Малогабаритный датчик переменного тока

Малогабаритный датчик переменного тока

Для обустройства электроснабжения гаража очень удобно знать ток, который потребляется тем или иным устройством, включаемым в эту сеть. Спектр этих устройств достаточно широк и увеличивается постоянно.: дрель, точило, болгарка, нагреватели, сварочные аппараты , ЗУ, промышленный фен, да и много ещё чего….

Для измерения переменного тока, как известно, в качестве собственно токового датчика, как правило, применяют трансформатор тока. Этот трансформатор, в общем похож на обычный понижающий, включенный как бы «наоборот», т.е. его первичная обмотка –это один или несколько витков (или шина) пропущенные через сердечник – магнитопровод, а вторичная представляет собой катушку с большим количеством витков тонкого провода, располагаемую на этом же магнитопроводе (рис1).

Однако, промышленные трансформаторы тока достаточно дороги, громоздки и зачастую рассчитаны на измерение сотен ампер. Трансформатор тока, рассчитанный на диапазон бытовой сети, встретишь в продаже нечасто. Именно по этой причине родилась идея использовать для этой цели электромагнитное реле постоянного/переменного тока, без какого либо использования контактной группы такого реле. В самом деле, любое реле уже содержит катушку с большим количеством витков тонкого провода и единственное, что необходимо для превращения его в трансформатор – это обеспечить вокруг катушки наличие магнитопровода с минимумом воздушных зазоров. Кроме этого, конечно, для такой конструкции необходимо достаточно места , чтобы пропустить первичную обмотку, представляющую вводную сеть.На снимке показан такой датчик, изготовленный из реле типа РЭС22 на 24 В постоянного тока . Это реле содержит обмотку сопротивлением примерно 650 ом. Скорее всего, подобное применение могут найти и многие реле других типов и в том числе остатки неисправных магнитных пускателей и т.п. Для обеспечения магнитопровода якорь реле механически блокируется при максимальном сближении с сердечником. Реле, как бы постоянно находится в сработке. Далее, вокруг катушки делается виток первичной обмотки ( на снимке это тройной провод синего цвета ).

Собственно, на этом датчик тока готов, без лишней суеты с наматыванием провода на катушку. Конечно, данное устройство трудно считать полноправным трансформатором и ввиду незначительной площади поперечного сечения вновь полученного магнитопровода и, возможно, ввиду отличия характеристики его намагничивания от идеальной. Однако все это оказывается менее важно ввиду того, что мощность такого «трансформатора» нам нужна минимальна и необходима лишь для того, чтобы обеспечить пропорциональное (желательно линейное ) отклонение стрелочного индикатора магнитоэлектрической системы в зависимости от тока в первичной обмотке.

Возможная схема сопряжения датчика тока с таким индикатором изображена на схеме (рис.2). Она довольно проста и напоминает схему детекторного приемника. Выпрямительный диод (Д9Б) – германиевый и выбран ввиду малости падения на нем напряжения (около 0,3 В). От этого параметра диода будет зависеть порог минимального значения тока, который способен определить данный датчик. В этой связи, для этого лучше использовать так называемые детекторные диоды с малым падением напряжения, например ГД507 и подобные. Пара кремниевых диодов кд521в установлена в целях защиты стрелочного прибора от перегрузки, которая возможна при значительных бросках тока, вызванных, например, коротким замыканием внутри сети, включением мощных трансформаторов или сварочника. Это весьма обычный в таких случаях прием. Следует заметить, ч то такая простейшая схема имеет тот недостаток что абсолютно может не «увидеть» нагрузку в виде тока одной полярности, как например, нагреватель или ТЭН, подключенный через выпрямительный диод . В этих случаях применяют несколько «усложненную» схему, например, в виде выпрямителя с удвоением напряжения (рис.3).

Одна микросхема для создания любого датчика тока

Измерить ток высоковольтного источника питания? Или ток, потребляемый стартером автомобиля? Или ток с ветрогенератора? Все это можно сделать бесконтактно с помощью одной микросхемы.

