Beskontaktni mjerač struje uradi sam. AC senzor male veličine. Kontakti za spajanje trožilne petlje
Strujni pretvarač je uređaj koji može zamijeniti strujne transformatore i šantove koji se danas koriste. Koristi se za kontrolu i mjerenje, te je odlično inženjersko rješenje. Dizajn uređaja je napravljen u skladu sa savremenim metodama tehničke implementacije opreme i načinima da se osigura svestranost, praktičnost i pouzdanost sistema. Zbog toga su mjerni pretvarači koje je razvio ruski proizvođač svake godine u velikoj potražnji. Raspon mogućih modifikacija zadovoljava potrošače, jer vam omogućava da odaberete najprikladnije rješenje i istovremeno ne preplatite.
Šta je posebno kod strujnih pretvarača?
Glavna karakteristika mjernog pretvarača struje je njegova svestranost. Na ulaz uređaja može se primijeniti i jednosmjerna, i impulsna i naizmjenična struja. Da bi ovu svestranost omogućili, proizvođači su razvili uređaj zasnovan na Hallovom principu. Pretvarač implementira mali krug napravljen na poluvodičima. Uz njegovu pomoć određuje se veličina i smjer magnetskog polja struje primijenjene na ulaz uređaja. Stoga je pretvarač struje s Hallovim efektom jedinstven uređaj visokih performansi i funkcionalnosti.
Uređaj je izrađen u obliku kućišta s rupom kroz koju se prolazi strujni vodič. Napajanje elektronskog kola pretvarača vrši se iz mreže s istosmjernim naponom jednakim 15 volti. Na izlazu uređaja se pojavljuje struja koja se mijenja u vrijednosti, smjeru i vremenu u direktnoj proporciji sa strujom na ulazu. U ovom slučaju, pretvarač za mjerenje struje zasnovan na Hall efektu može se napraviti ne samo s rupom za izlaz strujnih vodiča, već iu obliku uređaja namijenjenog za ugradnju u prekid strujnog kruga.
Konstrukcijske karakteristike mjernih pretvarača struje
Beskontaktni strujni mjerni pretvarač izrađen je sa galvanskom izolacijom između upravljačkog i strujnog kruga. Pretvarač se sastoji od magnetnog kola, kompenzacionog namotaja i Hall uređaja. Kada struja teče kroz gume, indukcija se indukuje u magnetskom kolu, dok Hall uređaj generiše napon koji se menja kako se indukovana indukcija menja. Izlazni signal se dovodi na ulaz elektronskog pojačala, a zatim ide na kompenzacijski namotaj. Kao rezultat, kroz kompenzacijski namotaj teče struja koja je direktno proporcionalna struji na ulazu, dok se oblik primarne struje potpuno ponavlja. U stvari, to je pretvarač struje i napona.
Beskontaktni mjerni pretvarač izmjenične struje
Najčešće potrošači kupuju senzore struje i napona za trofazne mreže naizmjenične struje. Stoga su proizvođači posebno razvili PIT-___-T mjerne pretvarače sa jednostavnijom elektronikom i shodno tome niskom cijenom. Rad uređaja može se odvijati na različitim temperaturama, u frekvencijskom opsegu od 20 do 10 kHz. Istovremeno, potrošači imaju mogućnost da odaberu vrstu izlaznog signala iz pretvarača - napon ili struju. Beskontaktni pretvarači struje se proizvode za ugradnju na okrugle ili ravne sabirnice. Ovo značajno proširuje obim ove opreme i čini je relevantnom u rekonstrukciji trafostanica različitih kapaciteta.
Za uređenje napajanja garaže vrlo je zgodno znati struju koju troši jedan ili drugi uređaj uključen u ovu mrežu. Asortiman ovih uređaja je prilično širok i stalno se povećava: bušilica, šiljilo, brusilica, grijači, aparati za zavarivanje, memorija, industrijski fen za kosu i još mnogo toga....
