(Zhejiang Magtron Intelligent Technology Co., Ltd. magtron lennon)
Abstrak: Saat ini, teknologi pendeteksi saat ini mengalami kemajuan dari hari ke hari seiring dengan perkembangan industri. Namun, ini bukan karena solusi tradisional tidak diinginkan, dan masih berguna dalam lingkungan aplikasi yang berbeda. Setelah deteksi arus, biasanya digunakan untuk melakukan dua fungsi dasar untuk mengukur "berapa banyak" arus dan menentukan tindakan saat arus "terlalu besar".
1. Hukum Ohm
(1) Resistensi shunt
Topologi semacam ini memiliki resiko tertentu, sirkuit deteksi ujung rendah mudah menyebabkan gangguan pada kabel arde, deteksi ujung tinggi, resistansi, dan persyaratan pemilihan op amp tinggi.
Hambatan indera adalah metode pengukuran arus paling sederhana, yang dapat digunakan untuk mengukur arus bolak-balik serta arus searah. Kelemahan terbesar menggunakan metode ini untuk pengukuran arus adalah bahwa resistor terhubung ke rangkaian yang akan diuji, yang menyebabkan konsumsi daya (I ^ 2 * R).
(2) Lacak resistensi
Menurut hukum Ohm, tegangan yang melintasi konduktor sebanding dengan arus yang melalui konduktor. Untuk zat resistif, hukum dapat diturunkan sebagai: J = (E + v × B).
Dalam rumusnya, J adalah rapat arus, E adalah kuat medan listrik, v adalah kecepatan aliran muatan, B adalah kerapatan fluks magnet yang bekerja pada muatan, dan adalah konduktivitas material. Saat ini, rumus di atas dapat disederhanakan menjadi: J = E
Dengan cara ini, ini juga merupakan metode pengukuran arus alternatif untuk menggunakan resistansi TRACE dari konduktor di rangkaian alih-alih resistansi shunt untuk mengukur arus.
Jika resistor TRACE digunakan, penguat gain tinggi diperlukan untuk memperkuat sinyal tegangan, tetapi kinerja bandwidth penguat belum menjadi hambatan yang telah rusak.
Banyak ahli dan sarjana telah melakukan banyak penelitian tentang kinerja uji resistor TRACE saat ini, dan hasilnya menunjukkan bahwa: tembaga logam memiliki penyimpangan termal yang khas, sehingga metode pengukuran ini tidak cocok untuk lingkungan aplikasi presisi tinggi.
(3) Resistansi DC induktansi
Rangkaian pengukuran resistansi DC induktansi termasuk dalam rangkaian pengambilan sampel lossless. Sirkuit perlu di-debug secara akurat sebelum pengambilan sampel; saat ini hanya cocok untuk pengukuran kasar arus. Biasanya digunakan dalam switching pengukuran arus lossless power supply dan tegangan rendah (kurang dari 1.5V) kesempatan pengukuran saat ini.
Gambar 1 Diagram prinsip pengukuran induktansi
2. Hukum induksi elektromagnetik Faraday
Fenomena induksi elektromagnetik mengacu pada fenomena gaya gerak listrik yang diinduksi akibat perubahan fluks magnet. Sebagai contoh, jika bagian dari penghantar rangkaian tertutup memotong garis induksi magnet pada suatu medan magnet maka akan dihasilkan arus (arus induksi) pada penghantar.
(1) Koil Rogowski
Rogowski Coil merupakan kumparan yang dapat langsung diletakkan pada penghantar yang akan diukur untuk mengukur arus AC. Sebenarnya ini adalah jenis trafo khusus, biasanya digunakan untuk mengukur tegangan tinggi AC dan arus sesaat.
Besarnya gaya gerak listrik yang diinduksi dalam setiap rangkaian tertutup sama dengan laju perubahan fluks magnet melalui rangkaian, yang dapat dinyatakan sebagai:
Berdasarkan aturan loop ampere, dapat diketahui hubungan antara kerapatan fluks magnet pada koil Rogowski dan arus yang akan diukur:
B adalah kerapatan fluks magnet, r adalah jari-jari cincin Rogowski, u0 adalah konstanta magnet, dan ic adalah arus yang akan diukur.
Gambar 2 Diagram skema kumparan Rogowski tanpa inti magnet
Karena tidak ada bahan feromagnetik di dalam kumparan Rogowski, kumparan tidak dapat didorong ke saturasi, jadi ini adalah perangkat linier.
Kumparan Rogowski tidak hanya dapat mengkalibrasi arus yang lebih rendah, tetapi juga dapat digunakan di bawah arus yang sangat tinggi. Ini juga semakin mengurangi kesulitan pengoperasian dan biaya kalibrasi arus tinggi.
Namun metode ini juga memiliki kelemahan: ketika arus yang akan diukur tidak berada di tengah kumparan, prinsip di atas masih dapat bekerja secara normal, namun akan terjadi kesalahan tertentu.
Gambar 3 Hubungan antara kesalahan pengukuran dan posisi saat ini yang akan diukur
(2) Pengukuran transformator
Dibandingkan dengan kumparan Rogowski, keuntungan terbesar dari pengukuran trafo arus adalah bahwa tegangan pada terminal keluaran sebanding dengan arus yang akan diukur; pada saat yang sama, pengaruh perubahan posisi kumparan yang akan diukur pada keakuratan pengukuran ditekan. Sinyal keluaran yang diukur dapat diambil sampelnya secara langsung oleh konverter analog-ke-digital tanpa amplifikasi penguat.