Melexis делает следующий шаг в создании экологичных решений, открывая новые возможности для бесконтактного измерения тока в приложениях возобновляемых источников энергии, гибридных электромобилей (HEV) и электромобилей (EV). MLX91206 является программируемым монолитным датчиком, основанным на технологии Triaxis™ Hall. MLX91206 позволяет пользователю построить небольшие экономичные сенсорные решения с малым временем отклика. Чип непосредственно контролирует ток, протекающий во внешнем проводнике, например, шине или дорожке печатной платы.

Бесконтактный датчик тока MLX91206 состоит из КМОП интегральной схемы Холла с тонким слоем ферромагнитной структуры на его поверхности. Интегрированный ферромагнитный слой (IMC) используется в качестве концентратора магнитного потока, обеспечивая его высокое усиление и более высокое отношение сигнал-шум датчика. Датчик особенно подходит для измерения постоянного и/ или переменного тока до 90 кГц с омической изоляцией, характеризуется очень малыми вносимыми потерями, малым временем отклика, небольшим размером корпуса и простотой сборки.

MLX91206 удовлетворяет спрос на широкое использование электроники в автомобильной промышленности, возобновляемых источниках преобразования энергии (солнечная и ветряная), источниках питания, управления двигателем и защите от перегрузки.

Области применения:

  • измерение потребляемого тока в батарейном питании;
  • преобразователи солнечной энергии;
  • автомобильные инверторы в гибридных автомобилях и др.

MLX91206 имеет защиту от перенапряжения и защиту от обратного напряжения и может быть использован в качестве автономного датчика тока, подключенного напрямую к кабелю.

MLX91206 измеряет ток путем преобразования магнитного поля, создаваемого протекающими через проводник токами, в напряжение, которое пропорционально полю. MLX91206 не имеет верхнего предела измеряемого уровня тока, потому что выходной уровень зависит от размера проводника и расстояния от датчика.

Отличительные особенности:

  • программируемый высокоскоростной датчик тока;
  • концентратор магнитного поля, обеспечивающий высокое отношение сигнал/ шум;
  • защита от перенапряжения и переполюсовки;
  • бессвинцовые компоненты для бессвинцовой пайки, MSL3;
  • быстрый аналоговый выход (разрешение ЦАП 12 бит);
  • программируемый переключатель;
  • выход термометра;
  • ШИМ выход (разрешение АЦП 12 бит);
  • 17-битный номер ID;
  • диагностика неисправной дорожки;
  • быстрое время отклика;
  • огромная полоса пропускания DC – 90 кГц.

Как датчик работает :

MLX91206 представляет собой монолитный датчик, выполненный на базе технологии Triais ® Hall. Традиционная планарная Hall технология чувствительна к плотности потока, приложенного перпендикулярно к поверхности ИС. Датчик тока IMC-Hall ® чувствителен к плотности потока, приложенного параллельно поверхности IC. Это достигается за счет интегрированного магнитного концентратора (IMC-Hall ® ), который наносится на CMOS кристалл. Датчик тока IMC-Hall ® может применяться в автомобильной промышленности. Он представляет собой датчик Холла, обеспечивающий выходной сигнал, пропорциональный плотности потока, приложенного по горизонтали, и поэтому подходит для измерения тока. Он идеально подойдет в качестве открытой петли датчика тока для монтажа на печатной плате. Передаточная характеристика MLX91206 является программируемой (смещение, усиление, зажимные уровни, диагностические функции. ). Выход выбирается между аналоговым и ШИМ. Линейный аналоговый выход используется для приложений, требующих быстрого отклика ( Измерение небольших токов до ±2 A

Небольшие токи могут быть измерены с помощью MLX91206 за счет увеличения магнитного поля через катушку вокруг датчика. Чувствительность (выходное напряжение по сравнению с током в катушке) измерения будет зависеть от размера катушки и числа витков. Дополнительная чувствительность и снижение чувствительности к внешним полям можно получить, добавив экран вокруг катушки. Бобина обеспечивает очень высокую диэлектрическую изоляцию, делая MLX91206 подходящим решением для высоковольтных источников питания с относительными малыми токами. Выход должен быть расширен, чтобы получить максимальное напряжение для больших токов с целью получения максимальной точности и разрешения при измерениях.