Za mjerenje naizmjenične struje, kao što je poznato, kao sam strujni senzor, u pravilu se koristi strujni transformator. Ovaj transformator, općenito, sličan je konvencionalnom step-down, uključenom, takoreći, "obrnuto", tj. njegov primarni namotaj je jedan ili više zavoja (ili sabirnica) propuštenih kroz jezgro - magnetsko kolo, a sekundarni je zavojnica s velikim brojem zavoja tanke žice koja se nalazi na istom magnetskom kolu (slika 1).
Međutim, industrijski strujni transformatori su prilično skupi, glomazni i često dizajnirani za mjerenje stotina ampera. Strujni transformator dizajniran za opseg kućne mreže rijetko se viđa u prodaji. Iz tog razloga se rodila ideja da se u tu svrhu koristi elektromagnetski DC/AC relej, bez upotrebe kontaktne grupe takvog releja. Zapravo, svaki relej već sadrži zavojnicu s velikim brojem zavoja tanke žice, a jedino što je potrebno da se pretvori u transformator je osigurati magnetni krug oko zavojnice s minimalnim zračnim prazninama. Osim toga, naravno, ovakav dizajn zahtijeva dovoljno prostora za prolazak primarnog namotaja koji predstavlja ulaznu mrežu.Na slici je prikazan takav senzor napravljen od releja tipa RES22 za 24 V DC. Ovaj relej sadrži namotaj sa otporom od približno 650 oma. Najvjerojatnije, mnoge druge vrste releja, uključujući ostatke neispravnih magnetnih startera, itd., mogu naći slične primjene. Da bi se osiguralo magnetsko kolo, armatura releja je mehanički blokirana pri maksimalnom pristupu jezgru. Čini se da je relej stalno uključen. Zatim se pravi zavoj primarnog namota oko zavojnice (na slici je trostruka plava žica).
Zapravo, na ovom je senzor struje spreman, bez previše muke s namotavanjem žice na zavojnicu. Naravno, teško je ovaj uređaj smatrati punopravnim transformatorom kako s obzirom na malu površinu poprečnog presjeka novodobijenog magnetskog kruga, tako i, moguće, s obzirom na razliku u njegovim karakteristikama magnetizacije od idealnog jedan. Međutim, sve se ovo ispostavlja manje važnim zbog činjenice da nam je potrebna minimalna snaga takvog „transformatora“ i da je neophodna samo da bi se osiguralo proporcionalno (po mogućnosti linearno) odstupanje indikatora pokazivača magnetoelektričnog sistema u zavisnosti od struja u primarnom namotaju.
Mogući krug za uparivanje strujnog senzora sa takvim indikatorom prikazan je na dijagramu (slika 2). Prilično je jednostavan i podsjeća na kolo prijemnika detektora. Ispravljačka dioda (D9B) je germanijumska i izabrana je zbog malog pada napona na njoj (oko 0,3 V). Prag minimalne vrijednosti struje koju ovaj senzor može odrediti ovisit će o ovom parametru diode. U tom smislu, za to je bolje koristiti takozvane detektorske diode s malim padom napona, na primjer, GD507 i slično. Ugrađuje se par silikonskih dioda kd521v kako bi se pokazivački uređaj zaštitio od preopterećenja, što je moguće kod značajnih strujnih udara uzrokovanih, na primjer, kratkim spojem unutar mreže, uključivanjem snažnih transformatora ili zavarivača. Ovo je vrlo uobičajen pristup u takvim slučajevima. Treba napomenuti da tako jednostavan krug ima nedostatak da apsolutno ne može "vidjeti" opterećenje u obliku struje jednog polariteta, kao što je grijač ili grijaći element spojen preko ispravljačke diode. U ovim slučajevima koristi se donekle “komplikovano” kolo, na primjer, u obliku ispravljača za udvostručenje napona (slika 3).
Zdravo svima!
