Датчики для измерения малых токов — Стиль жизни

Введение

Трансформаторы тока с разъемными сердечниками не являются принципиально новыми, хотя в прошлом они были громоздкими и тяжелыми и создавались с применением традиционных технологий, имеющих многочисленные недостатки. При производстве таких устройств или использовались дорогие материалы, или точность измерения тока у подобных сенсоров оставалась невысокой. В данном случае невысокая точность обусловлена в основном нелинейностью, погрешностью фазового сдвига выходного тока и стабильностью параметров в течение срока службы. В статье приводится анализ традиционных методов измерения тока и некоторых инновационных решений, отмечаются их преимущества и недостатки для разных областей применения.

INA138 и INA168

— высоковольтные, униполярные мониторы тока. Широкий диапазон входных напряжений, низкий потребляемый ток и малые габариты — SOT23, позволяют использовать эту микросхему во многих схемах. Напряжение источника питания от 2.7 В до 36 В для INA138 и от 2.7 В до 60 В для INA168. Входной ток — не более 25мкA, что позволяет производить измерение падения напряжения на шунте с минимальной ошибкой. Микросхемы являются преобразователями ток — напряжение с коэффициентом преобразования от1 до 100 и более. INA138 и INA168 в корпусах SOT23-5 имеют диапазон рабочих температур -40°C к +125°C.
Типовая схема включения взята из документации на эти микросхемы и показана на рисунке 4.

Электронная схема токовых клещей

Принципиальная электрическая схема приставки к мультиметру изображена на рисунке 2. При протекании тока по электропроводу, вокруг него появляется магнитное поле, и датчик Холла фиксирует силовые линии, проходящие через него, и формирует некоторое постоянное напряжение на выходе.

Данное напряжение усиливается (по мощности) ОУ А1 и идет на выводы мультиметра. Соотношение напряжения на выходе от протекающего тока: 1 Ампер = 1 мВольт. Подстроечные сопротивления R3 и R6 — многооборотные. Для настройки необходим лабораторный блок питания с минимальным током на выходе около 3А, и встроенным амперметром.

Сперва подсоедините данную приставку к мультиметру и выставьте её на нуль путем изменения сопротивления R3 и среднем положении R2. Далее, перед любым измерением необходимо будет выставлять ноль потенциометром R2. Выставьте на блоке питания наименьшее напряжение и подсоедините к нему большую нагрузку, например, электролампу, применяемую в фарах автомобиля. Затем на один из проводов, подсоединенный к данной лампе, зацепите «клещи» (рисунок 1).

Повышайте напряжение, до тех пор, пока амперметр блока питания не покажет 2 ампера. Подкрутите сопротивление R6 так, чтобы величина напряжения мультиметра (в милливольтах) соответствовала данным амперметра блока питания в амперах. Еще несколько раз проконтролируйте показания, меняя силу тока. Посредством этой приставки возможно мерить ток до 500А.

При проведении измерений в автомобильной электрике часто приходится снимать осциллограммы величин тока. Другими словами, не просто измерять, а подробно изучать. Классически для таких целей используются токовые трансформаторы или резисторы. Однако последние имеют частотные ограничения и влияют на изучаемую схему. Токовой датчик, основанный на регуляторе Холла, призван решить эту проблему.

Все бы хорошо, но стоят такие датчики недешево. Если же суметь собрать такой вариант своими руками, то можно неплохо сэкономить. Чтобы суметь изготовить модель собственного производства, можно использовать несколько эффективных схем.

Измерение тока с помощью эффекта Холла

Тот факт, что эффект Холла зависит от магнитного поля, означает, что его можно использовать в качестве бесконтактной технологии. Таким образом, он не является «навязчивым», в отличие от наиболее распространенного способа измерения тока, который заключается в использовании шунта (низкоомного резистора) и измерении падения напряжения на нем. Использование эффекта Холла для измерения тока по своей природе надежно в приложениях большой мощности, поскольку оно не опирается на потенциал земли в качестве эталона.

