Das Erfassen eines variablen Stromflusses ist häufig eine Hauptanforderung Elektroniksysteme und die Strategien dazu sind eine Zusammenstellung der Anwendungen selbst. Ein Sensor ist eine Einheit, die ein physikalisches Phänomen bestimmen und dieses berechnen kann. Mit anderen Worten, er liefert eine messbare Demonstration des Wunders auf einer bestimmten Skala oder in einem bestimmten Bereich. Ein Stromsensor ist ein Gerät, das elektrischen Strom in einem Kabel oder einem System erkennt, ob er hoch oder niedrig ist, und einen entsprechenden Indikator erstellt. Es kann dann verwendet werden, um den gemessenen Strom in einem Amperemeter darzustellen, oder kann zur weiteren Klassifizierung in einem Datenerfassungssystem archiviert werden oder kann zu Steuerzwecken verwendet werden. Der Stromsensor ist „störend“, da einige Sensoren eingebaut sind, was zu einer Systemleistung führen kann.
Es gibt eine Vielzahl von Stromsensoren zur Überwachung des Wechsel- oder Gleichstroms, und ihre Messung ist in vielen Anwendungen erforderlich, sei es in Industrie-, Automobil- oder Haushaltsbereichen.
Prinzip:
Der Stromsensor ist ein Gerät, das Strom erfasst und umwandelt, um eine Ausgangsspannung zu erhalten, die direkt proportional zum Strom im vorgesehenen Pfad ist. Wenn Strom durch den Stromkreis fließt, fällt eine Spannung über den Pfad ab, auf dem der Strom fließt. Außerdem wird in der Nähe des stromführenden Leiters ein Magnetfeld erzeugt. Diese obigen Phänomene werden in der aktuellen Sensorentwurfstechnik verwendet.
Stromerfassungselement - Messwiderstand:
Die Stromerfassung bezieht sich auf die Erzeugung des Spannungssignals, das sich auf den in der Schaltung fließenden Strom bezieht. Eine herkömmliche Art der Stromerfassung besteht darin, einen Widerstand in den zu empfindlichen Strompfad einzufügen. Dann können wir den erfassten Widerstand irgendwo in Reihe mit der Schaltung schalten, die er möglicherweise lädt oder schaltet. Daher sind Stromerfassungsgeräte als Strom-Spannungs-Wandler zu betrachten.
Faktoren, von denen die Funktion des Sensorelements abhängt
- Die Werte müssen niedrig gehalten werden, um Leistungsverluste zu minimieren:
Die aktuell erfassten Werte hängen normalerweise von der Schwellenspannung der Schaltung ab, deren Betrieb vollständig auf den erfassten Strominformationen basiert.
- Um die Genauigkeit zu erhöhen, müssen wir den Niedertemperaturkoeffizienten berücksichtigen:
Die Temperatur ist der Hauptkoeffizient des Widerstands in Bezug auf die Genauigkeit. Ein Widerstand mit einem Temperaturkoeffizientenwiderstand nahe Null im gesamten Betrieb, der verwendet werden sollte. Die Leistungsreduzierungskurve liefert zulässige Leistung bei verschiedenen Temperaturen. Die Spitzenleistung ist jedoch eine Funktion der Energie, daher sollte die Energiebewertungskurve berücksichtigt werden
Vor- und Nachteile von Stromerfassungswiderständen bestehen aus
Vorteile:
- Die Kosten sind im Vergleich zu anderen Geräten sehr gering.
- Ungenauigkeit in hohen Dimensionen
- Berechenbarer Strombereich von sehr niedrig bis mittel
- Fähigkeit zur Bestimmung von Gleich- oder Wechselstrom
Nachteile:
- Führt zusätzlichen Widerstand in den gemessenen Schaltungspfad ein, was den Ausgangswiderstand der Quelle erhöhen und zu einem unerwünschten Belastungseffekt führen kann.
- Die Leistung geht aufgrund der Richtung der Verlustleistung verloren. Folglich werden Stromerfassungswiderstände außerhalb der Niedrig- und Mittelstromerfassungsanwendungen selten verwendet.