Читайте также:  Регулируемый стабилизатор напряжения/тока

Рис.1. Решение для низкого тока.

Средние токи до ±30 A

С помощью одного проводника, расположенного на печатной плате, могут быть измерены токи в диапазоне до 30 А. При трассировке печатной платы необходимо учитывать допустимый ток и общую рассеиваемую мощность дорожки. Дорожки на печатной плате должны быть достаточно толстыми и достаточно широкими, чтобы непрерывно обрабатывать средний ток. Дифференциальное выходное напряжение для этой конфигурации может быть аппроксимировано следующим уравнением:

Для тока 30 А, на выходе будет примерно 1050 мВ.

Рис.2. Решение для средних величин тока.

Измерение больших токов до ±600 A

Другим методом измерения больших токов на печатных платах является использование толстых медных дорожек, способных проводить ток на противоположной стороне печатной платы. MLX91206 должны быть расположены близко к центру проводника, однако, так как проводник очень широкий, выход менее чувствителен к расположению на плате. Эта конфигурация также имеет меньшую чувствительность в зависимости от расстояния и ширины проводника.

Рис.3. Решение для больших величин тока.

О компании melexis

Созданная более десяти лет, компания Melexis разрабатывает и производит продукцию для автомобильной промышленности, предлагая множество интегральных датчиков, ASSPs и СБИС. Решения Melexis чрезвычайно надежны и отвечают высоким стандартам качества, необходимым в автомобильных применениях.

Производитель: NV Melexis SA
Наименование
Производитель
ОписаниеКорпус/
Изображение
Цена, руб.Наличие
Поиск
предложений
Поиск
предложений
Выбрать
условия
поставки

90kHz Линейность: ±0.5% Точность: ±0.1% Напряжение питания: 4.5 V

5.5 V Время отклика: 8µs Потребляемый ток: 12mA Рабочая температура: -40°C

352,00 ₽ от 8 шт. 299,00 ₽ от 24 шт. 293,00 ₽ от 49 шт. 287,00 ₽Выбрать
условия
поставки
Связаться с нами:

Москва, Новохохловская ул. д. 23, стр. 1, БП Ринг Парк
Телефоны: +7 (495) 221-78-04

ACS712 датчики тока


Современные датчики тока подразделяются на следующие типы:
— резистивные датчики (токовые шунты);
— датчики тока на эффекте Холла;
— трансформаторы тока;
— волоконно-оптические датчики тока (ВОДТ) на эффекте Фарадея;
— пояс Роговского;
— токовые клещи
Каждый обладает своими достоинствами и недостатками, которые и ограничивают сферу его применения.

Токоизмерительные резисторыТрансформаторы токаДатчики Холла
Измеряемый токПостоянныйПеременныйПостоянный и переменный
Диапазон измеряемого токаДо 20 АДо 1000АДо 1000А
Погрешность измерений1%5%10%
Гальваническая развязканетестьесть
Вносимые потериестьестьНет
Частотный диапазон100 кГц50/60/400 Гц200 кГц
Относительная стоимостьнизкаявысокаясредняя
Требуют внешний источник питаниянетнетда

Главным недостатком резистивного датчика тока является необходимость подключать датчик непосредственно в цепь измерения. Главным недостатком трансформатора тока является измерение только переменных токов промышленной частоты. Датчик тока на основе эффекта Холла обладает рядом преимуществ, которые заключаются в возможности измерения как постоянных, так и переменных токов, и малых размерах. К их главным достоинствам следует отнести отсутствие вносимых с систему потерь мощности, широкий диапазон частот. Недостатком является необходимость внешнего источника питания и зависимость от температуры.

Датчики тока Allegro Microsystems

Компания Allegro Microsystems специализируется на разработке и производстве аналого-цифровых силовых микросхем и датчиков тока на основе эффекта Холла. Для диапазона 5-200 А предлагаются интеллектуальные микросхемы, а для диапазона до 1000 А и выше – линейные микросхемы с дистанционным измерением тока. Датчики работают в расширенном диапазоне температур, что позволяет использовать их в жестких условиях эксплуатации.
Основными областями применения являются системы автомобильной и силовой электроники, промышленная автоматика, аппаратура общего применения.