Для обычного датчика тока на основе эффекта Холла это означает размещение датчика перпендикулярно магнитному полю и использование концентратора, обычно ферромагнитного сердечника, имеющего форму кольца или квадрата, расположенного вокруг проводника, несущего измеряемый ток (рисунок ниже). Датчик обычно держат в небольшом воздушном зазоре, образованном между двумя концами ферромагнитного сердечника.

С датчиком тока IMC-Холла чувствительный элемент расположен параллельно протекающему току. В этом случае ферромагнитный сердечник не требуется; однако для защиты от перекрестных помех может потребоваться защита. Это означает, что его можно использовать для измерения тока, протекающего по шине или дорожке печатной платы, просто расположив датчик над шиной или дорожкой. Этот тип датчика активируется технологией IMC-Hall с использованием встроенного магнитного концентратора (IMC), разработанного компанией Melexis.

По сути, это магнитное поле, генерируемое током, который обнаруживается благодаря эффекту Холла, а не самим протекающим током.

Датчики переменного и постоянного тока

Такие приборы универсальные и востребованы. Их конструкция включает в себя магнитопровод, имеющий зазор и компенсационную обмотку, электронную плату обработки сигналов и датчик Холла. Когда ток протекает по шине, соединённой с первым элементом, то возникает магнитная индукция. Выходной сигнал усиливается, а потом передаётся в компенсационную обмотку. Благодаря нивелированию магнитных полей датчик тока Холла работает как нуль-устройство. При этом полоса частот, что проходит через него, варьируется от 0 герц до 200 кГц. Существуют и приборы, которые по отдельности пропускают один из видов – это датчик постоянного тока и переменного. Чтобы вы имели представление об особенностях их работы, предлагаем рассмотреть функционирование второго из них.

Трансформаторный датчик

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Трансформаторный датчик» в других словарях:

ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК — измерительный преобразователь в виде трансформатора, вторичное напряжение которого изменяется в результате изменения воздушного зазора в сердечнике (или взаимного перемещения обмоток) пропорционально измеряемой величине (перемещению, усилию) … Большой Энциклопедический словарь

трансформаторный датчик — измерительный преобразователь в виде трансформатора, вторичное напряжение которого изменяется в результате изменения воздушного зазора в сердечнике (или взаимного перемещения обмоток) пропорционально измеряемой величине (перемещению, усилию). * * … Энциклопедический словарь

Демонстрационные проекты планарных датчиков тока от Melexis

Для ускорения проектирования планарных датчиков тока и гарантированного достижения достаточно высоких характеристик Melexis предлагает пользователям типовые разработки на самые разные диапазоны измеряемых токов:

Для измерения небольших токов 2…10 А, протекающих по проводникам печатной платы. При этом демонстрируются варианты решений с многовитковыми катушками (3 или 6 витков), обтекаемыми контролируемым током без использования магнитного экрана или с достаточно простым U-образным экраном, в зависимости от требований к чувствительности и точности датчиков. В качестве альтернативного предлагается проект с одним витком тока и экраном более сложной С-образной формы, который обеспечивает высокую концентрацию поля на микросхему. При этом пользователя знакомят с разными вариантами установки C-образного экрана на плату.
Для измерения токов на печатной плате в диапазоне 10…50 А. Используется один проводник (виток) с применением U-образного экрана или без него. Соответственно, достигается коэффициент передачи планарного датчика 170 или 60 мВ/А.
Для прямой установки печатной платы с микросхемой MLX91206 версии HF на плоскую медную шину 12х2 мм и использования U-образного экрана. При измерении токов до ±250 А нелинейность передаточной характеристики не превышает 1,5 А. Несмотря на простоту и низкую стоимость такого датчика, он обеспечивает высокую устойчивость к паразитным магнитным полям, механическим вибрациям и смещениям микросхемы.
Для прямой установки на шину с током и измерений в диапазоне 300…700 А. Датчик показан на рисунке 7. Он обеспечивает нелинейность менее 5 А в диапазоне измеряемых токов ±650 А.
Пример двухдиапазонной разработки. На одной и той же шине с током расположен планарный датчик на ±5 А (С-образный экран-концентратор, крутизна 400 мВ/А при погрешности в пределах 20…25 мА) и датчик на ±200 А (U-образный экран, крутизна 10 мВ/А при погрешности в пределах 200 мА). Благодаря компактности датчиков, не возникает проблем с их размещением на шине, а высокая перегрузочная способность по измеряемому току обеспечивает совместную работу в исключительно широком диапазоне с высокой относительной точностью при малых токах.
Планарные датчики тока 10…100 А для кабелей круглой формы.

