Датчики тока | Силовая электроника
Датчики тока компании LEM для автомобилей настоящего и будущего
Швейцарская компания LEM, специализирующаяся в области электрических измерений, разрабатывает решения, которые повышают эффективность, надежность и безопасность различных систем преобразования и передачи энергии. Компания представлена более чем в пятнадцати странах и находится в авангарде таких тенденций, как возобновляемые источники энергии, транспорт, робототехника, автоматизация и цифровизац…
Шаг вперед к миниатюризации измерителей тока в системах преобразования энергии
Современные системы преобразования энергии должны становиться все более эффективными, малогабаритными и дешевыми. В рамках этих требований швейцарская компания LEM использовала свой огромный опыт в области электрических измерений для создания однокристальных датчиков тока HMSR. Традиционно ток измеряется с помощью датчиков прямого усиления на эффекте Холла.
Создаваемое током магнитное поле, кон…
Новые датчики LEM: большие токи в прежних габаритах
Поскольку силовые электронные системы становятся все миниатюрнее, LEM представляет три новых семейства компактных датчиков тока прямого усиления, способных измерять более высокие токи, чем датчики прежних поколений с такими же габаритами, или аналогичные токи при меньшем размере. Высокая производительность достигается благодаря использованию единой специализированной микросхемы ASIC, выполняюще…
О некоторых аспектах применения датчиков — преобразователей тока
При конструировании изделий с использованием датчиков тока приходится сталкиваться с рядом технических аспектов. Некоторые из них возникают лишь периодически и трудновоспроизводимы. Если они к тому же затрагивают не слишком популярные разделы электротехники, их порой возводят в ранг необъяснимых феноменов.
Цель статьи — дать полезный обзор некоторых известных явлений и помочь инженер.
..
Миниатюрный датчик тока от компании НПО «Горизонт Плюс»
Компания ООО «НПО «Горизонт Плюс» (г. Истра Московской области) закончила подготовку производства и предлагает потребителям миниатюрный измерительный преобразователь силы тока серии ПИТ. Прибор предназначен для контроля или измерения постоянного, переменного или импульсного тока с гальванической развязкой силовой цепи и цепей контроля. Новый преобразователь ПИТ-***-УА-П15 заменит ранее выпускавшиеся преобразователи (датчики) постоянного тока ПИТ-***-УА-П10 (ДТХ) и преобразователи (датчики) переменного тока ПИТ-***-4/20-П10 (ДТТ). В преобразователе ПИТ-***-УА-П15 используются новые …
Электроэнергия — движущая сила современного транспорта
Постоянно растущие требования к уровню энергоэффективности и снижению выбросов CO2 в атмосферу вынуждают ведущих автопроизводителей все больше полагаться на компоненты бортовой электроники автомобилей.
Электрические усилители руля, электрические схемы запуска и глушения двигателя, бортовые навигационные и информационно-развлекательные системы — вся эта дополнительная нагрузка на…
Сделать солнечные инверторы меньше, дешевле и надежнее
Новые технологии позволяют фотоэлектрическим инверторам (PV) работать на все более высоких частотах, поэтому данные устройства становятся все меньше и легче. Международная конкуренция и отказ от субсидирования новых установок требуют снижения их стоимости. Датчики тока, используемые в PV-инверторах, обязаны следовать этим тенденциям: они должны иметь меньшее посадочное место при аналогичных или…
Датчики тока с цифровым выходом и сигма-дельта преобразованием
Компания LEM анонсировала выпуск датчика тока прямого усиления (Open Loop, O/L) на основе эффекта Холла, содержащий аналого-цифровой преобразователь, выполненный на встроенном сигма-дельта модуляторе, формирующем последовательный 1-битовый выходной сигнал.
Такое техническое решение особенно подходит для компактных датчиков, поскольку требует минимального количества выходных контактов. Кроме тог…
Малое может иметь большое значение
Статья посвящена особенностям и применению датчиков тока компании HARTING Electric.