Принцип работы

Датчики состоят из очень точного линейного датчика Холла, интегрированного на кристалл микросхемы, и медного проводника, размещенного близко к кристаллу. Электрический ток, протекая через проводник, создает магнитное поле, которое фиксируется датчиком Холла и преобразуется в напряжение, пропорциональное значению входного тока.

Корпуса датчиков

Для производства датчиков на 5-200 А применяется flip chip технология, которая предоставляет ряд значительных преимуществ для разработчика:
— повышенная чувствительность, датчик Холла расположен очень близко к проводнику тока
— высокая гальваническая изоляция, до 3600 В rms в течение 60 секунд
— низкое сопротивление первичной цепи, менее 1 мОм, снижение потерь мощности
— стандартные корпуса для поверхностного монтажа.

Датчики на диапазон 50-200 А выпускаются в корпусе собственной разработки – СВ. Этот корпус включает медный проводник и аналоговый датчик Холла и позволяет измерять постоянный ток до 200 А и импульсный до 1200 А. Датчики калибруются при производстве, выдерживают напряжение пробоя до 4800 В rms в течение 60 секунд, обеспечивают изоляцию до 700 В и усиленную изоляцию до 4500 В. Сопротивление проводника составляет 100 мОм, поэтому микросхемы имеют сверхнизкую потерю мощности при измерении максимального тока.

Термокомпенсация

В датчиках тока используется запатентованная технология цифровой термокомпенсации, которая позволяет значительно улучшить как погрешность чувствительности и выходного напряжения в рабочей точке. Оба параметра измеряются на этапе финального тестирования в двух режимах: при комнатной температуре и при 85…150°С. Эти данные хранятся в EEPROM памяти. В результате датчики Allegro имеют суммарную погрешность ±1% в диапазоне 25…150°С. Такая калибровка на последней стадии производства устраняет необходимость в температурной калибровке после монтажа на печатную плату.

Применение датчиков тока в электроприводе

Датчики тока Allegro могут применяться в нескольких узлах электропривода благодаря наличию гальванической развязки и хорошим параметрам скорости dV/dt.
Они могу использоваться для измерения постоянного тока шины (1), тока фазы (2) или на тока нижнего уровня.

Гальваническая изоляция позволяет использовать датчики Allegro для измерения тока фазы двигателя напрямую. Это упрощает блок управления и уменьшает шумы. Датчики ACS710, ACS711 и ACS716 имеют выходы ошибки, которые можно использовать для обнаружения короткого замыкания или других явлений, вызванных высоким током.
Основные датчики тока для электропривода:

ACS710Датчик тока 5В, 120 кГц с выходом ошибки, изоляция 3 кВ
ACS716Датчик тока 3,3В, 120 кГц с выходом ошибки, изоляция 3 кВ
ACS722Датчик тока 3,3В, 80 кГц с термокомпенсацией
ACS723Датчик тока 5В, 80 кГц с термокомпенсацией
ACS726Датчик тока с дифференциальным выходом с термокомпенсацией
ACS711Датчик тока эконом-класса для измерения выходного тока плеча

Датчики тока в усилителях мощности

Правильное управление усилителем мощности в базовой станции или портативном радиоприемнике – основа для правильного компромисса между выходной мощностью и КПД.
Ток смещения – это ключевой параметр для контроля на большинстве выходных каскадов, поэтому компания Allegro предлагает несколько датчиков тока для решения данной задачи.

ACS711Датчик тока 100 кГц в корпусе QFN/SOIC
ACS712Датчик тока 80 кГц в корпусе SOIC

Преимущества датчиков тока Allegro

— возможность измерения постоянного тока, переменного тока и их комбинаций;
— малые потери энергии и, как следствие, малое выделение тепла, уменьшенные габариты и возможность контролировать большие токи;
— встроенная гальваническая развязка

Высокая точность, гальваническая изоляция измерительной схемы, термостабильность и малые габариты делают датчики хорошим решением для применения в преобразовательной технике, бытовой, автомобильной и промышленной электронике.