Рис. 11. Планарный датчик тока ±2 А с много-витковой катушкой измеряемого тока и внеш-ним магнитным экраном

Для измерения очень малых токов (до ±2 А) можно использовать многовитковые катушки, выполненные на изолированном каркасе и обтекаемые контролируемым током. Выбором должного количества витков в сочетании с относительным расположением катушки и микросхемы можно добиться оптимальной чувствительности (полное использование динамического диапазона датчика при данном значении максимального тока). Высокая диэлектрическая прочность каркаса позволяет конструировать датчики с большим допустимым напряжением между цепью измеряемого тока и выходным сигналом микросхемы. При необходимости такой датчик может иметь внешний магнитный экран для улучшения чувствительности и защиты от паразитных магнитных полей (рисунок 11).

Для опробования характеристик планарных датчиков тока компания Melexis выпускает демонстрационный набор DVK91206. Он содержит три варианта печатных плат, на которые можно распаять MLX91206. Платы позволяют выбрать разное число витков, по которым протекает ток. В набор входят также семь микросхем MLX91206 с различными вариантами чувствительности (см. примечания к таблице 1) и три U-образных экрана. В совокупности набор позволяет реализовать значительное количество вариантов планарных датчиков тока и исследовать их характеристики.

Требования к измерителю тока

Разработчики систем мониторинга электроснабжения должны тщательно выбирать датчики тока с учетом их специфических характеристик.

Точность

В большинстве применений точность измерения напрямую влияет на эффективность работы системы в целом. Очевидно, что правильность расчетов мощностных характеристик зависит от точности датчиков тока. Измеритель мощности класса точности 1 требует применения сенсора с погрешностью намного лучше, чем 1%, для изготовления которого необходимы дорогие материалы и производственные процессы. Альтернативный вариант состоит в индивидуальной калибровке измерителя под конкретный датчик тока. Учет конкретных параметров каждого сенсора позволяет использовать его в наиболее точном рабочем режиме и снизить разброс параметров от одного экземпляра к другому. Как мы увидим далее, это открывает возможности применения новых технологий, обеспечивающих высокую линейность, малый дрейф и хорошую повторяемость, путем компенсации индивидуальных погрешностей датчиков.

Дрейф

Дрейф датчика определяется стабильностью его показаний в течение срока службы независимо от первоначальной калибровки системы. Некоторые вариации характеристик сенсора могут быть вызваны изменением влажности и температуры окружающей среды, старением элементов и т. п. Низкий уровень дрейфа означает, что датчик имеет высокую стойкость к таким воздействиям. Это очень важная характеристика для построения высокопроизводительных, стабильных и надежных измерителей мощности.

Линейность

Линейность датчика определяет стабильность его характеристик в пределах рабочих режимов. Высокая линейность аналоговой части сенсора необходима для точного измерения в широком диапазоне токов, особенно при их малых уровнях. Различные технологии обеспечивают хорошие характеристики только в ограниченном диапазоне измерений, что ограничивает область применения в узком спектре либо только больших, либо только маленьких токов.

Фазовый сдвиг

Фазовый сдвиг — точность расчета истинного значения активной мощности или энергии определяется точностью и линейностью измерения не только амплитуды переменного тока и напряжения, но и фазового сдвига, возникающего между этими связанными между собой электрическими величинами. Фазовый сдвиг, безусловно, должен быть как можно ниже.