Новые компенсационные датчики тока — достижение отличных характеристик без увеличения затрат
Компенсационные датчики тока на эффекте Холла, при всех своих достоинствах, обладают и присущими «холловским» датчикам недостатками. В статье описана новая серия компактных компенсационных датчиков тока LEM на эффекте Холла, в которых, благодаря примененным новым технологическим решениям, эти недостатки были преодолены
Страница 1 из 3123»
| 2288981 | CDS4010ABC-KA | от 3 дней | 1 | SENSITEC |
1шт: 2137. 38
3шт : 1874.89 9шт : 1781.15 23шт : 1724.90 46шт : 1687.41 |
||||||||
| 4248899 | CHK200BSR5S6-02 | от 3 дней | 2 | CHEEMI | 59 |
1шт: 1247.40
4шт : 1094.21 16шт : 1039.51 40шт : 1006.68 80шт : 984.79 |
|||||||
| 4248900 | CHK50BSR5S6L-02 | от 3 дней | 2 | CHEEMI | 54 |
1шт: 1247.40
4шт : 1094.21 16шт : 1039.51 40шт : 1006.68 |
|||||||
| 4253958 | CKSR 25-NP. датчик тока 25А 0.8% -40..105С | 4-6 дней | 2 | LEM | 10.00 | шт | 1шт: 1870.00 | ||||||
| 3235134 | HASS 200-S | от 3 дней | 1 | LEM | 52. 5 |
1шт: 2583.39
2шт : 2266.14 8шт : 2152.83 19шт : 2084.84 38шт : 2039.53 |
|||||||
| 4073151 | LA100-P | от 3 дней | 25 | LEM | 20.88 |
1шт: 1353.50
4шт : 1187.28 14шт : 1127.92 36шт : 1092.29 75шт : 1068.55 |
|||||||
| 3630849 | LA55-P | от 3 дней | по запросу | Подробнее | |||||||||
| 4251000 | NSM2011-20B5R-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 1.76 |
1шт: 173.09
5шт : 164.44 27шт : 144.25 100шт : 137.03 300шт : 132.71 |
|||||||
| 4252692 | NSM2011-50B5R-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 0. 5 |
1шт: 171.04
5шт : 162.48 28шт : 142.53 100шт : 135.41 300шт : 131.12 | |||||||
| 4250661 | NSM2012-05B5R-DSPR | от 3 дней | 2500 | NOVOSENS | 0.284 |
1шт: 129.23
7шт : 122.76 36шт : 107.69 152шт : 102.31 391шт : 99.07 |
|||||||
| 4249599 | NSM2012-20B5R-DSPR | от 3 дней | 5 | NOVOSENS | 0.104 |
1шт: 129.30
7шт : 122.83 35шт : 107.75 150шт : 102.36 390шт : 99.13 |
|||||||
| 4254157 | NSM2012-20U5R-DSPR | от 3 дней | 2500 | NOVOSENS | 0.308 |
1шт: 129. 30
7шт : 122.83 36шт : 107.75 152шт : 102.36 391шт : 99.13 |
|||||||
| 4251001 | NSM2012-30B3R-DSPR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 0.92 |
1шт: 142.11
6шт : 135.00 33шт : 118.43 138шт : 112.50 400шт : 108.95 |
|||||||
| 4250662 | NSM2012-30B5R-DSPR | от 3 дней | 2500 | NOVOSENS | 0.308 |
1шт: 129.27
7шт : 122.80 36шт : 107.72 152шт : 102.33 391шт : 99.10 |
|||||||
| 4252693 | NSM2013-20B5F-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 0.5 |
1шт: 185.83
5шт : 176.54 25шт : 154.86 100шт : 147.  300шт : 142.47 |
|||||||
| 4252694 | NSM2013-40B3R-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 0.5 |
1шт: 185.83
5шт : 176.54 25шт : 154.86 100шт : 147.12 300шт : 142.47 |
|||||||
| 4252695 | NSM2013-50B5F-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 0.5 |
1шт: 185.83
5шт : 176.54 25шт : 154.86 100шт : 147.12 300шт : 142.47 |
|||||||
| 4251002 | NSM2015-50B5F-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 1.84 |
1шт: 222.57
4шт : 211.44 21шт : 185.47 100шт : 176.20 200шт : 170.64 |
|||||||
| 4251003 | NSM2015-66B5F-DSWR | от 3 дней | 100 | NOVOSENS | 1. 7 |
1шт: 234.32
4шт : 222.61 20шт : 195.27 100шт : 185.51 200шт : 179.64 |
|||||||
| 1505943 | ИПТ-01-100А | Измерительный преобразователь переменного тока. Питание 12-36В. Выход 4-20мА. 100А | 2-5 дней | TAU-2 | 1шт | 1шт: 4115.16 | |||||||
| 1505948 | ИПТ-01-200А | Измерительный преобразователь перем. тока,питание 12-36В.Выход 4-20мА. 200А | 2-5 дней | TAU-2 | 1шт | 1шт: 4115.16 | |||||||
| 3208065 | ИПТ-01-300А | Измерительный преобразователь перем. тока,питание 12-36В.Выход 4-20мА. 300А | 2-5 дней | TAU-2 | (1шт) |
1шт: 4115. 16
|
|||||||
| 1505941 | ИПТ-01-30А | Измерительный преобразователь переменного тока. Питание 12-36В. Выход 4-20мА. 30А | 2-5 дней | TAU-2 | 1шт | 1шт: 4115.16 | |||||||
| 1505942 | ИПТ-01-50А | Измерительный преобразователь переменного тока. Питание 12-36В. Выход 4-20мА. 50А | 2-5 дней | TAU-2 | 1шт | 1шт: 4115.16 | |||||||
| 1491053 | ПИТ-0.01-УА-П | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16422.00