3. Efek magnetis
Sensor magnet adalah perangkat yang mengubah sifat magnet dari komponen sensitif yang disebabkan oleh faktor eksternal seperti medan magnet, arus, tegangan dan regangan, suhu, cahaya, dll., Menjadi sinyal listrik, dan mendeteksi besaran fisik yang sesuai dengan cara ini.
Ini banyak digunakan dalam industri modern dan produk elektronik untuk mengukur parameter fisik seperti arus, posisi, dan arah dengan intensitas medan magnet yang diinduksi. Dalam penemuan sebelumnya, ada banyak jenis sensor yang digunakan untuk mengukur medan magnet dan parameter lainnya.
(1) Sensor arus hall
Efek hall (Hall effect) berarti bahwa ketika konduktor padat (atau semikonduktor) ditempatkan dalam medan magnet dan arus mengalir, pembawa muatan dalam konduktor dibiaskan ke satu sisi oleh gaya Lorentz, dan kemudian tegangan (tegangan Hall ) Fenomena.
Dimana nq adalah kerapatan muatan dan d adalah ketebalan konduktor.
Perangkat Hall adalah perangkat konversi magnetoelektrik yang terbuat dari bahan semikonduktor. Jika arus kontrol diterapkan ke input, ketika medan magnet B melewati permukaan penginderaan magnet perangkat, potensial Hall muncul pada output.
Secara tidak langsung mengukur ukuran konduktor pembawa arus dengan mengukur ukuran potensial Hall. Oleh karena itu, sensor arus telah mengalami konversi isolasi isolasi listrik-magnet-listrik.
Gambar 4 Diagram skema dasar sensor arus Hall
(2) Sensor arus fluxgate
Sensor arus fluxgate memiliki akurasi pengukuran yang sangat tinggi dan stabilitas suhu yang baik. Tapi itu rentan terhadap gangguan dari medan magnet luar yang dibawa oleh sumber eksitasi. Guillermo et al mengadopsi bentuk diferensial belitan eksitasi untuk mengurangi interferensi medan magnet luar yang dibawa oleh sumber eksitasi. Karena efek transformator, sumber eksitasi frekuensi tinggi akan digabungkan ke belitan umpan balik untuk menghasilkan gangguan kebisingan pada sensor. Untuk mengurangi gangguan yang disebabkan oleh medan magnet internal dan eksternal, sensor dapat menggunakan inti magnet tambahan dan kumparan tambahan.
Gambar 5 Prinsip dasar sensor fluxgate
Untuk sensor fluxgate dasar, keluaran sinyal tegangan oleh kumparan sinyal pada terminal P adalah sebagai berikut:
(3) Sensor magnetoresistif raksasa
Sensor berdasarkan efek magnetoresistensi raksasa terutama memiliki tiga lapisan bahan penginderaan: Lapisan Referensi atau Lapisan Tersemat, Lapisan Normal, dan Lapisan Bebas.
Sensor GMR didasarkan pada efek magnetoresistensi raksasa, yang merupakan perubahan resistansi sensor di bawah aksi medan magnet eksternal. Ketika arah positif dari medan magnet adalah nol, resistansi bahan magnetoresistif menjadi maksimum; ketika medan magnet meningkat ke arah positif atau negatif, resistansi bahan tahan magnet berkurang.
Sejak penemuan GMR giant magnetoresistance, berbagai aplikasi telah dalam tahap pengembangan dan aplikasi praktis. Ini pertama kali berhasil dikomersialkan pada kepala hard disk. Selain mengukur langsung medan magnet, juga mengukur besaran fisik seperti arus, perpindahan, kecepatan linier, dan percepatan. Dapatkan lamaran.
Gambar 6 Struktur sensor magnetoresistif raksasa
Sensor arus magnetoresistif raksasa memiliki prospek aplikasi yang luas. Dibandingkan dengan trafo arus elektromagnetik tradisional, ia dapat mengukur sinyal arus dari DC ke frekuensi tinggi (tingkat MHz), terutama dapat mengukur arus DC, yang sangat bermanfaat untuk pemantauan DC di stasiun konverter dalam sistem transmisi DC.
Empat, kesimpulan
Metode pengukuran yang berbeda memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.Kecuali untuk trafo arus dan kumparan Rogowski yang tidak dapat secara langsung mengukur arus DC, metode pengukuran lain dapat mengukur arus DC; Metode pengukuran resistansi jejak dan resistansi induktansi tidak langsung terhubung ke rangkaian pengukuran Resistensi shunt, sehingga dampak pada rangkaian yang akan diukur relatif kecil; fluxgate saat ini merupakan teknologi pengukuran yang paling akurat, dan memberikan beberapa keuntungan seperti isolasi listrik dan kehilangan energi yang rendah.
- "The Royal Hotel Murder" merilis poster baru, "Hammer Brother" memamerkan ototnya dalam film thriller
- Gunakan jaringan saraf kapsul Hinton untuk mengidentifikasi hubungan spasial Part1: CNN dan kekurangannya
- Kami telah mengatur makan malam dengan Ma Dong, Wu Xiaobo, Qin Shuo ... Apakah Anda ingin berpartisipasi?