قياس التيار باستخدام أنظمة اقتناء البيانات الكهربائية

غالبًا ما يتم قياس التيار بشكل مباشر باستخدام جهاز استشعار البيانات (DAQ).

    من ناحية أخرى، غالبًا ما يكون أجهزة DAQ التي تقيس الجهد أكثر سهولة في الوصول إليها للمستخدم.تتطلب هذه الطريقة تحويل التيار إلى جهد حتى يمكن لجهاز DAQ الخاص بالجهد قراءة الإشارة.

يمكن تحقيق ذلك باستخدام مقاومة متنافرة كهربائية، لكنه يحتاج إلى نظام ذي مقاومة إدخال عالية. كما يتطلب الأمر حسابات باستخدام صيغ معروفة لتحديد المقاومة المتنافرة المثلى.

المقاومة الإدخالية

تعتبر المعاوقة الكهربائية قياسًا لمدى مقاومة الدائرة للتيار عند توصيل جهد بها.

تشمل شبكة المقاومة الإدخالية للمصدر كل من

• المعارضة الثابتة و

• المعارضة الديناميكية.

غالبًا ما يتم الاعتراف بالمعارضة الكهربائية على أنها رد فعل أكثر من المعارضة الثابتة.

تعتبر شبكة الحمل هي المكون الذي يستخدم الكهرباء في الشبكة الكهربائية، بينما تعتبر شبكة النقل هي القسم الذي يقوم بنقل الطاقة. تتحكم المقاومة الإخراجية لشبكة المصدر والمقاومة الإدخالية لشبكة الحمل في كيفية نقل الطاقة من مصدر إلى شبكة الحمل.

تُستخدم المعاوقة غالبًا لتقييم كفاءة الشبكة الكهربائية، والتي تكون عادة نسبة الطاقة القابلة للاستخدام إلى الطاقة الإجمالية وتتطلب تقسيم الشبكة وتحديد المعاوقة الإدخالية والإخراجية بين الأجزاء.

تُعرف الكفاءة بأنها نسبة المقاومة الإدخالية إلى المقاومة الإجمالية، أي مجموع المقاومة الإدخالية والإخراجية.

بالنسبة للدوائر ذات التيار المتردد، غالبًا ما يسبب مكون الرد فعل في المعاوقة خسائر طاقة كبيرة. بسبب هذه الخسائر، قد يكون التيار في الدائرة غير متزامن مع الجهد.

لأن الطاقة هي مزيج من الجهد والتيار، فإن الطاقة المنقولة عبر الدائرة أقل مما لو كان الجهد متزامنًا.

لا تحتوي الدوائر ذات التيار المستمر على رد فعل وبالتالي لا تعاني منه.

أنظمة استشعار البيانات

يشير DAQ إلى طريقة أخذ عينات الإشارات الكهربائية، والتي غالبًا ما تُستخدم لقياس الظروف الفيزيائية.

• الحساسات،

• مداريات تكييف الإشارة، و

• محول تناظري إلى رقمي لتحويل الخصائص الفيزيائية إلى إشارة تناظرية

هي من بين الثلاث مكونات.

تقوم مداريات تكييف الإشارة بتحويل الإشارات إلى قيم رقمية يمكن تحويلها. يتم تحويل القيم الرقمية بعد ذلك عبر محول تناظري إلى رقمي. يعتبر تسجيل البيانات هو الاسم الأكثر شيوعًا لأنظمة DAQ المستقلة.

عادة ما يكون للتسجيلات الرقمية ذات المقاومة الإدخالية المنخفضة مقاومة إدخال حوالي 22 كيلو أوم. بالنسبة للمقاومة الإدخالية العالية، يجب أن تكون المقاومة الإدخالية على الأقل 100 ميجا أوم، بتكلفة الوحدة.

يحتوي هذا النوع من تسجيل البيانات أيضًا على محول تناظري إلى رقمي (تقريب متتابع). يجب أن يشمل أيضًا ثمانية قنوات منفصلة مع A/D مستقل على مدخلات الجهد 1V، 2V، 5V، و10V.

المقاومة المتنافرة الكهربائية

تعتبر المقاومة المتنافرة الكهربائية أداة تستخدم مسارًا ذا مقاومة منخفضة لنقل الكهرباء حول نقطة في الدائرة.

يمكن للأميتر تحديد تيار كبير جدًا بحيث لا يمكن قياسه بدقة مباشرة عن طريق استخدام أحد العديد من المقاومات المتنافرة للأميتر المحتملة.

هذا النوع من المقاومة المعروفة بدقة يعتبر ضئيلًا نسبيًا مقارنة بتيار دائرة الحمل. يتم توصيل المقاومة المتنافرة بالتسلسل معه لتمرير التيار خلاله.

يمكن قياس الانخفاض الجهد (VD) عبر المقاومة المتنافرة عن طريق توصيل فولتمتر بأطراف المقاومة المتنافرة. يمكن بعد ذلك حساب مقاومة المقاومة المتنافرة وهذا الانخفاض الجهد.

يعد الانخفاض الجهد عند أعلى تيار للمقاومة المتنافرة، والذي يجب تخفيضه بعد تشغيل الجهاز لمدة زمنية محددة، هو القيمة التي تميز المقاومة المتنافرة وغالبًا ما يكون 50 مللي فولت أو 75 مللي فولت أو 100 مللي فولت.

غالبًا ما يكون للمقاومات المتنافرة تصنيف أقل لدقائق الاستخدام المتواصل. قد تختلف مقاومة المقاومة المتنافرة عن المواصفات وكذلك عن درجة الحرارة والانحراف الحراري. عند 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت)، غالبًا ما تبدأ المقاومات المتنافرة في الانحراف الحراري وتتعرض لأضرار لا يمكن إصلاحها.

الحسابات

الصيغة القياسية لتحديد التيار في الدائرة هي

I = V/R

حيث،

V – الجهد (V)

I – التيار (أمبير) و

R – المقاومة (أوم)

في المقاومة المتنافرة، تكون المقاومة مساوية للمقاومة المحددة للجهاز، والجهد مساوٍ لفرق الجهد بين مدخلات Vin+ و Vin- للفولتمتر.

تأكد من أن انخفاض الجهد يبقى ضمن نطاق معين هو الخطوة الأكثر أهمية في هذا العملية. غالبًا ما يتطلب نسبة إشارة إلى الضوضاء المناسبة خسارة جهدية الدنيا عدة فولتات.