11шт : 15594.00 100шт : 15290.40 |
||||||||
| 1491054 | ПИТ-0.02-УА-П | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16422. 00
11шт : 15594.00 100шт : 15290.40 | ||||||||
| 1491055 | ПИТ-0.04-УА-П | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16422.00
11шт : 15594.00 100шт : 15290.40 |
||||||||
| 1491056 | ПИТ-0.1-УА-П | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16422.00
11шт : 15594.00 100шт : 15290.40 |
||||||||
| 1491057 | ПИТ-0.4-УА-П | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16422.00
11шт : 15594.00 100шт : 15290.40 |
||||||||
| 1491077 | ПИТ-10-Т-4/20-Б14 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16836. 00
11шт : 16008.00 100шт : 15676.80 |
||||||||
| 1491064 | ПИТ-10-Т-4/20-П10 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16449.60
11шт : 15621.60 100шт : 15318.00 |
||||||||
| 1491069 | ПИТ-10-Т-4/20-П12 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 12696.00
11шт : 12061.20 100шт : 11812.80 |
||||||||
| 1491090 | ПИТ-10-Т-4/20-П15 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 14131.20
11шт : 13413.60 100шт : 13165.20 |
||||||||
| 1491059 | ПИТ-10-Т-П10 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 6900. 00
11шт : 6568.80 100шт : 6430.80 |
||||||||
| 1491085 | ПИТ-10-Т-П15 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 6762.00
11шт : 6430.80 100шт : 6292.80 |
||||||||
| 1491137 | ПИТ-10-ТР-4/20-Б20х20 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 17995.20
11шт : 17084.40 100шт : 16753.20 |
||||||||
| 1491080 | ПИТ-100-Т-4/20-Б14 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 18492.00
11шт : 17581.20 100шт : 17222.40 |
||||||||
| 1491094 | ПИТ-100-Т-4/20-Б30 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 23736. 00
11шт : 22549.20 100шт : 22107.60 |
||||||||
| 1491099 | ПИТ-100-Т-4/20-Б40 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 27544.80
11шт : 26164.80 100шт : 25640.40 |
||||||||
| 1491067 | ПИТ-100-Т-4/20-П10 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 16449.60
11шт : 15621.60 100шт : 15318.00 |
||||||||
| 1491072 | ПИТ-100-Т-4/20-П12 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 14904.00
11шт : 14158.80 100шт : 13882.80 |
||||||||
| 1491093 | ПИТ-100-Т-4/20-П15 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 14131. 20
11шт : 13413.60 100шт : 13165.20 |
||||||||
| 1491062 | ПИТ-100-Т-П10 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 7176.00
11шт : 6817.20 100шт : 6679.20 |
||||||||
| 1491088 | ПИТ-100-Т-П15 (ГР) | 2-3 недели | 2 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 7038.00
11шт : 6679.20 100шт : 6541.20 |
||||||||
| 1491111 | ПИТ-100-ТВ-Б40 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 26082.00
11шт : 24784.80 100шт : 24288.00 |
||||||||
| 1491140 | ПИТ-100-ТР-4/20-Б20х20 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 19182. 00
11шт : 18216.00 100шт : 17857.20 |
||||||||
| 1490998 | ПИТ-100-У-4/20-Б14 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 22549.20
11шт : 21417.60 100шт : 21003.60 |
||||||||
| 1491012 | ПИТ-100-У-4/20-Б30 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 30718.80
11шт : 29173.20 100шт : 28593.60 |
||||||||
| 1491041 | ПИТ-100-У-4/20-Б40 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 37177.20
11шт : 35328.00 100шт : 34610.40 |
||||||||
| 1491007 | ПИТ-100-У-Б30 (ГР) | 2-3 недели | 1 | ООО «НПО «Горизонт Плюс» |
1шт: 23680. 80
11шт : 22494.00 100шт : 22052.40 |
||||||||
Все, что вам нужно знать о датчиках тока
Опубликовано Элоиза Моррис
Что такое датчик тока?
Датчики тока, также обычно называемые трансформаторами тока или трансформаторами тока, представляют собой устройства, которые измеряют ток, протекающий по проводу, с помощью магнитного поля для обнаружения тока и формирования пропорционального выходного сигнала. Они используются как с переменным, так и с постоянным током. Датчики тока позволяют нам измерять ток пассивно, без какого-либо прерывания цепи. Они размещаются вокруг проводника, ток которого мы хотим измерить.