Možda bih se trebao malo predstaviti - ja sam običan elektroinženjer kojeg zanimaju i programiranje i još neke oblasti elektronike: DSP, FPGA, radio komunikacija i neke druge. U posljednje vrijeme sam utonuo u SDR prijemnike. U početku sam želio svoj prvi članak (nadam se ne i posljednji) posvetiti nekoj ozbiljnijoj temi, ali za mnoge će to postati samo štivo i neće biti od koristi. Stoga je odabrana tema visoko specijalizirana i isključivo primjenjiva. Također želim napomenuti da će, vjerojatno, sve članke i pitanja u njima više razmatrati inženjer kola, a ne programer ili bilo tko drugi. Pa - idemo!
Ne tako davno mi je naručeno da dizajniram "Sistem za nadzor napajanja stambene zgrade", kupac gradi seoske kuće, tako da su neki od vas možda već vidjeli moj uređaj. Ovaj uređaj je mjerio struje potrošnje na svakoj ulaznoj fazi i naponu, istovremeno šaljući podatke preko radio kanala na već instalirani Smart Home sistem + mogao je da isključi starter na ulazu u kuću. Ali današnji razgovor neće biti o njemu, već o njegovoj maloj, ali vrlo važnoj komponenti - trenutnom senzoru. I kao što ste već shvatili iz naslova članka, to će biti "beskontaktni" strujni senzori iz Allegro-a - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
Možete vidjeti datasheet, na senzoru o kojem ću govoriti. Kao što možete pretpostaviti, broj "100" na kraju oznake je maksimalna struja koju senzor može izmjeriti. Da budem iskren - sumnjam u ovo, čini mi se da zaključci jednostavno ne mogu izdržati 200A dugo vremena, iako je sasvim prikladan za mjerenje udarne struje. U mom uređaju senzor od 100A prolazi kroz sebe bez problema stalno najmanje 35A + ima pikova potrošnje do 60A.
Slika 1 - Izgled senzora ACS758-100(50/200)
Prije nego što pređem na glavni dio članka, predlažem da se upoznate s dva izvora. Ako imate osnovno znanje o elektronici, onda će ona biti suvišna i slobodno preskočite ovaj paragraf. Za ostalo, savjetujem vam da prijeđete na opći razvoj i razumijevanje:
1) Hallov efekat. Fenomen i princip rada
2) Moderni strujni senzori
________________________________________________________________________________________________________________________
Pa, počnimo s najvažnijim, a to je označavanje. Komponente kupujem u 90% slučajeva na www.digikey.com. Komponente stižu u Rusiju za 5-6 dana, stranica ima sve, postoji i vrlo zgodna parametarska pretraga i dokumentacija. Tako da se potpuna lista senzora porodice može pogledati tamo na zahtjev " ACS758". Moji senzori su kupljeni na istom mestu - ACS758LCB-100B.
Unutar datasheet-a sve je označeno, ali ipak ću obratiti pažnju na ključnu tačku " 100V":
1) 100
- ovo je granica mjerenja u amperima, odnosno moj senzor može mjeriti do 100A;
2) "IN"- ovdje treba obratiti posebnu pažnju na ovo slovo, umjesto njega može biti i slovo" U". Mjerač sa slovom B može mjeriti naizmjeničnu struju i, shodno tome, jednosmjernu struju. Senzor sa slovom U može mjeriti samo jednosmjernu struju.
Takođe na početku datasheet-a nalazi se odlična ploča na ovu temu: 
Slika 2 – Tipovi strujnih senzora porodice ACS758
Također, jedan od najvažnijih razloga za korištenje ovakvog senzora bio je - galvansku izolaciju. Izlazi snage 4 i 5 nisu električno povezani sa izlazima 1,2,3. Kod ovog senzora komunikacija je samo u obliku indukovanog polja.
Još jedan važan parametar pojavio se u ovoj tabeli - ovisnost izlaznog napona o struji. Ljepota ovog tipa senzora je u tome što imaju naponski izlaz, a ne strujni izlaz kao klasični strujni transformatori, što je vrlo zgodno. Na primjer, izlaz senzora se može povezati direktno na ADC ulaz mikrokontrolera i uzeti očitavanja.
Za moj senzor, ova vrijednost je 20 mV/A. To znači da kada struja od 1A teče kroz terminale 4-5 senzora, napon na njegovom izlazu će porasti za 20 mV. Mislim da je logika jasna.