Датчик тока ACS712

Товары

Измерение и контроль протекающего тока являются принципиальным требованием для широкого круга приложений, включая схемы защиты от перегрузки по току, зарядные устройства, импульсные источники питания, программируемые источники тока и пр.

Содержание:

  • Обзор
  • Технические характеристики модуля
  • Подключение
  • Пример использования
  • Часто задаваемые вопросы FAQ

Измерение и контроль протекающего тока являются принципиальным требованием для широкого круга приложений, включая схемы защиты от перегрузки по току, зарядные устройства, импульсные источники питания, программируемые источники тока и пр. Один из простейших методов измерения тока –использование резистора с малым сопротивлением, – шунта между нагрузкой и общим проводом, падение напряжения на котором пропорционально протекающему току. Несмотря на то, что данный метод очень прост в реализации, точность измерений оставляет желать лучшего, т.к. сопротивление шунта зависит от температуры, которая не является постоянной. Кроме того, такой метод не позволяет организовать гальваническую развязку между нагрузкой и измерителем тока, что очень важно в приложениях, где нагрузка питается высоким напряжением. Датчик тока ACS712 основан на эффекте Холла, суть которого в следующем: если проводник с током помещён в магнитное поле, на его краях возникает ЭДС, направленная перпендикулярно к направлению тока и направлению магнитного поля (рисунок 1).

Рисунок 1. Эффект Холла.

Датчик тока ACS712 состоит из датчика Холла и медного проводника. Протекающий через медный проводник ток создает магнитное поле, которое воспринимается элементом Холла. Магнитное поле линейно зависит от силы тока. ACS712 датчик построен на эффекте Холла и имеет линейную зависимость измеряемого тока и выходного сигнального напряжения. Уровень выходного напряжения сенсора пропорционально зависит от измеряемого тока. Диапазон измерения от −5 А до 5 A. Чувствительность — 185 мВ/А. При отсутствии тока выходное напряжение будет равняться половине напряжения питания. Датчики ACS712 и ACS713 питаются от +5В и имеют выход по напряжению. При токе равном нулю напряжение на выходе для ACS712 равно 2,5В и отклоняется в или ближе к нулю или ближе к напряжению питания — зависит от направления протекания тока. ACS712 обеспечивает экономное и прецизионное решение для измерения AC и DC тока в промышленных, автомобильных, коммерческих системах и системах связи. Корпус устройства обеспечивает удобную реализацию для пользователя. Устройство состоит из прецизионного линейного датчика тока на базе эффекта Холла с медным проводником на нижней части. Прикладываемый к медному проводнику ток создает, улавливаемое датчиком, магнитное поле, которое преобразуется в пропорциональное напряжение. Точность устройства оптимизирована за счет непосредственной близости от магнитного сигнала к датчику. Напряжение обеспечивается BiCMOS Hall микросхемой с низким смещением и заводскими настройками точности.

Технические характеристики ACS712

  • ACS712 работает с постоянным и переменным током;
  • Чувствительность датчиков:
  • ACS712 5А: 185 мВ/А;
  • ACS712 20А: 100 мВ/А;
  • ACS712 30А: 66 мВ/А;
  • ACS713 20А: 185 мВ/А;
  • ACS713 30А: 133 мВ/А.
  • Напряжение питания +5,0 В;
  • Ток потребления не превышает 11мА;
  • Сопротивление токовой шины 1,2 мОм;
  • Температура эксплуатации -40°C…+85°C;
  • Размер 31мм х 13мм.

Подключение датчик тока ACS712 к плате Arduino

Для подключения ACS712 к плате Arduino используют 3 провода:

  • VCC – питание (опорное напряжение 5В);
  • GND – земля;
  • OUT – сигнальный (подключается к аналоговому выводу контроллера Arduino).

Для измерения тока датчик подключается в разрыв цепи между источником питания и нагрузкой. Схема подключения к плате Arduino показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Подключение датчика тока ACS712 к плате Arduino.