Интеграция

Трансформатору тока не требуется дополнительного питания, а нужно только два провода для подключения выхода к системе контроля мощности. Многие из них имеют стандартные калиброванные выходы для интеграции в системе контроля мощности. Типовые выходы 1 А, 5 А или 333 мВ совместимы с большинством стандартных промышленных измерителей мощности. Для ваттметров высокой точности необходима калибровка по каждому датчику, которые после этого нельзя заменять. При эксплуатации в системе трансформаторы со слаботочным выходом более безопасны, чем с традиционным выходом 1 А/5 А, и, таким образом, к ним есть доступ в процессе работы системы. Токовые же выходы практически нечувствительны к наводкам, а потому предпочтительнее для использования в тех случаях, когда для трансформатора требуется подключение к измерителю мощности длинным кабелем.

Цена

Цена датчика важна особенно в том случае, когда для измерения мощности в 3-фазной сети нужно три точных сенсора. Однако их стоимость не должна рассматриваться отдельно, необходимо учитывать также расходы на установку и обслуживание устройства. Использование хотя и более дорогого, но надежного и простого в установке и замене датчика с разъемным сердечником может реально снизить стоимость системы в целом.

Пример использования

Датчик тока подключается к нагрузке в разрыв цепи через колодки под винт. Для работы с датчиком мы можно использовать библиотеку TroykaCurrent, которая переводит значения аналогового выхода датчика в миллиамперы. В листинге 1 представлен скетч для измерения постоянного тока. Листинг 1

// пин подключения контакта OUT #define PIN_OUT A0 // подключение библиотеки #include // создание объекта ACS712 dataI(PIN_OUT); void setup() { // запуск последовательного порта Serial.begin(9600); } void loop() { // вывод показаний в последовательный порт Serial.print(«i = «); Serial.print(dataI.readCurrentDC()); Serial.println(» A»); delay(1000); } Загружаем скетч на плату Arduino, подключаем нагрузку к источнику питания 12В и смотрим значение тока при подключении хоппера выдачи монет (рис. 4) и двигателя для вендингового аппарата (рис. 6).

Микросхемы с элементами Холла

В рамках этой концепции возможны два различных способа контроля тока. Первый, более традиционный вариант предполагает установку микросхемы с элементом Холла в сравнительно тонком немагнитном зазоре, который специально оставляется у ферромагнитного сердечника, охватывающего проводник с измеряемым током. Варианты компоновки такого датчика тока показаны на рисунке 1.

Рис. 1. Датчик тока с микросхемой Холла, установленной в немагнитном зазоре сердечника, рас- положенного вокруг проводника

Важные особенности этих датчиков:

принципиально необходим ферромагнитный сердечник, охватывающий проводник с контролируемым током;
немагнитный зазор сравнительно мал (2…5 мм), не зависит от диапазона измеряемых токов (кроме случаев очень большого протекающего тока) и определяется, в основном, толщиной корпуса микросхемы с элементом Холла;
сердечник обеспечивает концентрацию магнитного поля измеряемого тока и, одновременно, экранирует большинство паразитных магнитных полей, в частности, индуцированных токами, протекающими по другим проводникам;
измеряемое магнитное поле в зазоре сердечника направлено перпендикулярно к поверхности чипа;
магнитная индукция в зазоре (в зоне установки элемента Холла) почти не зависит от поперечного смещения микросхемы, но, с другой стороны, достаточно сильно зависит от толщины зазора;
размеры сердечника достаточно велики (много больше, чем, например, размеры магниточувствительной микросхемы);
сложно установить датчик с замкнутым сердечником на проводник с измеряемым током;
паразитные параметры ферромагнитного сердечника: магнитное насыщение, магнитный гистерезис, вихревые токи при быстром перемагничивании, температурная зависимость характеристик – принципиально ограничивают достижимые свойства датчика тока.