U sljedećem trenutku, koliki će biti izlazni napon? S obzirom da je napajanje "ljudsko", odnosno unipolarno, onda pri mjerenju naizmjenične struje treba postojati "referentna tačka". U ovom senzoru, ova referentna tačka je jednaka 1/2 napajanja (Vcc). Ovo rješenje se često dešava i zgodno je. Kada struja teče u jednom smjeru, izlaz će biti " 1/2Vcc+I*0.02V", u drugom poluperiodu, kada struja teče u suprotnom smjeru, izlazni napon će biti uži" 1/2 Vcc - I*0,02V". Na izlazu dobijamo sinusoidu, gdje je "nula". 1/2Vcc. Ako mjerimo jednosmjernu struju, tada ćemo na izlazu imati " 1/2Vcc+I*0.02V“, tada prilikom obrade podataka na ADC-u jednostavno oduzimamo konstantnu komponentu 1/2 Vcc i raditi sa pravim podacima, odnosno sa ostatkom I*0,02V.
Sada je vrijeme da u praksi provjerimo ono što sam gore opisao, odnosno oduzeo iz tablice sa podacima. Da bih radio sa senzorom i provjerio njegove mogućnosti, napravio sam ovo "mini postolje":
Slika 3 – Mjesto za testiranje strujnog senzora
Prije svega, odlučio sam primijeniti napajanje na senzor i izmjeriti njegov izlaz kako bih se uvjerio da je potrebno 1/2 Vcc. Dijagram povezivanja se može naći u datasheetu, ali ja, samo želeći da se upoznam, nisam gubio vrijeme i isklesao filter kondenzator za napajanje + RC niskopropusni filterski krug na Vout pinu. U pravom uređaju, nema nigdje bez njih! Na kraju sam dobio ovu sliku:
Slika 4 - Rezultat mjerenja "nula"
Kada se primeni struja 5V iz moje maramice STM32VL Discovery Video sam ove rezultate - 2.38V. Prvo pitanje koje se pojavilo bilo je: Zašto 2.38, a ne oni opisani u 2.5 datasheet-u?"Pitanje je nestalo gotovo istog trenutka - izmjerio sam sabirnicu napajanja za otklanjanje grešaka, a tamo 4,76-4,77V. Ali stvar je u tome da napajanje dolazi sa USB-a, već postoji 5V, nakon USB-a postoji linearni stabilizator LM7805, a ovo je očito nije LDO sa padom od 40 mV.Ovdje je oko 250mV i oni padaju.Pa dobro ovo nije kritično,glavno je znati da je "nula" 2.38V.To je ta konstanta koju ću oduzeti prilikom obrade podataka iz ADC-a.
A sada ćemo izvršiti prvo mjerenje, za sada samo uz pomoć osciloskopa. Izmjerit ću struju kratkog spoja mog reguliranog napajanja, jednaka je 3.06A. Ovo i ugrađeni ampermetar pokazuje i slučajnost dali su isti rezultat. Pa, spojimo PSU izlaze na noge 4 i 5 senzora (na fotografiji imam zaokret) i vidimo šta se dogodilo:
Slika 5 - Mjerenje struje kratkog spoja PSU-a
Kao što vidimo, napon vout povećana od 2.38V do 2.44V. Gledajući gornju zavisnost, trebali smo 2,38V + 3,06A*0,02V/A, što odgovara vrijednosti od 2,44V. Rezultat je u skladu sa očekivanjima, pri struji od 3A dobili smo povećanje na "nulu" jednaku 60 mV. Zaključak - senzor radi, već možete raditi s njim pomoću MK-a.
Sada morate spojiti strujni senzor na jedan od ADC pinova na mikrokontroleru STM32F100RBT6. Sam kamenčić je vrlo osrednji, sistemska frekvencija je samo 24 MHz, ali ovaj šal je dosta preživio i dokazao se. Posjedujem ga valjda 5 godina, jer je dobijen besplatno u vrijeme dok ih je ST dijelio desno i lijevo.