Трансформаторы тока необходимы во многих приложениях. Например, они часто используются в подсчетах для определения энергопотребления отдельными арендаторами. Они также могут помочь в регулировании объекта, предоставляя информацию о том, сколько энергии используется и когда, чтобы снизить затраты и повысить эффективность.
Как работают датчики тока?
Когда ток течет по проводнику, он создает пропорциональное магнитное поле вокруг проводника. Трансформаторы тока используют это магнитное поле для измерения тока. Если ТТ предназначен для измерения переменного тока, часто используется индуктивная технология. Переменный ток изменяет потенциал, что приводит к постоянному схлопыванию и расширению магнитного поля. В датчике переменного тока провод наматывается на сердечник. Магнитное поле, создаваемое током, протекающим через ваш проводник, индуцирует пропорциональный ток или напряжение в проводе, который находится внутри датчика тока. Затем датчик выдает определенное напряжение или ток, которые счетчик, подключенный к датчику, может считывать и преобразовывать в величину тока, протекающего через проводник. Например, у вас может быть трансформатор тока, который выдает 333 мВ (333 мВ — обычный выход для трансформаторов тока), когда ток через проводник составляет 400 А. Как только вы настроите свой счетчик на считывание 400 А, когда он получает входное напряжение 333 мВ, он сможет рассчитать, сколько ампер проходит через проводник, исходя из того, какой вход он получает.
Датчики постоянного тока работают аналогично, но в их работе используется технология эффекта Холла.
Трансформаторы тока могут повышать, понижать или поддерживать ток на одном уровне. Датчики, повышающие или понижающие ток, часто называют трансформаторами. Датчики обычно состоят из двух катушек. Катушка, по которой проходит ток, называется первичной обмоткой, а катушка, в которой индуцируется напряжение, называется вторичной обмоткой. Для многих трансформаторов тока, которые мы продаем в Aim Dynamics, проводник, вокруг которого установлен ТТ, служит первичной обмоткой, а вторичная обмотка находится внутри трансформатора. Сердечник, на который намотана вторичная обмотка, зависит от того, на что рассчитан датчик.
Коэффициент трансформации трансформатора равен числу витков вторичной обмотки, деленному на число витков первичной обмотки (). Это соотношение определяет, будет ли трансформатор повышать или понижать напряжение. Отношение вторичного напряжения к первичному равно соотношению витков, определяемому уравнением .
Таким образом, когда число витков вторичной обмотки больше, чем количество витков первичной обмотки, напряжение на вторичной обмотке выше, и это повышающий трансформатор. Обратное верно для тока, где отношение вторичного тока к первичному току равно обратному отношению витков: .
Как работают датчики тока на эффекте Холла? Датчики Холла
или датчики постоянного тока способны измерять как переменный, так и постоянный ток. Датчики на эффекте Холла состоят из сердечника, устройства на эффекте Холла и схемы формирования сигнала. Они работают на основе эффекта Холла .
Эффект Холла — явление, открытое Эдвином Холлом в 1879 году. Когда ток проходит через проводник, он создает магнитное поле. Если этот проводник расположен в другом магнитном поле, магнитное поле, создаваемое электроном, движущимся через проводник, будет взаимодействовать с внешним магнитным полем, заставляя электроны двигаться в одну сторону проводника. Это создает напряжение на проводнике, пропорциональное величине тока, протекающего через него, и может быть измерено.
Более подробное описание эффекта Холла можно найти здесь.
Есть ли разница между трансформатором тока, преобразователем тока и датчиком тока?
Технически да, но эти термины часто используются взаимозаменяемо. Все эти устройства используются для измерения тока и работают по одним и тем же принципам, но между ними есть определенные технические различия, о которых полезно знать. Технически трансформаторы тока понижают ток, чтобы его можно было эффективно и безопасно контролировать, тогда как датчик тока — это общий термин для устройства, которое определяет и измеряет ток. Преобразователи преобразуют один вход в другой выход. Например, они могут преобразовывать сигналы переменного тока в постоянный. Тем не менее, все эти устройства работают одинаково для измерения тока и создания выходного сигнала, считываемого измерителем мощности.
Типы трансформаторов тока:
- Датчики тока на эффекте Холла/датчики постоянного тока: Как объяснялось выше, эти датчики работают на эффекте Холла для измерения как переменного, так и постоянного тока.
- Катушки Роговского: Катушки Роговского представляют собой гибкие трансформаторы тока, обладающие целым рядом преимуществ для практического использования. Во-первых, их проще установить, чем традиционные трансформаторы тока. Тонкую катушку можно легко надеть на проводник и защелкнуть. Это делает их идеальными для использования в ситуациях, когда установка может быть сложной, и вы работаете с проводами под напряжением.