Основное соотношение, определяющее чувствительность датчиков токов с охватывающим сердечником, вычисляется по формуле:

B = 1.25×I/d

где B – индукция в зазоре (перпендикулярно поверхности чипа), мТл;

I – измеряемый ток (если сердечник охватывает один проводник), А;

d – толщина немагнитного зазора, мм.

Датчики с увеличенным диаметром отверстия под токовую шину

Серия датчиков измерения тока ДТХ-У (постоянный ток) и ДТХ-П (переменный ток) перекрывает диапазон контролируемых токов от 50 до 4000 А с допустимой перегрузкой по току в 1,5 раза от номинального значения. Пластмассовые корпуса этих устройств удобно крепятся в двух плоскостях или с помощью DIN-рейки, диаметр отверстия под токовую шину составляет от 14 мм в датчиках ДТХ-Т (рис. 2а) до 30 мм в датчиках ДТХ-300 (рис. 2б) или 40 мм в ДТХ-1000 (риc. 2в).

Рис. 2. Внешний вид датчиков серии ДТХ

На рис. 3 представлена новинка: разработанный датчик тока ДТХ-5000 способен измерять постоянный и переменный ток до 5000 А. Прибор рассчитан под плоскую токовую шину размером 100?40 мм, электрическая прочность изоляции которой на переменном токе 50 Гц/1 мин составляет не менее 12 000 В. Ток потребления по цепи питания не превышает 850 мА, допустимая основная приведенная погрешность не более 1%, коэффициент преобразования 1/5000. Габаритные размеры датчика 215?220?144 мм. В настоящее время готовятся документы на сертификацию датчика в органах Госстандарта.

Рис. 3. Новинка: разработанный датчик измерения постоянного и переменного токов до 5000 А

Калибровка приборов осуществляется отделом главного метролога предприятия-разработчика, или по требованию заказчика датчики поверяются в Госстандарте государственным поверителем.

Схема на микросхеме 711

Микросхема ACS 711

ACS 711 – тот самый чип, благодаря которому удастся изготовить токовый датчик или ТД на основе ДХ (датчика Холла). ЧД такого датчика будет равен почти 100 кГц, что будет вполне эффективно для проведения измерений.

Микросхема этого типа имеет выход, который интегрируется с усилителем. Последний, в свою очередь, за счет своей оперативности способен увеличивать возможности схемы вплоть до 1 А/В.

Что касается питания, то напряжение на усилитель поступает за счет применения внутреннего источника 2-полярного типа. Это может быть вариант NSD10 либо какой-нибудь другой. Сама микросхема питается уже посредством стабилизатора, имеющего выход с напряжением 3,3 В.

Схема на микросхеме 711

ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше»

Как функционирует датчик тока

Работа данного элемента включает следующие этапы:

Измерение нагрузки в контролируемой схеме.
Сравнение полученного значения с эталонным, которое программируется в процессе настройки.
Фиксация полученного результата (может быть выполнена в цифровом или аналогом виде).
Передача данных на панель управления.

Для выполнения указанных функций (в частности, реализации высокой точности измерений) к элементам детектора предъявляются следующие требования:

Допустимое падение напряжения на шунтирующем резисторе должно быть не более 120…130 мВ;
Температурная погрешность не может быть выше 0.05 %/°С и не изменяться во времени работы;
В функциональном диапазоне значений характеристики сопротивления резисторов должны быть линейными;
Способ пайки токочувствительных резисторов на плату не может увеличивать общее сопротивление схемы подключения.

Монтажные схемы устройств, которые предназначены для контроля цепей постоянного и переменного тока представлены соответственно на рисунках.

Почему необходимы датчики тока

Датчиками называют блоки, задача которых измерить некоторый параметр, а потом, сравнив его с эталонным для данной технической системы значением, подать соответствующий сигнал на исполнительный элемент схемы. Поскольку большинство систем используют электродвигатели, то наиболее распространёнными типами являются датчики тока и напряжения (общий вид последнего представлен на следующем рисунке).