Isprva sam, iz navike, htio staviti op-pojačalo s koeficijentom nakon senzora. dobiti "1", ali, gledajući strukturni dijagram, shvatio sam da je on već unutra. Jedino što vrijedi uzeti u obzir je da će pri maksimalnoj struji izlazna snaga biti jednaka napajanju Vcc senzora, odnosno oko 5V, a STM može mjeriti od 0 do 3,3V, tako da je u ovom slučaju potrebno je staviti otporni djelitelj napona, na primjer, 1: 1,5 ili 1:2. Struja mi je oskudna, pa ću ovaj trenutak za sada zanemariti. Moj test uređaj izgleda otprilike ovako:
Slika 6 - Sastavljamo naš "ampermetar"
Također, da bih vizualizirao rezultate, na ILI9341 kontroler sam zašrafio kineski displej, koji je ležao pri ruci, ali ruke nisu mogle do njega. Da bih napisao potpunu biblioteku za njega, ubio sam nekoliko sati i šoljicu kafe, jer se ispostavilo da je datasheet iznenađujuće informativan, što je rijetkost za zanate sinova Jackie Chana.
Sada morate napisati funkciju za mjerenje Vout koristeći ADC mikrokontrolera. Neću vam govoriti detaljno, na STM32 već ima puno informacija i lekcija. Pa pogledajmo samo:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); vrati ADC_GetConversionValue(ADC1); )
Nadalje, da biste dobili rezultate ADC mjerenja u izvršnom kodu glavnog tijela ili prekida, morate napisati sljedeće:
data_adc = get_adc_value();
Nakon što smo prethodno deklarirali varijablu data_adc:
extern uint16_t data_adc;
Kao rezultat, dobijamo varijablu data_adc, koja uzima vrijednost od 0 do 4095, jer ADC u STM32 je 12-bitni. Zatim, rezultat dobiven "kod papagaja" trebamo pretvoriti u nama poznatiji oblik, odnosno u ampere. Stoga je potrebno prvo izračunati cijenu podjele. Nakon stabilizatora na 3.3V sabirnici, moj osciloskop je pokazao 3.17V, nisam shvatio s čime je to povezano. Dakle, dijeljenjem 3,17V sa 4095, dobijamo vrijednost 0,000774V - ovo je cijena podjele. Odnosno, nakon što sam dobio rezultat od ADC-a, na primjer, 2711, jednostavno ga pomnožim sa 0,000774V i dobijem 2,09V.
U našem zadatku, napon je samo "posrednik", još ga trebamo pretvoriti u ampere. Da bismo to učinili, potrebno je da od rezultata oduzmemo 2,38V, a ostatak podijelimo sa 0,02 [V/A]. Rezultat je ova formula:
Float I_out = (((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);
Pa, vrijeme je da učitate firmver na mikrokontroler i vidite rezultate:
Slika 7 – Rezultati mjernih podataka sa senzora i njihova obrada
Izmjerio sam vlastitu potrošnju kruga jer možete vidjeti 230 mA. Izmjerivši istu stvar sa provjerenim slučajem, pokazalo se da je potrošnja 201 mA. Pa - tačnost jedne decimale je već vrlo cool. Objasniću zašto... Opseg merene struje je 0..100A, odnosno tačnost do 1A je 1%, a tačnost do desetinki ampera je već 0,1%! I imajte na umu, ovo je bez ikakvih rješenja kola. Bio sam čak i previše lijen da okačim filterske vodove za napajanje.
Sada moram izmjeriti struju kratkog spoja (SC) mog napajanja. Okrenem dugme do maksimuma i dobijem sledeću sliku:
Slika 8 – Mjerenja struje kratkog spoja
Pa, zapravo očitanja na samom izvoru s vlastitim ampermetrom:
Slika 9 - Vrijednost na skali BP
U stvari, pokazivao je 3,09A, ali dok sam fotografirao, namotaj se zagrijao, a otpor mu se povećao, a struja je pala, ali to nije tako strašno.