- Разъемный сердечник: Датчики тока с разъемным сердечником можно открыть и защелкнуть вокруг проводника, что упрощает их установку в уже существующих конфигурациях. Хотя они считаются менее точными, чем твердотельные датчики тока, они достаточно точны, чтобы их можно было использовать практически во всех практических приложениях.
- Сплошной сердечник: Датчики тока с твердым сердечником представляют собой законченные петли без возможности размыкания, поэтому при их установке кабели должны быть отсоединены и пропущены через ТТ. Это делает их наиболее подходящими для новых установок. Они обеспечивают высокую точность.
- Без обратной связи: Датчики на эффекте Холла доступны как в открытой, так и в замкнутой системе. Датчики с разомкнутым контуром обеспечивают низкие вносимые потери, быстрое время отклика, компактный размер и точное и недорогое считывание.
- Замкнутый контур: Датчики с замкнутым контуром обеспечивают быструю реакцию, высокую линейность и низкий температурный дрейф. Токовый выход датчика с обратной связью относительно невосприимчив к электрическим помехам. Датчик с обратной связью иногда называют датчиком с нулевым потоком, потому что его датчик на эффекте Холла возвращает противоположный ток во вторичную катушку, намотанную на магнитный сердечник, чтобы свести на нет поток, создаваемый в магнитном сердечнике первичным током.
Это делает их наиболее подходящими для новых установок. Они обеспечивают высокую точность. Какие компании производят датчики тока?
Существует множество различных производителей трансформаторов тока.
Некоторые производители, которых мы предлагаем в Aim Dynamics, включают Magnelab, AccuEnergy, Socomec и J&D. У каждого производителя немного разные значения по умолчанию и соглашения, вы можете просмотреть наш веб-сайт, чтобы найти тот, который лучше всего подходит для ваших конкретных потребностей.
Каков номинал ТТ в ВА (вольт-амперах)?
Номинальная мощность в ВА является показателем мощности, которую может вырабатывать ТТ, что важно для точных отчетов о токе. Если номинальное значение ВА ТТ слишком низкое, это может привести к занижению данных, поскольку сопротивление в цепи слишком велико, чтобы ТТ мог его компенсировать. У нас есть подробная статья о рейтинге VA, которую вы можете прочитать здесь, если хотите узнать больше. У нас также есть отличный калькулятор рейтинга VA, если вы хотите выяснить, какой рейтинг VA вам нужен.
Применение трансформаторов тока Датчики тока
могут использоваться в самых разных областях, от управления объектами до субсчетчиков и многого другого.
Они могут помочь обнаружить неисправности в оборудовании и предотвратить повреждение оборудования. В нашем блоге вы можете больше узнать о различных применениях датчиков тока (а также о многих других продуктах, которые мы предлагаем). Мы часто публикуем сообщения о том, как клиенты использовали датчики тока в различных проектах.
Вы ищете КТ? Просмотрите наш выбор здесь.
Теги: Датчики тока
Телефон (800) 820-6358
[email protected]
Лонгмонт, Колорадо, США
Датчики тока
Измерение напряжения в любой системе является «пассивным» действием, поскольку его можно легко выполнить в любой точке системы, не влияя на производительность системы. Однако измерение тока является «интрузивным», поскольку требует установки датчика определенного типа, что создает риск влияния на производительность системы.
Измерение тока имеет жизненно важное значение во многих силовых и контрольно-измерительных системах.
Традиционно измерение тока предназначалось в первую очередь для защиты и управления цепями. Однако с развитием технологий измерение тока стало методом контроля и повышения производительности.
Рис. 1. Репрезентативное изображение датчика тока
Знание величины тока, подаваемого на нагрузку, может быть полезно для самых разных приложений. Измерение тока используется в широком спектре электронных систем, а именно, в индикаторах срока службы батарей и зарядных устройствах, системах 4-20 мА, схемах защиты и контроля от перегрузки по току, регуляторах тока и напряжения, преобразователях постоянного тока, детекторах замыкания на землю, программируемом токе. источники, линейные и импульсные источники питания, устройства связи, автомобильная силовая электроника, регуляторы скорости двигателя и защита от перегрузок и т. д.
ПРИНЦИПЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА
Датчик тока — это устройство, которое обнаруживает и преобразует ток в легко измеряемое выходное напряжение, пропорциональное току на измеряемом пути.
При протекании тока по проводу или цепи происходит падение напряжения. Кроме того, вокруг проводника с током создается магнитное поле. Оба этих явления используются при разработке датчиков тока. Таким образом, существует два типа измерения тока: прямое и косвенное. Прямое измерение основано на законе Ома, а косвенное измерение основано на законах Фарадея и Ампера.