Широкое внедрение таких устройств обусловлено развитием сенсорных методов управления, когда исходный сигнал — электрический или оптический — преобразуется в необходимые параметры управления.

По сравнению в другими управляющими технологиями (например, контакторного контроля) датчики обеспечивают следующие преимущества:

Компактность.
Безопасность в применении.
Высокую точность.
Экологичность.

Малые размеры и вес часто позволяют изготавливать многофункциональные датчики, например, такие, которые могут контролировать несколько параметров цепи. Таковыми являются современные датчики тока и напряжения.

В состав таких детекторов входят:

Контактные группы входа;
Контактные группы выхода;
Шунтирующий резистор;
Усилитель сигнала;
Несущая плата;
Блок питания.

Идея того, что устройства можно подключать к уже имеющейся сети, не выдерживает проверку временем, ибо часто в экстремальных ситуациях (пожар, взрыв, землетрясение) именно системы встроенного электроснабжения первыми выходят из строя.

Детекторы подразделяют на активные и пассивные. Первые не только передают конечный сигнал на управляющий элемент, но и управляют его действием.

Схема

Понятно, что при маленьком значении сопротивления
Rsense будет падать и маленькое напряжение, а нам его еще и измерять, причем мы хотим получить диапазон от нуля то VCC (в данном случае от 0 В до 3.3 В), чтобы использовать все 12 разрядов внутреннего АЦП STM32.

В общем надо усилить сигнал в N раз. Применяем схему дифференциального (разностного, вычитающего) усилителя на операционном усилителе (питание однополярное).

Таким образом нам удастся усилить маленькое напряжение на
Rsense, а напряжение на выходе будет определятся соотношениями сопротивления резисторов, при R1 = R3, R2 = R4:

U1 — напряжение на инвертирующем входе;

U1 — напряжение на неинвертирующем входе;

R2=R4 — сопротивление резистора;

R1=R3 — сопротивление резистора;

Архивы

АрхивыВыберите месяц Февраль 2022 (2) Январь 2022 (3) Декабрь 2021 (4) Ноябрь 2021 (2) Октябрь 2021 (6) Апрель 2021 (1) Март 2021 (3) Февраль 2021 (2) Январь 2021 (1) Декабрь 2020 (1) Ноябрь 2020 (1) Октябрь 2020 (1) Сентябрь 2020 (2) Июль 2020 (2) Июнь 2020 (1) Апрель 2020 (1) Март 2020 (3) Февраль 2020 (2) Декабрь 2019 (2) Октябрь 2019 (3) Сентябрь 2019 (3) Август 2019 (4) Июнь 2019 (4) Февраль 2019 (2) Январь 2019 (2) Декабрь 2018 (2) Ноябрь 2018 (2) Октябрь 2018 (3) Сентябрь 2018 (2) Август 2018 (3) Июль 2018 (2) Апрель 2018 (2) Март 2018 (1) Февраль 2018 (2) Январь 2018 (1) Декабрь 2017 (2) Ноябрь 2017 (2) Октябрь 2017 (2) Сентябрь 2017 (4) Август 2017 (5) Июль 2017 (1) Июнь 2017 (3) Май 2017 (1) Апрель 2017 (6) Февраль 2017 (2) Январь 2017 (2) Декабрь 2016 (3) Октябрь 2016 (1) Сентябрь 2016 (2) Август 2016 (1) Июль 2016 (9) Июнь 2016 (3) Апрель 2016 (5) Март 2016 (1) Февраль 2016 (3) Январь 2016 (3) Декабрь 2015 (3) Ноябрь 2015 (4) Октябрь 2015 (6) Сентябрь 2015 (5) Август 2015 (1) Июль 2015 (1) Июнь 2015 (3) Май 2015 (3) Апрель 2015 (3) Март 2015 (2) Январь 2015 (4) Декабрь 2014 (9) Ноябрь 2014 (4) Октябрь 2014 (4) Сентябрь 2014 (7) Август 2014 (3) Июль 2014 (2) Июнь 2014 (6) Май 2014 (4) Апрель 2014 (2) Март 2014 (2) Февраль 2014 (5) Январь 2014 (4) Декабрь 2013 (7) Ноябрь 2013 (6) Октябрь 2013 (7) Сентябрь 2013 (8) Август 2013 (2) Июль 2013 (1) Июнь 2013 (2) Май 2013 (4) Апрель 2013 (7) Март 2013 (7) Февраль 2013 (7) Январь 2013 (11) Декабрь 2012 (7) Ноябрь 2012 (5) Октябрь 2012 (2) Сентябрь 2012 (10) Август 2012 (14) Июль 2012 (5) Июнь 2012 (21) Май 2012 (13) Апрель 2012 (4) Февраль 2012 (6) Январь 2012 (6) Декабрь 2011 (2) Ноябрь 2011 (9) Октябрь 2011 (14) Сентябрь 2011 (22) Август 2011 (1) Июль 2011 (5)

