcia i prądu silniczka 3,7 V?

1. Elementy potrzebne:
• Woltomierz i amperomierz tablicowy LED (0–100 V, 10 A) – do pomiaru napięcia i prądu.
• Silnik DC 3,7 V – badany element, przeważnie mają 500A
• Zasilacz 5 V – źródło napięcia.
• Rezystor ograniczający (2,7 Ω, 1 W) – chroni silnik przed nadmiernym napięciem.
• Dioda (np. 1N4007) – zabezpiecza przed przepięciami z silnika.
• Włącznik (przełącznik lub przycisk) – do sterowania pracą układu.
• Przewody połączeniowe – do połączenia elementów.
• Konektory, opcjonalnie lutownica – do pewnego podłączenia.

2. Instrukcja podłączenia silnika 3,7 V zasilanego napięciem 5 V z użyciem włącznika, rezystora i diody

   Obliczenia:

   1. Obniżenie napięcia (5 V → 3,7 V): Różnica napięć:

      $$\Delta V = V_{wejściowe} - V_{silnika} = 5V - 3,7V = 1,3V$$

   2. Dobór rezystora (R): Aby dobrać rezystor, potrzebujemy znać prąd nominalny silnika $I_s$. Załóżmy, że wynosi $0,5A$ (500 mA). Obliczamy rezystancję:

      $$R = \frac{\Delta V}{I_s} = \frac{1,3V}{0,5A} = 2,6 \, \Omega$$

      Wybieramy najbliższy standardowy rezystor: 2,7 Ω.

   3. Moc rezystora: Moc wydzielana na rezystorze:

      $$P = I_s^2 \cdot R = (0,5A)^2 \cdot 2,7\Omega = 0,675W$$

      Dla bezpieczeństwa wybieramy rezystor o mocy 1 W.

Jednostką oporu elektrycznego w układzie SI jest om ( Ω ): 1 Ω = 1 V 1 A

Jednostką rezystancji w układzie SI jest om (Ω). Wartość oporu elektrycznego możemy obliczyć, znając napięcie i natężenie w obwodzie – w tym celu wykorzystuje się wzór R = U / I (po przekształceniu U = I x R), czyli tak zwane prawo Ohma.

Budowa układu:

Schemat podłączenia:

• 1. Podłącz amperomierz:

  • Podłącz dodatni biegun zasilania (5 V) do wejścia dodatniego amperomierza (IN+).
  • Wyjście dodatnie amperomierza (OUT+) podłącz do jednej strony włącznika.

• 2. Dodaj włącznik:

  • Druga strona włącznika połączona jest z rezystorem ograniczającym (2,7 Ω).

• 3. Podłącz woltomierz:

  • Wejścia woltomierza (+V i -V) podłącz równolegle do silnika (po rezystorze).

• 4. Połącz silnik:

  • Połącz dodatni zacisk silnika z rezystorem.
  • Ujemny zacisk silnika podłącz do wspólnej masy zasilania i amperomierza (GND).

• 5. Zainstaluj diodę:

  • Podłącz diodę równolegle do silnika. Katoda (pasek) do dodatniego zacisku silnika, anoda do masy.

---

Podłączenie:

1. Połącz układ według schematu. Sprawdź, czy wszystkie elementy są poprawnie wpięte.
2. Zasil układ. Podłącz zasilanie 5 V do układu.
3. Włącz zasilanie silnika. Naciśnij włącznik, aby uruchomić silnik.
4. Odczytaj pomiary. Na woltomierzu zobaczysz napięcie dostarczane do silnika, a amperomierz wskaże aktualny pobór prądu.

Wskazówki:

• Bezpieczeństwo: Upewnij się, że przewody i elementy mają odpowiednie parametry do wytrzymania prądu silnika.
• Kalibracja: Woltomierz i amperomierz powinny być skalibrowane przed użyciem.
• Dodatkowe zabezpieczenia: Możesz dodać bezpiecznik szeregowo z zasilaniem, aby zabezpieczyć układ przed zwarciem.

W następnym wpisie opiszę, jak analizować wyniki i dobrać optymalne komponenty dla małych silniczków DC. Jeśli masz pytania, pisz śmiało w komentarzach! 😊