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 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).

Рисунок 3. Подключение хоппера выдачи монет к источнику питания 12В.

Рисунок 4. Измерение силы тока при подключении хоппера выдачи монет к источнику питания 12В.

Рисунок 5. Подключение двигателя для вендингового аппарата к источнику питания 12В.

Рисунок 6. Измерение силы тока при подключении двигателя для вендингового аппарата к источнику питания 12В.

В листинге 2 представлен скетч для измерения переменного тока.

Датчики АО «НИИЭМ» как средства контроля и измерения постоянных и переменных токов, напряжений и активной мощности

Отделение датчиков первичных физических величин было создано в АО «НИИЭМ» (г. Истра Московской области) почти четверть века тому назад. За это время специалистами фирмы разработано и запущено в производство около 400 модификаций современных датчиков измерения постоянного и переменного токов, напряжений и датчиков активной мощности. Эти устройства представляют собой автономные модули, которые в процессе измерений обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных цепей. Данное свойство, а также малые габаритные размеры, возможность крепежа на печатную плату или DIN-рейку, простота в обращении и многое другое позволяют использовать датчики вместо широко применяемых, но морально устаревших токовых шунтов, магнитных усилителей и трансформаторов тока. Дополнительными преимуществами датчиков являются малое энергопотребление, работа в широком температурном диапазоне, высокая чувствительность и хорошее по сравнению с зарубежными аналогами соотношение цены и качества.

Принцип работы всех датчиков основан на бесконтактном измерении силы протекающего по шине тока с помощью одного или нескольких датчиков Холла, помещенных в зазор магнитопровода. Ток, протекающий по шине через отверстие магнитопровода, создает в последнем магнитное поле, величину, форму и направление которого фиксируют датчики Холла. Современная электроника позволяет обработать полученный сигнал и обеспечить потребителям необходимый вид выходного сигнала с датчика: мгновенное значение измеряемого тока, действующее, средневыпрямленное или стандартизированное значение 0?20 или 4?20 мА.

Далее представлены основные типы и характеристики разработанных датчиков, которые используются как средство измерения и включены в Госреестр средств измерений РФ.

Рис. 1. Общий вид датчиков тока ДТХ (а) и датчиков напряжения ДНХ (б) для монтажа на печатную плату

Датчики для монтажа на печатную плату

Серии датчиков измерения тока ДТХ (рис. 1а) и датчиков напряжения ДНХ (рис. 1б) разработаны и включены в Госреестр одними из первых. Потребителей привлекают малые размеры этих приборов, широкий температурный диапазон от –60 до +80 °С и возможность измерения постоянных и переменных токов до 200 А и напряжений до 1000 В. Выходные контакты у датчиков организованы в виде ножек со стандартным шагом 2,5 мм, которые впаиваются в металлизированные отверстия печатной платы. Диаметр отверстия под токовую шину составляет 10 мм, в датчиках напряжения ДНХ входные клеммы изготовлены в виде винтовых соединений. Масса датчиков тока и напряжения составляет соответственно 70 и 100 г.

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.

Разъемные датчики тока

Разъемные датчики являются модификацией стационарных датчиков тока и в этом качестве также введены в Госреестр СИ РФ. Удобство применения таких приборов заключается в том, что измерения тока можно проводить без демонтажа уже собранных изделий. Для этого достаточно на токовой шине закрепить разъемный датчик. Габариты устройства колеблются от 85?56?35 мм для датчика ДТР-01 (рис. 4а) до 65?110?114 мм ДТР-03 (рис. 4б) или 131?106?66 мм для датчика ДТР-02 (рис. 4в) под плоскую шину 10?82 мм.