Датчики переменного и постоянного тока

Токовые трансформаторы с неразъемным сердечником

В системах измерения мощности, как правило, используются бесконтактные сенсоры тока, поскольку резистивные шунты создают потери мощности, а также проблемы с точки зрения установки и безопасности. В традиционных неразъемных датчиках тока применен принцип трансформатора, то есть они содержат первичную и вторичную обмотки, имеющие магнитную связь посредством сердечника. Измеряемый ток индуцирует магнитное поле в сердечнике, которое генерирует ток во вторичной обмотке, его величина пропорциональна первичному току, деленному на число витков вторичной обмотки. Подобные стандартные трансформаторы тока предназначены для измерения переменного синусоидального тока частотой 50/60 Гц. Эта хорошо известная технология широко доступна благодаря использованию традиционных материалов и производственных процессов.

Стандартные трансформаторы тока предлагают экономически эффективное и достаточно точное решение для применения в счетчиках электроэнергии, используемых в новом оборудовании и зданиях. Однако они не пригодны для многочисленных приложений, связанных с энергетическим мониторингом существующих промышленных установок и машин, где для этого было бы необходимо выключать питание и отсоединять кабели для монтажа неразъемных датчиков во всех местах, где они могут использоваться. Установка системы учета электроэнергии в целом невозможна, запредельно дорога или даже опасна, если она требует прерывания процесса даже на короткое время (например, остановка производственной линии, отключение питания телекоммуникационных станций, оборудования АЭС и т. д.).

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн).

Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%.

По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Планарные датчики для слабых и сильных токов

Для использования планарных датчиков в широком диапазоне контролируемых токов выпускается несколько исполнений микросхем с разной величиной концентраторов магнитного поля. На рисунке 3 показано примерное соотношение размеров концентраторов у вариантов микросхем для сравнительно слабых токов (для малой напряженности магнитного поля) – LF, для больших токов и, соответственно, сильных полей – HF, и для очень сильных полей – VHF. У микросхем, оптимизированных для работы в слабых магнитных полях, интегрированный концентратор собирает поток с большего объема пространства, что обеспечивает наибольшую чувствительность этих датчиков. При малых размерах концентраторов (и одинаковых для всех исполнений свойствах полупроводникового чипа) чувствительность получается меньше. На рисунке 4 показаны диапазоны программирования чувствительности у разных исполнений микросхем. По тем же причинам у микросхем, оптимизированных для работы в слабых магнитных полях, магнитное насыщение концентратора наступает при меньшей напряженности внешнего магнитного поля. Микросхемы с меньшими размерами концентраторов сохраняют достаточно высокую линейность отклика даже в сравнительно сильных внешних полях (рисунок 5).

Рис. 4. Диапазоны программирования чувствительности микросхем для планарных датчиков тока

Рис. 5. Рабочие диапазоны (по величине магнитной индукции внешнего поля) для различныхопций микросхем планарных датчиков

Источник: ledsshop.ru