Mereka bentuk pengukuran shunt arus yang kekal tepat

Pirau arus menukar arus litar kepada voltan kecil yang boleh diukur oleh instrumen. Prinsipnya ialah hukum Ohm: arus yang melalui rintangan yang diketahui menghasilkan kejatuhan voltan berkadar. Cabaran reka bentuk ialah memilih rintangan yang cukup besar untuk diukur, namun cukup kecil untuk mengelakkan kehilangan, pemanasan dan gangguan berlebihan kepada beban.

Mulakan Dengan Keperluan Pengukuran

Tentukan arus minimum, normal dan maksimum sebelum memilih perkakasan. Tentukan juga sama ada arus itu DC, AC atau bentuk gelombang tersuis; sama ada arah arus penting; jalur lebar yang diperlukan; dan jumlah ralat yang boleh diterima. Pirau yang hanya bersaiz untuk arus nominal boleh menjadi terlalu panas semasa permulaan, membrek atau keadaan kerosakan.

Tentukan cara hasil pengukuran akan digunakan. Pemantauan tenaga mungkin boleh menerima tindak balas yang lebih perlahan berbanding kawalan motor. Sistem perlindungan memerlukan masa pengesanan dan julat kerosakan yang diketahui. Peralatan ujian mungkin memerlukan pengukuran dua arah dan pengasingan daripada litar yang diuji.

Pilih Rintangan Berdasarkan Isyarat dan Kehilangan

Voltan pirau mengikut V = I × R. Rintangan yang lebih tinggi menghasilkan isyarat yang lebih besar dan meningkatkan pemisahan daripada ofset penguat serta hingar. Namun, ia juga meningkatkan voltan bebanan dan kehilangan kuasa. Pelesapan mengikut P = I² × R, maka pemanasan meningkat dengan cepat apabila arus bertambah.

Kira kejatuhan voltan dan pelesapan pada arus berterusan maksimum yang dibenarkan. Kemudian nilai tempoh beban lampau dan pemulihan terma. Sahkan kadaran berterusan, keupayaan denyut, pekali suhu dan keadaan pemasangan perintang berdasarkan lembaran datanya. Jangan anggap tanda watt yang tinggi sahaja menentukan ketepatan pengukuran.

Pilih Penempatan Sisi Tinggi atau Sisi Rendah

Pirau sisi rendah terletak antara beban dan laluan balik sistem. Ia boleh memudahkan keperluan mod sepunya penguat, tetapi voltan tambahan itu mengubah rujukan beban berbanding bumi. Hal ini boleh mengganggu isyarat lain yang disambungkan atau menyembunyikan sesetengah laluan litar pintas ke bumi.

Pirau sisi tinggi terletak antara bekalan dan beban. Ia mengekalkan rujukan bumi beban dan boleh mengesan arus yang mengalir ke beban yang mengalami litar pintas. Litar pengukuran mesti dapat menahan voltan mod sepunya bas. Panduan sisi tinggi Texas Instruments menekankan pemilihan penguat yang julat input dan perlindungannya sesuai dengan bas tersebut.

Untuk pengukuran fasa penyongsang, voltan mod sepunya pensuisan dan transien pantas menjadikan penempatan lebih mencabar. Gunakan komponen dan susun atur yang dimaksudkan untuk topologi tersebut. Jangan menyalin litar meja uji voltan rendah ke dalam pemacu berkuasa tinggi.

Gunakan Sambungan Kelvin

Rintangan wayar dan kuprum boleh setanding dengan pirau bernilai rendah. Penderiaan empat wayar, atau Kelvin, memisahkan laluan arus daripada laluan penderiaan voltan. Halakan jejak penderiaan terus dari titik penderiaan yang ditetapkan ke input pembezaan. Pastikan jejak tersebut berpasangan rapat dan jauh daripada nod pensuisan.

Jangan ambil voltan penderiaan dari titik sewenang-wenangnya di sepanjang bar bas atau jejak kuasa. Rintangan sentuhan, sambungan pateri dan pengagihan arus kemudiannya boleh menjadi sebahagian daripada pengukuran. Ralat yang terhasil mungkin berubah mengikut suhu, tork atau penuaan.