Zaključno, ne znam ni šta da kažem. Nadam se da će moj članak nekako pomoći radio-amaterima početnicima na njihovom teškom putu. Možda će se nekome svidjeti moj oblik prezentacije materijala, onda mogu nastaviti povremeno pisati o radu s raznim komponentama. Svoje želje na temu možete izraziti u komentarima, pokušat ću uzeti u obzir.
Da biste kontrolisali potrošnju struje, popravite blokadu motora ili hitno isključenje sistema.
Rad na visokom naponu je opasan po zdravlje!
Dodirivanje vijaka terminalnog bloka i njihovih terminala može dovesti do strujnog udara. Ne dirajte ploču ako je priključena na kućnu mrežu. Za gotov uređaj koristite izolirano kućište.
Ako ne znate kako spojiti senzor na električni uređaj koji se napaja iz uobičajene mreže od 220 V ili ako sumnjate, prestanite: možete zapaliti vatru ili se ubiti.
Morate jasno razumjeti princip rada uređaja i opasnosti rada s visokim naponom.
Video recenzija
Povezivanje i podešavanje
Senzor komunicira sa upravljačkom elektronikom preko tri žice. Izlaz senzora je analogni signal. Kada se povežete na Arduino ili Iskra JS, zgodno je koristiti Troyka Shield, a za one koji se žele riješiti žica, prikladan je Troyka Slot Shield. Na primjer, spojimo kabel iz modula na grupu Troyka Shield kontakata vezanih za analogni pin A0. Možete koristiti bilo koje analogne pinove u svom projektu. 
Primjeri rada
Da bismo olakšali rad sa senzorom, napisali smo biblioteku TroykaCurrent, koja pretvara analogne izlazne vrijednosti senzora u miliampere. Preuzmite i instalirajte ga da ponovite eksperimente opisane u nastavku.
Merenje jednosmerne struje
Za mjerenje istosmjerne struje spojite senzor na otvoreni krug između LED trake i napajanja. Izbacimo trenutnu vrijednost jednosmjerne struje u miliamperima na serijski port. 
Merenje naizmenične struje
Za mjerenje naizmjenične struje senzor spajamo na otvoreni krug između izvora naizmjeničnog napona i opterećenja. Izbacimo trenutnu vrijednost naizmjenične struje u miliamperima na serijski port. 
Elementi ploče
Senzor ACS712ELCTR-05B
Senzor struje ACS712ELCTR-05B temelji se na Hall efektu, čija je suština sljedeća: ako se provodnik sa strujom stavi u magnetsko polje, na njegovim rubovima se pojavljuje EMF, usmjeren okomito na smjer struje i smjer magnetskog polja. 
Mikrokrug se strukturno sastoji od Hall senzora i bakrenog provodnika. Struja koja teče kroz bakreni provodnik stvara magnetsko polje, koje opaža Hallov element. Magnetno polje linearno zavisi od jačine struje.
Nivo izlaznog napona senzora je proporcionalan izmjerenoj struji. Opseg mjerenja od −5 A do 5 A. Osetljivost - 185 mV/A. U nedostatku struje, izlazni napon će biti jednak polovini napona napajanja. 
Senzor struje je spojen na opterećenje u otvorenom krugu kroz jastučiće ispod vijka. Za mjerenje istosmjerne struje priključite senzor, uzimajući u obzir smjer struje, inače ćete dobiti vrijednosti sa suprotnim predznakom. Za naizmjeničnu struju polaritet nije bitan.
Kontakti za spajanje trožilne petlje
Modul je povezan sa upravljačkom elektronikom preko tri žice. Svrha kontakata trožilne petlje:
Snaga (V) - crvena žica. Na osnovu dokumentacije, senzor se napaja od 5 volti. Kao rezultat testa, modul radi i od 3,3 volta.
Uzemljenje (G) - crna žica. Mora biti spojen na masu mikrokontrolera;
Signal (S) - žuta žica. Spojen na analogni ulaz mikrokontrolera. Preko njega kontrolna ploča čita signal sa senzora.
Za uspješno automatizaciju različitih tehnoloških procesa, efikasno upravljanje instrumentima, uređajima, mašinama i mehanizmima potrebno je stalno mjerenje i kontrola mnogih parametara i fizičkih veličina. Stoga su senzori koji daju informacije o stanju kontroliranih uređaja postali sastavni dio automatskih sistema.