Рис. 4. Внешний вид разъемных датчиков: а) ДТР-01; ,б) ДТР-03; в) ДТР-02

Клещи электроизмерительные КЭИ

Разъемными датчиками можно назвать и такое средство измерения, как токовые клещи. Кроме стандартных клещей-мультиметров для разовых измерений постоянных и переменных токов до 600 А (КЭИ-0,6М, рис. 5а) или 1000 А (КЭИ-1,0М, рис. 5б), в АО «НИИЭМ» разработаны клещи больших токов. В частности, в Госреестр включены клещи для измерения токов до 3000 А с диаметром отверстия под токовую шину 90 мм и до 5000 А с диаметром 160 мм (рис. 6). Последняя разработка — это высоковольтные клещи для измерения токов до 1000 А при потенциале на токовой шине до 10 кВ.

Рис. 5. Клещи-мультиметры: а) КЭИ-0,6М и б) КЭИ-1,0М

Рис. 6. Клещи больших токов до 5000 А

Клещи КЭИ-1 (10 кВ), показанные на рис. 7, являются современным средством измерения, снабженным целым рядом функций, делающих их привлекательными для потребителей. Полностью электронные клещи содержат микропроцессор, цифровой свето­диодный индикатор, автономный источник питания. При минимальном токе потребления высоковольтные клещи обеспечивают диапазон измеряемых токов 0?100 и 0?1000 А с основной приведенной погрешностью не более 1%. Клещи поддерживают функцию энергосбережения «Сон», содержат светодиод, который упрощает работу в темное время суток. Для удобства эксплуатации предусмотрены съемные 60-см ручки, а сам прибор легко помещается в специальный носимый заплечный чехол.

Рис. 7. Электронные высоковольтные клещи КЭИ-1 (10кВ)

Высоковольтные электронные клещи КЭИ-1 (10 кВ) также внесены в Госреестр и успешно заменяют аналогичный, но морально устаревший стрелочный прибор Ц-4502.

Датчики измерения активной мощности

Датчики активной мощности серии ДИМ давно уже выпускаются АО «НИИЭМ». Сегодня предприятие предлагает новые измерители активной мощности серии ДИМ-200HV в цепях переменного и постоянного токов (рис. 8). У датчиков ДИМ-200НV входное напряжение увеличено до 800 В, а максимальный входной ток — до 800 А.

Рис. 8. Датчики измерения активной мощности ДИМ-200HV с различными диаметрами отверстия под токовую шину

В конструкцию измерителя активной мощности ДИМ-200НV включен 16-разрядный микроконтроллер, выходные интерфейсы 4?20 мА и RMS-485 с протоколом Моd — bus. Максимальное значение измерителя (шкала) указывается заказчиком. Клиент также выбирает конструкцию корпуса датчика активной мощности с диаметром отверстия под токовую шину 30 мм (ДИМ-200BHV) или 40 мм (ДИМ-200AHV).

Датчик обеспечивает контроль мощностей (шкала) 20–640 кВт, основная приведенная погрешность измерения в диапазоне от 5 до 100% максимальной мощности не превышает 2%.

Датчики тока и трансформаторы тока

Контроль и измерение тока – это принципиальное требование для множества приложений, а также для схем защиты от перегрузок тока, импульсных источников питания, программируемых источников тока, зарядных устройств и др.

Датчики тока

Самый простой способ измерения тока – применить датчик постоянного тока , состоящий из резистора с незначительным сопротивлением, – шунта включенного последовательно с нагрузкой, где падение напряжения будет пропорционально протекающему току.

Этот метод, хотя и самый простой в реализации, требует более точного измерения, так как от непостоянной температуры зависит сопротивление шунта. К тому же этим способом невозможно организовать между измерителем и нагрузкой тока гальваническую развязку, необходимую в приложениях, так как питание нагрузки происходит благодаря высокому напряжению.

Недостатки измерения тока, часто встречающиеся при использовании резисторного шунта:

нагрузка не поступает напрямую на «землю»;

между схемой и нагрузкой измерения нет гальванической развязки;

нелинейность измерений, которая обусловлена из-за температурного дрейфа сопротивления резистора.

Для подобных измерений применяют прецизионный интегральный датчик тока Холла , к примеру, Allegro ACS712 (Рисунок 1). Этот прибор подключается к микроконтроллеру и передает данные о протекающем токе в проводнике. Принцип работы прибора основывается на простом эффекте Холла.