Bina Belanjawan Ralat

Masukkan toleransi pirau, pekali suhu, pemanasan kendiri, ofset penguat, ralat gandaan, kesan arus pincang input, ralat rujukan, resolusi ADC dan hingar. Pada arus rendah, ofset sering menjadi faktor utama. Pada arus tinggi, pemanasan pirau dan ralat gandaan mungkin menjadi faktor utama. Had jalur lebar boleh memesongkan denyut pendek walaupun bacaan mantap adalah tepat.

Anggarkan kenaikan suhu pirau di bawah keadaan aliran udara dan kepungan yang mewakili penggunaan sebenar. Rintangan berubah mengikut suhu, dan sumber haba bersebelahan boleh mengubah garis dasar sebelum arus mengalir. Jika ketepatan penting merentasi julat yang luas, penentukuran pada satu titik mungkin tidak mencukupi.

Lindungi Rantaian Pengukuran

Pirau dan penguat boleh mengalami voltan luar biasa semasa kesilapan pendawaian, kejadian induktif dan kerosakan. Gunakan penapisan dan perlindungan input yang disyorkan untuk penguat terpilih tanpa mengurangkan tindak balas yang diperlukan. Periksa kadaran voltan perintang selain kadaran kuasanya.

Pengasingan mungkin diperlukan apabila litar yang diukur berbahaya, terapung jauh daripada bumi pengawal atau berada di dalam penukar kuasa. Strategi pengasingan mesti meliputi isyarat, kuasa, jarak rayapan, jarak kelegaan dan tenaga kerosakan. Input pembezaan sahaja tidak mewujudkan penghalang pengasingan keselamatan.

Jalankan Pentauliahan Dengan Ujian Terkawal

Periksa kekutuban, laluan Kelvin, jarak kelegaan dan pemasangan pirau sebelum menghidupkan sistem. Mulakan dengan sumber yang arusnya dihadkan jika boleh. Bandingkan saluran pirau dengan instrumen rujukan yang sesuai pada arus sifar, rendah, normal dan tinggi. Uji kedua-dua arah untuk sistem dua arah.

Biarkan pemasangan mencapai keseimbangan terma dan ulangi pengukuran. Saluran yang tepat ketika sejuk mungkin hanyut selepas beberapa minit. Rekodkan suhu ambien, suhu pirau, peralatan rujukan dan ketidakpastian. Sahkan bahawa kejatuhan voltan tidak menyebabkan beban keluar daripada julat operasinya.

Diagnosis Bacaan Buruk Secara Sistematik

Ralat sifar yang tetap menunjukkan ofset, arus pincang, anjakan bumi atau penentukuran. Ralat yang berkadar dengan arus menunjukkan ralat rintangan atau gandaan. Hanyutan mengikut masa menunjukkan pemanasan. Hingar yang selaras dengan titik pensuisan PWM menunjukkan gandingan mod sepunya, susun atur atau jalur lebar. Lonjakan mendadak selepas penyelenggaraan mungkin menunjukkan sambungan kuasa yang longgar atau sambungan penderiaan yang rosak.

Ukur merentasi titik Kelvin sebenar dan bandingkan voltan tersebut dengan hasil pendigitan. Ini memisahkan masalah pirau dan laluan kuasa daripada masalah penguat, ADC dan penskalaan perisian. Elakkan membetulkan kerosakan perkakasan dengan pekali perisian yang tidak diterangkan.

Dokumentasikan Pengukuran Sebagai Gelung Instrumen

Rekodkan nilai pirau, toleransi, tingkah laku suhu, julat arus, gandaan penguat, persamaan penskalaan, tetapan penapis dan hasil penentukuran. Tetapkan selang pemeriksaan untuk sambungan berbolt arus tinggi. Apabila menggantikan pirau, padankan keperluan elektrik dan mekanikal.

Perkakasan pengukuran berkaitan boleh disemak dalam koleksi Pemancar Proses dan Sistem Kawalan DCS & Kawalan. Untuk persamaan reka bentuk dan pertimbangan pertukaran penempatan, lihat ringkasan aplikasi penderiaan arus sisi tinggi Texas Instruments. Saluran pirau yang baik ialah rantaian isyarat lengkap, bukan sekadar perintang yang ditambah pada konduktor.