Прямое измерение включает измерение падения напряжения, связанного с током, проходящим через пассивные электрические компоненты.
Рис. 2: Схема, поясняющая принцип прямого измерения
Косвенное измерение включает измерение магнитного поля, окружающего проводник, по которому проходит ток.
Рис. 3: Схема, иллюстрирующая принцип косвенного измерения
Генерируемое магнитное поле затем используется для индукции пропорционального напряжения или тока, которые затем преобразуются в форму, подходящую для системы измерения и/или управления.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА НА ОСНОВЕ ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
1. Измерительные резисторы
Измерение тока означает выработку сигнала напряжения, который представляет ток, протекающий в конкретном интересующем месте цепи. В традиционном способе измерения тока на пути измеряемого тока вводится резистор. Чувствительный резистор может быть включен последовательно с катушкой индуктивности, переключателями и нагрузкой. Таким образом, токовый чувствительный резистор следует рассматривать как преобразователь тока в напряжение.
Рис. 4: Изображение токочувствительного резистора
Токочувствительный резистор должен иметь следующие атрибуты
· Низкое значение для минимизации потерь мощности резистора при пороговом напряжении следующей схемы, которая будет работать на основе полученной информации о токе. В схемах, где имеется усиление, основное внимание уделяется минимизации падения напряжения на резисторе.
Типичные значения сопротивления, используемые в различных ИС управления, составляют 20 м? до 25м? .
· Низкая индуктивность из-за высокого di/dt.
Любая индуктивность в резисторе, при воздействии на него высокой скорости нарастания (di/dt), индуктивное ступенчатое напряжение накладывается на измерительное напряжение и может вызывать проблемы во многих схемах. Следовательно, чувствительные резисторы должны иметь очень низкую индуктивность.
· Жесткий допуск
Для максимизации потребляемого тока в пределах допустимого тока допуск чувствительного резистора должен составлять ±1% или больше.
· Низкотемпературный коэффициент точности
Обычно указывается в частях на миллион на градус Цельсия (ppm/°C). Температурный коэффициент сопротивления (TCR) является важным параметром точности. Следует использовать резисторы с ТКС ближе к нулю во всем рабочем диапазоне.
· Высокая пиковая мощность для работы с кратковременными импульсами сильного тока.
Номинальная мощность является определяющим фактором при выборе подходящей технологии для сенсорных резисторов. Хотя устройство может быть предназначено для измерения постоянного тока, оно часто может испытывать переходные процессы.
Кривая снижения мощности показывает допустимую мощность при различных температурах. Но пиковая мощность зависит от энергии; следовательно, следует учитывать кривую энергетического рейтинга.
· Высокая температура для надежности
Пробу и минусы резисторов для чувствительности тока включает в себя:
Pros:
— Низкая стоимость
— Высокая точность измерения
— измерительный ток от очень низкого до среднего
– Возможность измерения постоянного или переменного тока
Минусы:
– Вводит дополнительное сопротивление в цепь измеряемой цепи, что может увеличить выходное сопротивление источника и привести к нежелательному эффекту нагрузки.
– Потеря мощности из-за рассеивания мощности. Поэтому токоизмерительные резисторы редко используются за пределами приложений для измерения малых и средних токов.
Методы измерения тока
2. Измерение тока с помощью медного резистора
Вместо использования отдельного дискретного резистора для измерения тока часто полезно использовать медную дорожку на печатной плате в качестве резистора с малым сопротивлением для целей текущее зондирование. Этот метод будет иметь меньшие потери мощности, а также позволит сэкономить на покупке и установке дискретного резистора. Но, поскольку сопротивление меди очень низкое, измеряемое напряжение также потребует значительного усиления или увеличения длины резистора за счет площади печатной платы. Другим важным фактором является TCR меди (0,39% / °C), что составляет прибл. 20 % изменение для 50 % повышения температуры.
3. MOSFET-R DS
МОП-транзисторы действуют как резисторы, когда они «включены» и смещены в омической (ненасыщенной) области.
Ток определяется путем измерения напряжения на стоке-истоке MOSFET, если известен R DS MOSFET. Основными недостатками этой методики являются низкая точность и шумы переключения из-за ненулевых токов затвора при переходных процессах, нелинейность R D S MOSFET, зависимость R D S от Cox, VT и температуры.
4. Sense-FET Technique
Этот практический метод используется для измерения тока во многих новых силовых полевых МОП-транзисторах. Используется чувствительный к току FET параллельно с силовым MOSFET. Эффективная ширина смыслового MOSFET (sense-FET) значительно меньше (~10000 раз), чем силового FET. Точность метода чувствительного полевого транзистора составляет около ±20%. · Безсенсорный метод (наблюдатель)
В этом методе используется напряжение катушки индуктивности для измерения тока катушки индуктивности.