U svojoj osnovi, svaki senzor je sastavni dio regulacijskih, signalnih, mjernih i upravljačkih uređaja. Uz njegovu pomoć, jedna ili druga kontrolirana vrijednost se pretvara u određenu vrstu signala, što omogućava mjerenje, obradu, registraciju, prijenos i pohranjivanje primljenih informacija. U nekim slučajevima senzor može utjecati na procese pod kontrolom. Sve ove kvalitete u potpunosti posjeduje trenutni senzor koji se koristi u mnogim uređajima i mikro krugovima. Pretvara uticaj električne struje u signale koji su pogodni za dalju upotrebu.
Klasifikacija senzora
Senzori koji se koriste u različitim uređajima klasificirani su prema određenim karakteristikama. Ako je moguće izmjeriti ulazne vrijednosti, to mogu biti: električni, pneumatski, senzori brzine, mehanički pomaci, tlak, ubrzanje, sila, temperatura i drugi parametri. Među njima, mjerenje električnih i magnetskih veličina zauzima oko 4%.
Svaki senzor pretvara ulaznu vrijednost u neki izlazni parametar. Ovisno o tome, upravljački uređaji mogu biti neelektrični i električni.
Najčešći od potonjih su:
- DC senzori
- AC amplitudni senzori
- Senzori otpora i drugi slični uređaji.
Glavna prednost električnih senzora je mogućnost prijenosa informacija na određene udaljenosti velikom brzinom. Upotreba digitalnog koda obezbeđuje visoku tačnost, brzinu i povećanu osetljivost mernih instrumenata.
Princip rada
Prema principu rada svi senzori su podijeljeni u dva glavna tipa. Mogu biti generatori - direktno pretvaraju ulazne vrijednosti u električni signal. Parametrijski senzori uključuju uređaje koji pretvaraju ulazne vrijednosti u promijenjene električne parametre samog senzora. Osim toga, mogu biti reostatski, omski, fotoelektrični ili optoelektronski, kapacitivni, induktivni itd.
Postoje određeni zahtjevi za rad svih senzora. U svakom uređaju, ulazne i izlazne vrijednosti moraju biti direktno povezane jedna s drugom. Sve karakteristike moraju biti stabilne tokom vremena. U pravilu, ove uređaje karakterizira visoka osjetljivost, mala veličina i težina. Mogu raditi u različitim uvjetima i mogu se instalirati na različite načine.
Moderni strujni senzori
Strujni senzori su uređaji koji određuju jačinu jednosmjerne ili naizmjenične struje u električnim krugovima. Njihov dizajn uključuje magnetno jezgro s razmakom i kompenzacijskim namotom, kao i elektronsku ploču koja obrađuje električne signale. Glavni osjetljivi element je Hall senzor, fiksiran u procjepu magnetskog kola i spojen na ulaz pojačala.
Princip rada je uglavnom isti za sve takve uređaje. Pod djelovanjem izmjerene struje nastaje magnetsko polje, a zatim se pomoću Hallovog senzora stvara odgovarajući napon. Nadalje, ovaj napon se pojačava na izlazu i dovodi do izlaznog namotaja.
Glavne vrste strujnih senzora:
Senzori direktnog pojačanja (O/L). Imaju malu veličinu i težinu, nisku potrošnju energije. Opseg konverzije signala je značajno proširen. Izbjegava gubitke u primarnom kolu. Rad uređaja zasniva se na magnetnom polju koje stvara primarnu struju IP. Zatim se magnetsko polje koncentriše u magnetskom kolu i njegovu daljnju transformaciju pomoću Hallovog elementa u zračnom procjepu. Signal primljen od Hall elementa se pojačava i na izlazu se formira proporcionalna kopija primarne struje.