При возникновении магнитного поля на быстро движущиеся электроны начинает оказывать влияние сила Лоренца, которая искривляет путь движения электронов, следствие чего происходит перераспределение зарядов в элементе Холла.

Прибор ACS712 выпускается в SOIC 8-ми выводном корпусе и предназначен для поверхностного монтажа. Микросхема имеет встроенный датчик тока Холла , состоящего из малого напряжения смещения и медного проводника, расположенного на поверхности чипа. Во время протекания тока через этот проводник, создается магнитное поле, которое воспринимается встроенным кристаллом элемента Холла. Встроенная схема формирования сигнала повышает уровень напряжения для возможности измерения внешним АЦП.

На Рисунке 2 изображена схема подключения ACS712 к внешним устройствам. На выводах 1-4 образуется проводящий путь измерения тока, внутреннее сопротивление которого порядка 1.2 МОм. Прочность изоляции пробора составляет 2.1 кВ.

Любой АЦП имеет зависимость точности измерения и стабильности опорного напряжения. В применении микроконтроллерной техники, это напряжение часто выбирается из основного питающего. Поэтому для точных измерений нужно тщательно подходить к выбору источника опорного напряжения.

При подключении датчика тока в микроконтроллер заливается программа, основное тело которой можно видеть на Листинге 1.

void set (void) <
Serial. begin(2400);
>
void loop() <
<
float average = 1;
for (int i = 0; i++; i

Результирующие данные можно передавать через COM -порт или другие доступные интерфейсы.

Трансформаторы тока

В электроустановках переменного напряжения для измерения силы тока применяют токовые трансформаторы.

Основной класс трансформатора тока разделяется на восемь групп:

По назначению (защитные, лабораторные, измерительные и промежуточные);

По принципу установки (наружная, внутренняя установка, встроенные в машины и электрические аппараты, переносные и накладные);

По конструктивным особенностям первичной обмотки трансформатора (одновитковые, многовитковые, шинные);

По типу установки (опорные и проходные);

По исполнению изоляции (бумажно-маслянная, сухая, газонаполненная);

По ступеням трансформации и коэффициент трансформатора тока (одноступенчатые, каскадные), ВАХ характеристики;

По допустимому рабочему напряжению (до 1000 В и выше 1000 В);

Особые трансформаторы тока (пояс Роговского, нулевой последовательности).

Применение трансформатора тока повышает безопасность работы с контрольно-измерительными приборами, так как высоковольтные и низковольтные цепи имеют гальваническую развязку.

Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в цепь измерения. Далее сигнал преобразуется во вторичный ток трансформатора тока . На первичной обмотке чаще всего располагают несколько витков провода большого сечения. Измерительные трансформаторы тока работают совершенно в других условиях, например, в случаях с силовыми трансформаторами. В торичный ток трансформатора тока имеет небольшие значения.

Принцип работы токового трансформатора иллюстрирован на Рисунке 3. Через силовую обмотку протекает ток. Вокруг контура формируется магнитный поток, передающийся через магнитопровод. После пересечения перпендикулярно расположенных обмоток, образуется ЭДС, под влиянием которой возникает вторичный ток трансформатора тока .

Промышленный трансформатор тока имеет подобный вид, как на Рисунке 4.

Подключение трансформатора тока по схеме полной звезды представлено на Рисунке 5. Данная защита реагирует на любые типы короткого замыкания. При КЗ на землю геометрическая сумма токов в реле будет сосредоточена в нулевом проводе. Поэтому реле в нулевом проводе может реагировать на утечки токов и короткое замыкание на землю .

Волоконно-оптические датчики тока

Волоконно-оптические датчики тока работают по принципу эффекта Фарадея. В процессе распространения ли ни й поляризованного света, сквозь оптические неактивные вещества наблюдается искривление угловой плоскости поляризации. Простой пример реализации данного датчика представлен на рисунке 6 .

На Рисунке 7 показан пример реализации системы использования волоконного датчика тока, работающий по протоколу МЭК 61850-9-2LE.

Узнайте условия разработки промышленной электроники, отправив запрос на [email protected]

Время выполнения запроса: 0,00300908088684 секунд.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector