Tee-se-itse kosketukseton virtamittari. Pienikokoinen AC-anturi. Koskettimet kolmijohtimissilmukan kytkemiseen
Virta-anturi on laite, jolla voidaan korvata nykyisin käytössä olevat virtamuuntajat ja shuntit. Sitä käytetään ohjaukseen ja mittaukseen, ja se on erinomainen suunnitteluratkaisu. Laitteen suunnittelu on tehty nykyaikaisten laitteiden teknisen toteutuksen menetelmien ja tapojen mukaisesti varmistaa järjestelmän monipuolisuus, mukavuus ja luotettavuus. Siksi venäläisen valmistajan kehittämät mitta-anturit ovat suuri kysyntä joka vuosi. Mahdollisten muutosten valikoima miellyttää kuluttajia, koska sen avulla voit valita sopivimman ratkaisun ja samalla olla maksamatta liikaa.
Mitä erityistä virtamuuntimissa on?
Mittausvirtaanturin tärkein ominaisuus on sen monipuolisuus. Laitteen tuloon voidaan syöttää sekä tasavirtaa että pulssi- ja vaihtovirtaa. Tämän monipuolisuuden mahdollistamiseksi valmistajat ovat kehittäneet laitteen, joka perustuu Hall-periaatteeseen. Muunnin toteuttaa pienen puolijohteisiin tehdyn piirin. Sen avulla määritetään laitteen tuloon syötetyn virran magneettikentän suuruus ja suunta. Hall-tehovirtamuunnin on siis ainutlaatuinen laite, jolla on korkea suorituskyky ja toiminnallisuus.
Laite on valmistettu kotelon muodossa, jossa on reikä, jonka läpi virtaa kuljettava johdin viedään. Muuntimen elektronisen piirin virransyöttö suoritetaan verkosta tasajännitteellä, joka on 15 volttia. Laitteen lähtöön ilmestyy virta, jonka arvo, suunta ja aika muuttuvat suoraan suhteessa tulon virtaan. Tässä tapauksessa Hall-ilmiöön perustuva virranmittausanturi voidaan valmistaa paitsi reiällä virtaa kuljettavien johtimien lähtöä varten, myös laitteen muodossa, joka on tarkoitettu asennettavaksi katkokseen.
Mittausvirtamuuntimien suunnitteluominaisuudet
Kosketukseton virranmittausanturi on valmistettu galvaanisella eristyksellä ohjauspiirin ja tehopiirin välillä. Muuntaja koostuu magneettipiiristä, kompensointikäämistä ja Hall-laitteesta. Kun virta kulkee renkaiden läpi, magneettipiiriin indusoituu induktio, kun taas Hall-laite tuottaa jännitteen, joka muuttuu indusoidun induktion muuttuessa. Lähtösignaali syötetään elektronisen vahvistimen tuloon ja menee sitten kompensointikäämiin. Tämän seurauksena kompensointikäämin läpi kulkee virta, joka on suoraan verrannollinen sisääntulon virtaan, kun taas ensiövirran muoto toistuu täysin. Itse asiassa se on virran ja jännitteen muunnin.
Kosketukseton AC-virran mittausanturi
Useimmiten kuluttajat ostavat virta- ja jänniteantureita kolmivaiheisiin vaihtovirtaverkkoihin. Siksi valmistajat ovat kehittäneet erityisesti PIT-___-T-mittausantureita, joissa on yksinkertaisempi elektroniikka ja vastaavasti alhainen hinta. Laitteiden toiminta voi tapahtua eri lämpötiloissa, taajuusalueella 20-10 kHz. Samanaikaisesti kuluttajilla on mahdollisuus valita muuntimen lähtösignaalin tyyppi - jännite tai virta. Kosketuksettomat virtamuuntimet valmistetaan asennettavaksi pyöreään tai litteään virtakiskoon. Tämä laajentaa merkittävästi tämän laitteiston kattavuutta ja tekee siitä merkityksellisen eri tehoisten sähköasemien rekonstruoinnissa.
Autotallin virransyötön järjestämiseksi on erittäin kätevää tietää virta, jonka yksi tai toinen tähän verkkoon kuuluva laite kuluttaa. Näiden laitteiden valikoima on melko laaja ja kasvaa jatkuvasti: pora, teroitin, hiomakone, lämmittimet, hitsauskoneet, muisti, teollisuushiustenkuivain ja paljon muuta ....
Vaihtovirran mittaamiseen, kuten tiedetään, itse virta-anturina, käytetään pääsääntöisesti virtamuuntajaa. Tämä muuntaja on yleensä samanlainen kuin perinteinen alennus, joka on kytketty päälle ikään kuin "päinvastoin", ts. sen ensiökäämi on yksi tai useampi kierros (tai virtakisko), joka on johdettu sydämen läpi - magneettipiiri, ja toisio on kela, jossa on suuri määrä ohuen langan kierroksia, joka sijaitsee samassa magneettipiirissä (kuva 1).
Teolliset virtamuuntajat ovat kuitenkin melko kalliita, tilaa vieviä ja usein suunniteltu mittaamaan satoja ampeeria. Kotitalousverkkoon suunniteltua virtamuuntajaa nähdään harvoin myynnissä. Tästä syystä syntyi ajatus käyttää sähkömagneettista DC/AC-relettä tähän tarkoitukseen ilman, että tällaisen releen kontaktiryhmää käytetään. Itse asiassa mikä tahansa rele sisältää jo kelan, jossa on suuri määrä ohuen langan kierroksia, ja ainoa asia, joka tarvitaan sen muuntamiseksi muuntajaksi, on tarjota kelan ympärille magneettinen piiri, jossa on mahdollisimman vähän ilmarakoja. Lisäksi tällainen rakenne vaatii tietysti riittävästi tilaa tuloverkkoa edustavan ensiökäämin läpikulkua varten Kuvassa on tällainen RES22-tyyppisestä releestä valmistettu anturi 24 V DC:lle. Tämä rele sisältää käämin, jonka resistanssi on noin 650 ohmia. Todennäköisesti monet muut reletyypit, mukaan lukien viallisten magneettisten käynnistimien jäänteet jne., voivat löytää samanlaisia sovelluksia. Magneettipiirin varmistamiseksi releen ankkuri lukitaan mekaanisesti maksimilähestymisessä sydämeen. Rele näyttää olevan päällä koko ajan. Seuraavaksi käämin ympärille tehdään ensiökäämin kela (kuvassa kolminkertainen sininen lanka).
Itse asiassa tällä virta-anturi on valmis, ilman liiallista meteliä langan kelaamisen kanssa. Tietenkin on vaikeaa pitää tätä laitetta täysimittaisena muuntajana sekä vastikään hankitun magneettipiirin pienen poikkipinta-alan vuoksi ja mahdollisesti sen magnetointiominaisuuksien eron vuoksi ihanteellisesta. Kaikki tämä osoittautuu kuitenkin vähemmän tärkeäksi johtuen siitä, että tarvitsemme tällaisen "muuntajan" vähimmäistehon ja on tarpeen vain, jotta voidaan varmistaa suhteellinen (mieluiten lineaarinen) magnetoelektrisen järjestelmän osoitinilmaisimen poikkeama ensiökäämin virrasta riippuen.
Mahdollinen piiri virta-anturin ja tällaisen ilmaisimen yhdistämiseksi on esitetty kaaviossa (kuva 2). Se on melko yksinkertainen ja muistuttaa ilmaisimen vastaanotinpiiriä. Tasasuuntausdiodi (D9B) on germaniumia ja se valittiin sen ylitse olevan jännitteen pudotuksen pienuuden vuoksi (noin 0,3 V). Tämä anturi pystyy määrittämään vähimmäisvirran arvon, joka riippuu tästä diodiparametrista. Tässä suhteessa on parempi käyttää niin kutsuttuja ilmaisindiodeja, joilla on pieni jännitehäviö, esimerkiksi GD507 ja vastaavat. Pari piidiodia kd521v asennetaan suojaamaan osoitinlaitetta ylikuormitukselta, mikä on mahdollista merkittävillä virtapiikeillä, jotka aiheutuvat esimerkiksi verkon sisäisestä oikosulusta, voimakkaiden muuntajien tai hitsauslaitteen käynnistämisestä. Tämä on hyvin yleinen lähestymistapa tällaisissa tapauksissa. On huomattava, että tällaisella yksinkertaisella piirillä on se haittapuoli, että se ei ehdottomasti voi "nähdä" kuormaa yhden napaisuuden virran muodossa, kuten lämmitin tai tasasuuntaajadiodin kautta kytketty lämmityselementti. Näissä tapauksissa käytetään hieman "monimutkaista" piiriä, esimerkiksi jännitteen kaksinkertaistavan tasasuuntaajan muodossa (kuva 3).
Hei kaikki!
Ehkä minun pitäisi esitellä itseni hieman - olen tavallinen piiriinsinööri, joka on kiinnostunut myös ohjelmoinnista ja muista elektroniikan alueista: DSP, FPGA, radioviestintä ja jotkut muut. Viime aikoina olen uppoutunut SDR-vastaanottimiin. Aluksi halusin omistaa ensimmäisen artikkelini (toivottavasti ei viimeinen) jollekin vakavammalle aiheelle, mutta monille siitä tulee vain luettavaa, eikä siitä ole hyötyä. Siksi valittu aihe on erittäin erikoistunut ja yksinomaan sovellettu. Haluan myös huomauttaa, että luultavasti kaikki artikkelit ja kysymykset niissä tulee olemaan enemmän piiriinsinöörin, ei ohjelmoijan tai kenenkään muun käsissä. No - mennään!
Ei niin kauan sitten sain tilauksen suunnitella "Asuinrakennuksen sähkönsyötön valvontajärjestelmä", asiakas rakentaa maalaistaloja, joten jotkut teistä ovat ehkä jo nähneet laitteeni. Tämä laite mittasi kulutusvirtoja jokaisessa tulovaiheessa ja jännitteessä, lähettäen samanaikaisesti dataa radiokanavan kautta jo asennettuun Smart Home -järjestelmään + pystyi katkaisemaan käynnistimen talon tulossa. Mutta tämän päivän keskustelu ei koske hänestä, vaan hänen pienestä, mutta erittäin tärkeästä komponentistaan - nykyisestä anturista. Ja kuten jo artikkelin otsikosta ymmärsit, nämä ovat Allegron "kontaktittomia" virtaantureita - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
Voit nähdä tietolomakkeen anturissa, josta puhun. Kuten arvata saattaa, numero "100" merkinnän lopussa on suurin virta, jonka anturi voi mitata. Ollakseni rehellinen - epäilen tätä, minusta näyttää siltä, että johtopäätökset eivät yksinkertaisesti kestä 200A pitkään, vaikka se on varsin sopiva käynnistysvirran mittaamiseen. Laitteessani 100A anturi kulkee itsestään läpi ilman ongelmia jatkuvasti vähintään 35A + kulutuspiikkejä 60A asti.
Kuva 1 - ACS758-100(50/200) anturin ulkonäkö
Ennen kuin siirryn artikkelin pääosaan, ehdotan, että tutustut kahteen lähteeseen. Jos sinulla on perustiedot elektroniikasta, ne ovat tarpeettomia ja voit ohittaa tämän kappaleen. Muilta osin suosittelen yleistä kehitystä ja ymmärrystä:
1) Hall-efekti. Ilmiö ja toimintaperiaate
2) Nykyaikaiset virta-anturit
________________________________________________________________________________________________________________________
No, aloitetaan tärkeimmästä, nimittäin merkinnöistä. Ostan komponentteja 90 % tapauksista www.digikey.com-sivustolta. Komponentit saapuvat Venäjälle 5-6 päivässä, sivustolla on kaikki, siellä on myös erittäin kätevä parametrinen haku ja dokumentaatio. Joten täydellinen luettelo perheen antureista on katsottavissa siellä pyynnöstä " ACS758". Anturini ostettiin samasta paikasta - ACS758LCB-100B.
Tietolomakkeen sisällä kaikki on merkitty, mutta kiinnitän silti huomiota avainkohtaan " 100V":
1) 100
- tämä on mittausraja ampeereina, eli anturini voi mitata jopa 100A;
2) "SISÄÄN"- tässä sinun tulee kiinnittää erityistä huomiota tähän kirjeeseen, sen sijaan voi olla myös kirje" U". Mittari kirjaimella B voi mitata vaihtovirtaa ja vastaavasti tasavirtaa. Anturi kirjaimella U voi mitata vain tasavirtaa.
Myös tietolomakkeen alussa on erinomainen levy tästä aiheesta: 
Kuva 2 - ACS758-perheen virta-anturien tyypit
Myös yksi tärkeimmistä syistä tällaisen anturin käyttöön oli - galvaaninen eristys. Teholähtöjä 4 ja 5 ei ole kytketty sähköisesti lähtöihin 1,2,3. Tässä anturissa viestintä tapahtuu vain indusoidun kentän muodossa.
Toinen tärkeä parametri ilmestyi tässä taulukossa - lähtöjännitteen riippuvuus virrasta. Tämän tyyppisten antureiden kauneus on, että niissä on jännitelähtö, ei virtalähtö, kuten klassiset virtamuuntajat, mikä on erittäin kätevää. Esimerkiksi anturin lähtö voidaan kytkeä suoraan mikrokontrollerin ADC-tuloon ja ottaa lukemia.
Anturilleni tämä arvo on 20 mV/A. Tämä tarkoittaa, että kun anturin napojen 4-5 läpi kulkee 1A virta, sen lähdössä oleva jännite kasvaa 20 mV. Minusta logiikka on selvä.
Seuraavalla hetkellä, mikä on lähtöjännite? Ottaen huomioon, että virtalähde on "ihminen", eli yksinapainen, vaihtovirtaa mitattaessa tulisi olla "vertailupiste". Tässä anturissa tämä vertailupiste on yhtä suuri kuin 1/2 syötöstä (Vcc). Tämä ratkaisu tapahtuu usein ja se on kätevä. Kun virta kulkee yhteen suuntaan, lähtö on " 1/2Vcc+I*0.02V", toisessa puolijaksossa, kun virta kulkee vastakkaiseen suuntaan, lähtöjännite on kapeampi" 1/2 Vcc - I*0,02V". Lähdössä saamme siniaallon, jossa "nolla" on 1/2 Vcc. Jos mittaamme tasavirtaa, lähdössä meillä on " 1/2Vcc+I*0.02V", sitten kun käsittelemme tietoja ADC:ssä, vähennämme yksinkertaisesti vakiokomponentin 1/2 Vcc ja työskentele todellisten tietojen, toisin sanoen lopun, kanssa I*0,02V.
Nyt on aika tarkistaa käytännössä se, mitä yllä kuvailin, tai pikemminkin lomakkeesta vähennetty. Työskentelyäksesi anturin kanssa ja tarkistaaksesi sen ominaisuudet, rakensin tämän "minitelineen":
Kuva 3 - Virta-anturin testauspaikka
Ensinnäkin päätin kytkeä anturiin virran ja mitata sen tehon varmistaakseni, että se kestää 1/2 Vcc. Liitäntäkaavio löytyy datalehdestä, mutta minä vain tutustuessani en haaskannut aikaa vaan muotoilin Vout-nastalle suodatinkondensaattorin virtalähteelle + RC-alipäästösuodatinpiirille. Oikeassa laitteessa ei ole missään ilman niitä! Päädyin tähän kuvaan:
Kuva 4 - "nollan" mittauksen tulos
Kun virta kytketään 5V nenäliinastani STM32VL Discovery Näin nämä tulokset - 2,38V. Ensimmäinen esille tullut kysymys oli: Miksi 2.38 eikä niitä, jotka on kuvattu 2.5:n teknisissä tiedoissa?"Kysymys hävisi melkein heti - Mittasin tehoväylän virheenkorjausta varten, ja siellä 4,76-4,77 V. Ja asia on, että virta tulee USB: stä, siellä on jo 5 V, USB: n jälkeen on lineaarinen stabilaattori LM7805, eikä tämä selvästikään ole LDO, jolla on 40 mV pudotus. Tässä se on kriittinen, tietävät, että tämä on okei. " on 2,38 V. Tämän vakion vähennän, kun käsittelen tietoja ADC:stä.
Ja nyt suoritamme ensimmäisen mittauksen, toistaiseksi vain oskilloskoopin avulla. Mittaan säädetyn virtalähteeni oikosulkuvirran, se on yhtä suuri kuin 3.06A. Tämä ja sisäänrakennettu ampeerimittari näyttää ja fluke antoi saman tuloksen. No, yhdistämme PSU-lähdöt anturin jalkoihin 4 ja 5 (kuvassa minulla on kierre) ja katsotaan mitä tapahtui:
Kuva 5 - PSU:n oikosulkuvirran mittaus
Kuten näemme, jännite vout lisääntynyt 2,38 V - 2,44 V. Kun tarkastellaan yllä olevaa riippuvuutta, meidän pitäisi olla 2,38V + 3,06A*0,02V/A, joka vastaa arvoa 2,44V. Tulos on odotusten mukainen, 3A virralla saimme lisäyksen "nollaan" yhtä suureksi 60 mV. Johtopäätös - anturi toimii, voit jo työskennellä sen kanssa MC:n avulla.
Nyt sinun on kytkettävä virta-anturi yhteen STM32F100RBT6-mikroohjaimen ADC-nastasta. Itse kivi on erittäin keskinkertainen, järjestelmätaajuus on vain 24 MHz, mutta tämä huivi on säilynyt paljon ja on osoittautunut hyväksi. Olen omistanut sen varmaan 5 vuotta, koska se saatiin ilmaiseksi aikana, jolloin ST jakoi niitä oikealle ja vasemmalle.
Aluksi tottumuksesta halusin laittaa anturin perään op-vahvistimen kertoimella. saada "1", mutta katsoessani rakennekaaviota tajusin, että hän oli jo sisällä. Ainoa huomioimisen arvoinen asia on, että suurimmalla virralla lähtöteho on yhtä suuri kuin Vcc-anturin virtalähde, eli noin 5 V, ja STM voi mitata 0 - 3,3 V, joten tässä tapauksessa on tarpeen laittaa resistiivinen jännitteenjakaja, esimerkiksi 1:1,5 tai 1:2. Virtani on niukka, joten laiminlyön tämän hetken toistaiseksi. Testilaitteeni näyttää suunnilleen tältä:
Kuva 6 - Kokoamme "ampeerimittarimme"
Lisäksi tulosten visualisoimiseksi ruuvasin kiinalaisen näytön ILI9341-ohjaimeen, koska se makasi käsillä, mutta käteni eivät päässeet siihen. Täydellisen kirjaston kirjoittamiseksi hänelle tappoin pari tuntia ja kupin kahvia, koska tietolomake osoittautui yllättävän informatiiviseksi, mikä on harvinaista Jackie Chanin poikien käsitöissä.
Nyt sinun on kirjoitettava funktio mittaamaan Vout mikro-ohjaimen ADC: llä. En kerro sinulle yksityiskohtaisesti, STM32:ssa on jo paljon tietoa ja oppitunteja. Joten katsotaanpa:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); palauttaa ADC_GetConversionValue(ADC1); )
Lisäksi, jotta saat ADC-mittauksen tulokset päärungon tai keskeytyksen suoritettavassa koodissa, sinun on kirjoitettava seuraava:
data_adc = get_adc_value();
Kun olet aiemmin ilmoittanut data_adc-muuttujan:
extern uint16_t data_adc;
Tuloksena saamme data_adc-muuttujan, joka saa arvon 0 - 4095, koska STM32:n ADC on 12-bittinen. Seuraavaksi meidän on muutettava "papaukaijoissa" saatu tulos meille tutumpaan muotoon, eli ampeereiksi. Siksi on tarpeen ensin laskea jakohinta. 3,3 V väylän stabilisaattorin jälkeen oskilloskooppini näytti 3,17 V, en ymmärtänyt, mihin se oli kytketty. Siksi jakamalla 3,17 V luvulla 4095, saamme arvon 0,000774 V - tämä on jakohinta. Eli saatuani tuloksen ADC:ltä, esimerkiksi 2711, kerron sen yksinkertaisesti 0,000774 V:lla ja saan 2,09 V.
Tehtävässämme jännite on vain "välittäjä", meidän on silti muutettava se ampeereiksi. Tätä varten meidän on vähennettävä tuloksesta 2,38 V ja jaettava jäännös 0,02 [V/A]. Tuloksena on tämä kaava:
Float I_out = (((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);
No, on aika ladata laiteohjelmisto mikro-ohjaimeen ja nähdä tulokset:
Kuva 7 - Anturin mittaustietojen ja niiden käsittelyn tulokset
Mittasin piirin oman kulutuksen kuten näet 230 mA. Mitattuaan saman asian varmennetulla flukella, kävi ilmi, että kulutus oli 201 mA. No - yhden desimaalin tarkkuus on jo erittäin siistiä. Selitän miksi ... Mitatun virran alue on 0..100A eli tarkkuus 1A asti on 1%, ja tarkkuus ampeerin kymmenesosaan asti on jo 0,1%! Ja huomaa, että tämä on ilman piiriratkaisuja. Olin jopa liian laiska ripustamaan suodatusvirtalähteitä.
Nyt minun täytyy mitata virtalähteeni oikosulkuvirta (SC). Käännän nupin maksimiasentoon ja saan seuraavan kuvan:
Kuva 8 - Oikosulkuvirran mittaukset
Itse asiassa itse lähteen lukemat sen alkuperäisellä ampeerimittarilla:
Kuva 9 - Arvo BP-asteikolla
Itse asiassa se näytti 3,09A, mutta valokuvauksen aikana käämi kuumeni ja sen vastus kasvoi, ja vastaavasti virta laski, mutta tämä ei ole niin pelottavaa.
Lopuksi, en edes tiedä mitä sanoa. Toivon, että artikkelini auttaa jotenkin aloittelevia radioamatööreita heidän vaikealla matkallaan. Ehkä joku pitää materiaalin esitysmuodostani, niin voin jatkaa ajoittain kirjoittamista eri komponenttien kanssa työskentelystä. Voit ilmaista toiveesi aiheesta kommenteissa, yritän ottaa huomioon.
Virrankulutuksen ohjaamiseksi korjaa moottoreiden tukokset tai järjestelmän hätäkatkaisu.
Korkeajännitteellä työskentely on terveydelle vaarallista!
Liitinriman ruuvien ja niiden liittimien koskettaminen voi aiheuttaa sähköiskun. Älä koske korttia, jos se on kytketty kotiverkkoon. Käytä valmiissa laitteessa eristettyä koteloa.
Jos et osaa liittää anturia yleisestä 220 V verkosta saatavaan sähkölaitteeseen tai jos epäilet, lopeta: voit sytyttää tulipalon tai tappaa itsesi.
Sinun on ymmärrettävä selvästi laitteen toimintaperiaate ja korkeajännitteellä työskentelyn vaarat.
Video arvostelu
Yhteys ja asennus
Anturi on yhteydessä ohjauselektroniikkaan kolmen johdon kautta. Anturin lähtö on analoginen signaali. Arduinoon tai Iskra JS:ään yhdistettynä on kätevää käyttää Troyka Shieldia, ja niille, jotka haluavat päästä eroon johtoista, sopii Troyka Slot Shield. Yhdistetään esimerkiksi kaapeli moduulista analogiseen nastaan A0 liittyvään Troyka Shield -koskettimien ryhmään. Voit käyttää mitä tahansa analogista nastaa projektissasi. 
Työesimerkkejä
Anturin kanssa työskentelyn helpottamiseksi olemme kirjoittaneet TroykaCurrent-kirjaston, joka muuntaa anturin analogiset lähtöarvot milliampeereiksi. Lataa ja asenna se toistaaksesi alla kuvatut kokeet.
DC-virran mittaus
Tasavirran mittaamiseksi kytke anturi LED-nauhan ja virtalähteen väliseen avoimeen piiriin. Tulostetaan sarjaporttiin DC-virran nykyinen arvo milliampeerina. 
AC-virran mittaus
Vaihtovirran mittaamiseksi kytkemme anturin avoimeen piiriin vaihtojännitelähteen ja kuorman välillä. Tulostetaan vaihtovirran nykyinen arvo milliampeerina sarjaporttiin. 
Lautaelementit
Anturi ACS712ELCTR-05B
Virta-anturi ACS712ELCTR-05B perustuu Hall-ilmiöön, jonka olemus on seuraava: jos virtaa kuljettava johdin asetetaan magneettikenttään, sen reunoihin ilmestyy EMF, joka on suunnattu kohtisuoraan virran suuntaan ja magneettikentän suuntaan. 
Mikropiiri koostuu rakenteellisesti Hall-anturista ja kuparijohtimesta. Kuparijohtimen läpi kulkeva virta muodostaa magneettikentän, jonka Hall-elementti havaitsee. Magneettikenttä riippuu lineaarisesti virran voimakkuudesta.
Anturin lähtöjännitetaso on verrannollinen mitattuun virtaan. Mittausalue -5 A - 5 A. Herkkyys - 185 mV/A. Virran puuttuessa lähtöjännite on yhtä suuri kuin puolet syöttöjännitteestä. 
Virta-anturi on kytketty kuormaan avoimessa piirissä ruuvin alla olevien tyynyjen kautta. Tasavirran mittaamiseksi kytke anturi ottaen huomioon virran suunnat, muuten saat arvot päinvastaisella merkillä. Vaihtovirralla polariteetilla ei ole väliä.
Koskettimet kolmijohtimissilmukan kytkemiseen
Moduuli on kytketty ohjauselektroniikkaan kolmella johdolla. Kolmijohtimissilmukan koskettimien tarkoitus:
Virta (V) - punainen johto. Dokumentaation perusteella anturi saa virtaa 5 voltista. Testin tuloksena moduuli toimii myös 3,3 voltista.
Maadoitus (G) - musta johto. Se on liitettävä mikro-ohjaimen maahan;
Signaali (S) - keltainen johto. Yhdistetty mikro-ohjaimen analogiseen tuloon. Sen kautta ohjauskortti lukee anturin signaalin.
Erilaisten teknisten prosessien onnistuneen automatisoinnin, instrumenttien, laitteiden, koneiden ja mekanismien tehokkaan hallinnan kannalta on välttämätöntä jatkuvasti mitata ja ohjata monia parametreja ja fyysisiä suureita. Tästä syystä ohjattujen laitteiden tilatietoja antavista antureista on tullut olennainen osa automaattisia järjestelmiä.
Jokainen anturi on pohjimmiltaan olennainen osa säätö-, merkinanto-, mittaus- ja ohjauslaitteita. Sen avulla yksi tai toinen ohjattu arvo muunnetaan tietyn tyyppiseksi signaaliksi, joka mahdollistaa vastaanotetun tiedon mittaamisen, käsittelyn, rekisteröinnin, välittämisen ja tallentamisen. Joissakin tapauksissa anturi voi vaikuttaa ohjattaviin prosesseihin. Kaikki nämä ominaisuudet ovat täysin monissa laitteissa ja mikropiireissä käytetyllä virta-anturilla. Se muuntaa sähkövirran vaikutuksen signaaleiksi, jotka ovat käteviä myöhempää käyttöä varten.
Anturin luokitus
Eri laitteissa käytettävät anturit luokitellaan tiettyjen kriteerien mukaan. Jos on mahdollista mitata tuloarvoja, ne voivat olla: sähköisiä, pneumaattisia, nopeusantureita, mekaanisia siirtymiä, paineita, kiihtyvyyttä, voimaa, lämpötilaa ja muita parametreja. Niistä sähköisten ja magneettisten suureiden mittaus vie noin 4 %.
Jokainen anturi muuntaa tuloarvon joksikin lähtöparametriksi. Tästä riippuen ohjauslaitteet voivat olla ei-sähköisiä ja sähköisiä.
Jälkimmäisistä yleisimmät ovat:
- DC-anturit
- AC-amplitudianturit
- Vastusanturit ja muut vastaavat laitteet.
Sähköanturien tärkein etu on kyky siirtää tietoa tietyille etäisyyksille suurella nopeudella. Digitaalisen koodin käyttö takaa mittauslaitteiden suuren tarkkuuden, nopeuden ja lisääntyneen herkkyyden.
Toimintaperiaate
Toimintaperiaatteen mukaan kaikki anturit on jaettu kahteen päätyyppiin. Ne voivat olla generaattoreita - muuntaa tuloarvot suoraan sähkösignaaliksi. Parametriset anturit sisältävät laitteita, jotka muuntavat tuloarvot itse anturin muuttuneiksi sähköisiksi parametreiksi. Lisäksi ne voivat olla reostaattisia, ohmisia, valosähköisiä tai optoelektronisia, kapasitiivisia, induktiivisia jne.
Kaikkien antureiden toiminnalle on asetettu tietyt vaatimukset. Jokaisessa laitteessa tulo- ja lähtöarvojen on oltava suoraan yhteydessä toisiinsa. Kaikkien ominaisuuksien on oltava vakaat ajan mittaan. Yleensä näille laitteille on ominaista korkea herkkyys, pieni koko ja paino. Ne voivat toimia erilaisissa olosuhteissa ja ne voidaan asentaa monin eri tavoin.
Nykyaikaiset virta-anturit
Virta-anturit ovat laitteita, jotka määrittävät tasa- tai vaihtovirran voimakkuuden sähköpiireissä. Niiden suunnittelu sisältää magneettisen ytimen, jossa on rako ja kompensointikäämi, sekä elektroniikkalevy, joka käsittelee sähköisiä signaaleja. Pääherkkä elementti on Hall-anturi, joka on kiinnitetty magneettipiirin rakoon ja kytketty vahvistimen tuloon.
Toimintaperiaate on yleensä sama kaikille tällaisille laitteille. Mitatun virran vaikutuksesta syntyy magneettikenttä, jonka jälkeen syntyy vastaava jännite Hall-anturin avulla. Lisäksi tämä jännite vahvistetaan lähdössä ja syötetään lähtökäämiin.
Virta-anturien päätyypit:
Suoravahvistuksen anturit (O/L). Niillä on pieni koko ja paino, alhainen virrankulutus. Signaalimuunnosten valikoimaa on laajennettu merkittävästi. Välttää häviöt ensiöpiirissä. Laitteen toiminta perustuu magneettikenttään, joka muodostaa ensiövirran IP. Seuraavaksi magneettikenttä keskittyy magneettipiiriin ja sen edelleen muunnos ilmavälissä olevalla Hall-elementillä. Hall-elementistä vastaanotettu signaali vahvistetaan ja lähtöön muodostuu suhteellinen kopio ensiövirrasta.
Virta-anturit (Eta). Niille on ominaista laaja taajuusalue ja laajennettu muunnosalue. Näiden laitteiden etuja ovat alhainen virrankulutus ja pieni latenssi. Laitteen toimintaa tukee yksinapainen virtalähde 0 - +5 volttia. Laitteen toiminta perustuu yhdistettyyn tekniikkaan, joka käyttää kompensointityyppiä ja suoraa vahvistusta. Tämä parantaa merkittävästi anturin suorituskykyä ja tasapainottaa toimintaa.
Tasausvirta-anturit (C/L). Niissä on laaja taajuusalue, korkea tarkkuus ja alhainen latenssi. Tämän tyyppisellä instrumentilla ei ole ensisijaista signaalihäviötä, erinomaiset lineaarisuusominaisuudet ja alhainen lämpötilaryömintä. Ensiövirran aiheuttaman magneettikentän kompensointi IP, johtuu toisiokäämiin muodostuneesta samasta kentästä. Toisiokompensointivirran generoinnista vastaa Hall-elementti ja itse anturin elektroniikka. Viime kädessä toisiovirta on suhteellinen kopio ensiövirrasta.
Tasausvirta-anturit (tyyppi C). Näiden laitteiden kiistattomia etuja ovat laaja taajuusalue, korkea tiedon tarkkuus, erinomainen lineaarisuus ja pienempi lämpötilapoikkeama. Lisäksi näillä laitteilla voidaan mitata jäännösvirtoja (CD). Niillä on korkea eristysaste ja pienempi vaikutus ensisijaiseen signaaliin. Rakenne koostuu kahdesta toroidisesta magneettipiiristä ja kahdesta toisiokäämyksestä. Anturien toiminta perustuu ampeerikierrosten kompensointiin. Virta, jolla on pieni arvo ensiöpiiristä, kulkee ensiövastuksen ja ensiökäämin läpi.
PRIME-virtaanturit. AC-muunnos käyttää laajaa dynamiikkaa. Laitteessa on hyvä lineaarisuus, alhaiset lämpötilahäviöt eikä magneettinen kyllästyminen. Suunnittelun etuna on pienet mitat ja paino, korkea kestävyys erilaisille ylikuormituksille. Lukemien tarkkuus ei riipu siitä, miten kaapeli sijaitsee reiässä, eivätkä ulkoiset kentät vaikuta siihen. Tämä anturi ei käytä perinteistä avointa käämiä, vaan anturipäätä, jossa on kosketuspainetut piirilevyt. Kukin levy koostuu kahdesta erillisestä ilmaydinkelasta. Kaikki ne on asennettu yhdelle peruspainetulle piirilevylle. Anturikorteista muodostetaan kaksi samankeskistä piiriä, joiden lähdöissä indusoitunut jännite summataan. Tuloksena saadaan tietoa mitatun virran amplitudin ja vaiheen parametreista.
Virta-anturit (tyyppi IT). Niissä on korkea tarkkuus, laaja taajuusalue, alhainen lähtökohina, korkea lämpötilastabiilisuus ja alhainen ylikuuluminen. Näiden antureiden suunnittelussa ei ole Hall-elementtejä. Ensiövirta muodostaa magneettikentän, jota kompensoi edelleen toisiovirta. Ulostulossa toisiovirta on suhteellinen kopio ensiövirrasta.
Virta-anturien edut nykyaikaisissa piireissä
Virta-antureilla pohjautuvilla siruilla on suuri rooli energiansäästössä. Tätä helpottaa alhainen teho ja virrankulutus. Integroiduissa piireissä kaikki tarvittavat elektroniset komponentit yhdistetään. Laitteiden ominaisuudet paranevat huomattavasti magneettikenttäanturien ja kaiken muun aktiivisen elektroniikan yhteistyön ansiosta.
Nykyaikaiset virta-anturit pienentävät kokoa entisestään, koska kaikki elektroniikka on integroitu yhdeksi yhteiseksi siruksi. Tämä on johtanut uusiin innovatiivisiin kompakteihin suunnitteluratkaisuihin, mukaan lukien päärenkaan ratkaisut. Jokainen uusi virta-anturi on lisännyt eristystä ja toimii onnistuneesti vuorovaikutuksessa muuntyyppisten elektronisten komponenttien kanssa.
Uusimmat anturimallit mahdollistavat niiden asentamisen olemassa oleviin asennuksiin ilman, että pääjohdinta irrotetaan. Ne koostuvat kahdesta osasta ja ovat irrotettavia, joten ne on helppo asentaa ensiöjohtimeen ilman irrottamista.
Jokaiselle anturille on tekninen dokumentaatio, joka heijastaa kaikkia tarvittavia tietoja, joiden avulla voit tehdä alustavia laskelmia ja määrittää optimaalisimman käyttöpaikan.