Zwei Methoden der Stromerfassung:
1. Gleichstrommessung:
Die Gleichstrommessung hängt vom Ohmschen Gesetz ab. Durch Anordnen eines Nebenschlusswiderstands an die Systemlast wird über dem Nebenschlusswiderstand eine Spannung erzeugt, die proportional zum Systemlaststrom ist. Die Spannung über dem Shunt könnte durch Differenzverstärker gemessen werden, beispielsweise Strom-Shunt-Verstärker, Operationsverstärker oder Differenzverstärker. Es wird typischerweise für Lastströme implementiert<100A.
zwei. Indirekte Stromerfassung:
Die indirekte Stromerfassung hängt von den Gesetzen von Ampere und Faraday ab. Durch Anlegen einer Schleife um einen stromführenden Leiter wird über der Schleife eine Spannung induziert, die proportional zum Strom ist. Diese Art der Erfassungsmethode wird für Lastströme von 100 bis 1000 A verwendet.
Low-Side-Stromerfassung:
Es ist eine niedrige Gleichtakt-Eingangsspannung. Die Low-Side-Stromerfassung verbindet den Erfassungswiderstand zwischen Last und Masse. Dies ist wünschenswert, da die Gleichtaktspannung nahe der Erde liegt, was die Verwendung von Eingangs- / Ausgangs-Operationsverstärkern mit einer Versorgung von Schiene zu Schiene berücksichtigt. Die Last wird an die einzelne Versorgung abgegeben und der Widerstand ist geerdet. Die Nachteile der Low-Side-Erfassung sind Störungen des Erdpotentials der Systemlast und die Unfähigkeit, Lastkurzschlüsse zu erkennen.
High Side Current Sensing:
Die High-Side-Stromerfassung verbindet den Erfassungswiderstand zwischen Stromversorgung und Last.
High-Side-Sensing ist wünschenswert, da es den von der Versorgung gelieferten Strom direkt überwacht, wodurch die Identifizierung von Lastkurzschlüssen berücksichtigt wird. Der Test besteht darin, dass der Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich des Verstärkers die Versorgungsspannung der Last aufweisen muss. Schließlich wird der Ausgang über das stromgesteuerte Gerät gemessen und die Last geerdet. Die folgende Abbildung zeigt die Stromkurve auf der Primär- und Sekundärseite:
Stromwandler (CT):
Stromwandler (CT) ist ein Transformator, mit dem elektrische Ströme gemessen werden. CT ist der bekannteste Sensor für die heutigen Hochstrom-Festkörper-Energiezähler. Es kann bis zu extrem hohem Strom messen und verbraucht wenig Strom. Es ist auch sehr nützlich beim Messen oder Überwachung von Hochstrom-, Hochspannungs- und Hochleistungskreisen . Diese werden in Stromversorgungssystemen aller Art verwendet, wie z. B. Netzteilen, Motorsteuerungen und Lichtsteuerungen.
Stromwandler:
Diese Sensoren liefern wichtige Informationen für die Systemsteuerung und -sicherheit. Und erzeugen Sie ein Ausgangssignal proportional zum gemessenen Strom.
Eigenschaften des Stromwandlers:
Eigenschaften des Stromwandlers:- Misst nur Wechselstrom
- Elektrische Isolation
- Keine Stromversorgung
- Niedrigere Kosten
Diese Sensoren werden heutzutage in fast allen Branchen aufgrund ihrer umfangreichen Anwendungen und der Art der Ausgabe, die sie steuern und für verschiedene Anwendungen verwendet werden können, weit verbreitet eingesetzt.
Strommessung Der Spannungsabfall proportional zum Laststrom über einen Widerstand von 10R wird genommen und um a erhöht Stromwandler (CT), um einen Brückengleichrichter zu speisen, um pulsierenden Gleichstrom zu erzeugen, damit der Komparator eine Stromerfassung entwickelt. Der Komparator erzeugt die Nulldurchgangsimpulse aus einem pulsierenden Gleichstrom.
Anwendungen des Stromsensors:
- Stromsensor mit offenem Regelkreis unter Verwendung von TLE4998S.
- Stromsensor mit TLE4998S im Bereichsauswahlmodus.
Fotokredit