Senzori struje (Eta). Odlikuje ih širok raspon frekvencija i prošireni opseg konverzije. Prednosti ovih uređaja su niska potrošnja energije i mala latencija. Rad uređaja podržan je unipolarnim napajanjem od 0 do +5 volti. Rad uređaja zasniva se na kombinovanoj tehnologiji koja koristi vrstu kompenzacije i direktno pojačanje. Ovo doprinosi značajnom poboljšanju performansi senzora i uravnoteženijem radu.
Senzori kompenzacije struje (C/L). Odlikuju se širokim frekvencijskim rasponom, visokom preciznošću i malom latencijom. Ovaj tip instrumenta nema gubitak primarnog signala, odlične karakteristike linearnosti i niski temperaturni drift. Kompenzacija magnetnog polja stvorenog primarnom strujom IP, nastaje zbog istog polja formiranog u sekundarnom namotu. Generisanje sekundarne kompenzacione struje vrši Hall element i elektronika samog senzora. Konačno, sekundarna struja je proporcionalna kopija primarne struje.
Senzori struje kompenzacije (tip C). Nesumnjive prednosti ovih uređaja su širok frekvencijski raspon, visoka tačnost informacija, odlična linearnost i smanjen temperaturni drift. Osim toga, ovi instrumenti mogu mjeriti rezidualne struje (CD). Imaju visok nivo izolacije i smanjen uticaj na primarni signal. Dizajn se sastoji od dva toroidna magnetna kola i dva sekundarna namotaja. Rad senzora se zasniva na kompenzaciji amper-zavoja. Struja male vrijednosti iz primarnog kola prolazi kroz primarni otpornik i primarni namotaj.
PRIME strujni senzori. AC konverzija koristi širok dinamički raspon. Instrument ima dobru linearnost, niske temperaturne gubitke i nema magnetno zasićenje. Prednost dizajna su male dimenzije i težina, visoka otpornost na razne vrste preopterećenja. Točnost očitavanja ne ovisi o tome kako se kabel nalazi u rupi i na njega ne utječu vanjska polja. Ovaj senzor ne koristi tradicionalni otvoreni kalem, već senzorsku glavu sa štampanim pločama na dodir. Svaka ploča se sastoji od dva odvojena namotaja sa vazdušnim jezgrom. Svi su montirani na jednu osnovnu štampanu ploču. Od senzorskih ploča formiraju se dva koncentrična kruga na čijim se izlazima zbraja inducirani napon. Kao rezultat dobivaju se informacije o parametrima amplitude i faze mjerene struje.
Senzori struje (tip IT). Odlikuju se velikom preciznošću, širokim frekventnim opsegom, niskim izlaznim šumom, visokom temperaturnom stabilnošću i malim preslušavanjem. U dizajnu ovih senzora nema Hallovih elemenata. Primarna struja stvara magnetsko polje, koje se dalje kompenzira sekundarnom strujom. Na izlazu je sekundarna struja proporcionalna kopija primarne struje.
Prednosti strujnih senzora u savremenim kolima
Čipovi bazirani na strujnim senzorima igraju veliku ulogu u očuvanju energije. To je olakšano niskom snagom i potrošnjom energije. U integrisanim kolima su kombinovane sve potrebne elektronske komponente. Karakteristike uređaja su značajno poboljšane zahvaljujući zajedničkom radu senzora magnetnog polja i sve druge aktivne elektronike.
Moderni strujni senzori dodatno smanjuju veličinu jer je sva elektronika integrirana u jedan zajednički čip. To je dovelo do novih inovativnih kompaktnih dizajnerskih rješenja, uključujući ona za primarnu gumu. Svaki novi senzor struje ima povećanu izolaciju i uspješno komunicira s drugim vrstama elektroničkih komponenti.
Najnoviji dizajn senzora omogućava im da se montiraju u postojeće instalacije bez odvajanja primarnog vodiča. Sastoje se iz dva dijela i odvojivi su, što olakšava ugradnju ovih dijelova na primarni provodnik bez ikakvog odvajanja.
Za svaki senzor postoji tehnička dokumentacija, koja odražava sve potrebne informacije koje vam omogućavaju da napravite preliminarne proračune i odredite mjesto najoptimalnije upotrebe.