Поскольку отношение напряжения к току катушки индуктивности v=L*di/dt, ток катушки индуктивности можно оценить путем интегрирования напряжения по времени. Чтобы избежать насыщения в интеграторе, он периодически сбрасывается, поэтому оцениваются только пульсации переменного тока. Для этого метода также должно быть известно значение L.
Рис. 5: Схема, поясняющая технологию Sense-FET
5. Средний ток
В этом методе измерения тока используется RC-фильтр нижних частот на стыке переключателей преобразователя. Следовательно, напряжение на выходном конденсаторе фильтра является средним напряжением фазного узла. Следовательно, дифференциальное напряжение на входе усилителя равно постоянному напряжению на катушке индуктивности. V I-Average является функцией R ESR (сопротивление индуктора) и I L_DC (постоянный ток индуктора).
Рис. 6: Диаграмма, объясняющая средний поток тока
6.
-Sense Filter-Sense. Индуктор
. напряжение на катушке индуктивности и измерить ток через эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) катушки индуктивности.
Рис. 7: Схема, поясняющая определение дросселя фильтром
Маг. Технология полевого зондирования.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА С ПОМОЩЬЮ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ошибки
Большинство этих проблем можно устранить при обнаружении низкого или среднего значения тока в низковольтных линиях питания, но они могут стать существенными при увеличении тока или напряжения. При попытке измерить токи на более высоких уровнях (> 10 А) или там, где линия питания находится под высоким напряжением (например, 48 В), предпочтительным решением является использование магнитных датчиков тока. Одним из существенных и очевидных преимуществ использования магнитной связи для измерения тока является электрическая изоляция.
В этих датчиках используется магнитопроницаемый сердечник, который концентрирует магнитное поле проводника, возникающее за счет протекания тока в проводнике.
Магнитное поле определяется с помощью различных методов:
· Датчики Холла
Принцип эффекта Холла гласит, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, возникает напряжение, перпендикулярное направлению магнитного поля. поле и течение тока.
При пропускании постоянного тока через тонкий лист полупроводникового материала разность потенциалов на выходных контактах отсутствует, если магнитное поле равно нулю. Однако при наличии перпендикулярного магнитного поля ток искажается. Неравномерное распределение электронной плотности создает разность потенциалов на выходных клеммах. Это напряжение называется напряжением Холла. Если входной ток поддерживается постоянным, напряжение Холла будет прямо пропорционально силе магнитного поля.
Рис. 8. Диаграмма, поясняющая принцип половинного эффекта Для сигнала такой величины требуется малошумящий усилитель с высоким импедансом и умеренным коэффициентом усиления.
Рис. 9: Диаграмма, объясняющая половинное напряжение как сигнал низкого уровня в магнитном поле
Датчики Холла основаны на следующих технологиях. Они могут использоваться для измерения постоянного, переменного и импульсного тока с гальванической развязкой между первичной и вторичной цепями
¨ Технология эффекта Холла с разомкнутым контуром
Датчики тока, основанные на этой технологии, представляют собой электронные трансформаторы. Первичный ток I p создает магнитный поток, а датчик Холла
магнитный поток. Само это напряжение пропорционально I p усиливается и используется для дальнейшей обработки.
Линейность датчика без обратной связи определяется характеристиками магнитопровода и генератора Холла. Дрейф смещения в зависимости от температуры определяется прежде всего температурной чувствительностью генератора Холла.
¨ Технология Холла с замкнутым контуром
Датчики тока, основанные на этой технологии, также являются электронными трансформаторами.
Первичный ток I с создает магнитный поток, а датчик Холла
Рис. 11: Рисунок, показывающий датчики тока на основе технологии эффекта Холла с замкнутым контуром
, помещенный в воздушный зазор магнитной цепи, обеспечивает напряжение, пропорциональное магнитному потоку. Это напряжение подается на двухтактный каскад драйвера, который приводит в движение катушку, намотанную последовательно на магнитном сердечнике. Таким образом, он создает магнитное поле, равное и противоположное полю воспринимаемого тока: поддерживая уровень магнитного потока вблизи нуля. Вторичный ток нейтрализует создавший его первичный магнитный поток (противодействие). Выход датчика с замкнутым контуром пропорционален току апертуры и количеству витков катушки.
Замкнутый контур позволяет значительно улучшить характеристики датчика за счет устранения влияния нелинейности в магнитном сердечнике и уменьшения влияния температурной чувствительности на элемент Холла
¨ Электронная технология 11: Рисунок, поясняющий датчики тока на основе электронных технологий
В отличие от технологий разомкнутого и замкнутого контура, в них не используется магнитная цепь.
Первичный ток I p создает магнитный поток, а различные датчики Холла, входящие в состав датчика, обеспечивают напряжение, пропорциональное магнитному потоку.
Датчики на основе эффекта Холла не подвержены вносимым потерям (и связанному с этим нагреву и т. д.). Однако частотный диапазон, стоимость, смещение постоянного тока и внешнее питание представляют собой потенциальные недостатки технологии ИС на основе эффекта Холла по сравнению с методами резистивного измерения.
· Катушка Роговского
Это устройство состоит из однослойной катушки, равномерно намотанной на немагнитный сердечник, который либо является гибким, либо сформирован в виде круга, окружающего проводник измеряемого тока. Переменный ток через провод меняет полярность. Изменение полярности вызывает расширение и сжатие магнитного поля, что, в свою очередь, индуцирует ток в обмотках. Затем ток обрабатывается, чтобы сделать его пригодным для измерения или системы управления.
Рис. 12: Схема, демонстрирующая пояс Роговского
Практические реализации этого метода обычно также включают низкочастотный спад для устранения теплового шума и дрейфа. Основное преимущество катушки Роговского заключается в том, что, поскольку сердечник фактически представляет собой воздух, нет магнитного материала для насыщения, а выход катушки остается линейным для чрезвычайно высоких токов. Это устройство используется для измерения импульсов тока высокой энергии или переходных процессов с содержанием высокочастотных гармоник, поскольку верхняя полоса пропускания может простираться до мегагерцового диапазона.
· Трансформаторная техника
Трансформаторная техника является расширением технологии катушки Роговского, в которой воздушный сердечник заменяется материалом, который концентрирует магнитный поток внутри катушки. Когда поток содержится внутри катушки, а не проходит через нее, получается прямая зависимость между током катушки и током в проводнике, создающем поле.
Трансформаторы измерения тока обеспечивают важные преимущества по сравнению с простым измерением сопротивления. Они обеспечивают гальваническую изоляцию, исключают вносимые потери и не требуют внешнего источника питания. Меньшее рассеивание мощности трансформатора измерения тока обеспечивает гораздо более высокий уровень сигнала, значительно улучшая отношение сигнал/шум в системе управления.
Трансформаторы тока (ТТ) обычно используются в мощных системах для измерения тока. Основными недостатками являются большие размеры и стоимость, а также невозможность обнаружения постоянного тока.
Рис. 13: Схема, поясняющая использование трансформаторов тока в системах большой мощности
приложения для полевых измерений. Принцип магнитооптических эффектов основан на взаимодействии магнитного поля с явлением преломления и отражения света в прозрачной среде и на ее поверхности. Они обладают собственной невосприимчивостью к электромагнитным помехам и хорошей изоляцией от высоких напряжений
Датчики тока используют магнитооптический эффект Фарадея.
Эффект Фарадея вызывает вращение поляризации электромагнитной волны из-за напряженности магнитного поля в прозрачном материале. Индуцированное током магнитное поле приводит к угловому повороту в плоскости поляризации линейно поляризованного света, распространяющегося поперек ферромагнитного материала. Вращение обнаруживается поляризаторами и анализаторами на входе и выходе. Отслеживая вращение падающей поляризации, можно оценить магнитное поле и, следовательно, ток.
Рис. 14: Схема, демонстрирующая волоконно-оптические датчики тока
Величина эффекта дополнительно зависит от постоянной магнитооптического материала (постоянная Верде) и от длины взаимодействия, через которую волна проходит в намагниченном материале .
Чувствительность со стороны высокого и со стороны низкого
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ: ИЗМЕРЕНИЕ СТОРОНЫ ВЫСОКОГО И НИЖНЕЙ СТОРОНЫ в зависимости от размещения чувствительного резистора (между источником питания и нагрузкой или между нагрузкой и землей).
· Измерение тока на стороне низкого напряжения
Определение тока на стороне низкого напряжения подключает чувствительный резистор между нагрузкой и землей. Обычно измеренный сигнал напряжения (V SEN = I SEN × R SEN ) настолько мал, что его необходимо усиливать последующими схемами операционных усилителей, чтобы получить измеримое выходное напряжение (V OUT ).
Рис. 15: Рисунок, иллюстрирующий измерение тока на стороне низкого напряжения
a) Преимущества:
¨ Низко входной напряжение общего режима
¨ Наземная входная и выходная установка
¨ простота и низкая стоимость
B) Недостатки:
¨ Нарушение путя земли
¨ Нагрузка на основе системы R . SEN добавляет нежелательное сопротивление к пути заземления.
¨ Высокий ток нагрузки, вызванный случайным коротким замыканием, остается незамеченным
Измерение тока на стороне низкого напряжения следует выбирать, когда обнаружение короткого замыкания не требуется и допустимы помехи на землю.
