Strøm Måling Ved Brug af Spændings DAQ Systemer

Strøm måles ofte direkte ved hjælp af en dataindsamling (DAQ) enhed.

    DAQ-enheder, der måler spænding, er ofte mere let tilgængelige for brugeren.Denne metode kræver, at strømmen konverteres til spænding, så den spændingsbaserede DAQ-enhed kan læse signalet.

Dette kan opnås med en elektrisk shunt, men det kræver et system med høj inputimpedans. Beregninger ved hjælp af etablerede formler er også nødvendige for at bestemme den optimale shunt at bruge.

Input Impedans

Elektrisk impedans er en måling af en kredsløbs modstand over for strøm, hvis der er forbundet spænding til den.

En kildekreds' inputimpedansnetværk, som inkluderer både

• Statisk & 

• Dynamisk modstand.

Elektrisk modstand anerkendes oftere som reaktans end statisk modstand.

En belastningsnetværk er den del af et elektrisk netværk, der anvender elektricitet, mens et transmissionsnetværk er den del, der transmitterer effekt. Den udgående impedans fra kildekredsen og den indgående impedans fra belastningsnetværket styrer, hvordan effekten transporteres fra kilde til belastningsnetværk.

Impedans anvendes ofte til at vurdere et netværks elektriske effektivitet, som normalt er forholdet mellem brugbar effektudgang og typisk kræver segmentering af netværket og fastlæggelse af både input- og outputimpedans mellem segmenterne.

Effektivitet defineres som forholdet mellem inputimpedans til total impedans, dvs. summen af input- og outputimpedans.

For AC-kredsløb forårsager reaktanskomponenten i impedansen ofte store effekttab. På grund af disse tab kan kredsløbets strøm være ufaselagt med dens spænding.

Da effekt er en kombination af både spænding og strøm, er effekten, der leveres over kredsløbet, mindre end hvis spændingen var i fase.

DC-kredsløb har ikke reaktans og lider derfor ikke af det.

Dataindsamlingsystemer

DAQ refererer til metoden for sampling af elektriske signaler, som ofte anvendes til at måle fysiske forhold.

• Sensorer,

• Signalbehandlingskredsløb, og

• En analog til digital omformer for at omdanne fysiske egenskaber til et analogt signal

er blandt de tre komponenter.

Signalbehandlingskredsløbet omdanner signaler til digitale værdier, der kan transformeres. De digitale værdier omdannes derefter via en analog til digital omformer. Data loggere er den mest almindelige betegnelse for selvstændige DAQ-systemer.

Datologgere med lav inputimpedans har normalt en inputimpedans på ca. 22kΩ. Med høj inputimpedans skal den have en inputimpedans på minimum 100 MΩ, enhedskostnad.

Denne type datalogger har også en analog til digital (successiv approximation) omformer. Den bør også indeholde otte single-ended kanaler med uafhængige A/D på spændingsinput på 1V, 2V, 5V og 10V.

Elektrisk Shunt

En elektrisk shunt er et instrument, der bruger en lav resistensbane til at føre elektricitet rundt om et punkt i en kredsløb.

En ammeter kan bestemme strøm, der er for stor til, at den kan måle præcist direkte ved at bruge en af de mange tænkelige ammeter shunts.

Denne type præcist kendte resistens er relativt minimal i forhold til belastningskredsløbsstrømmen. For at passere gennem det, er shunten forbundet i serie med det.

Spændingsfaldet (VD) over shunten kan derefter måles ved at forbinde en voltmeter til begge ender af shunten. Shunten's resistens og dette spændingsfald kan derefter beregnes.

Spændingsfaldet ved shunten's maksimale strøm, som skal nedjusteres efter, at enheden har været i drift i en forudbestemt periode, er den værdi, der skelner en shunt, og er typisk 50 mV, 75 mV eller 100 mV.

Shunts har ofte en nedjustering for minutter med kontinuerlig brug. Shunten's resistens kan afvige fra dens specifikationer samt dens temperatur og termisk drift. Ved 80 °C (176 °F) starter shunts ofte at opleve termisk drift og lid irreparabel skade.

Beregninger

Den standardformel for at bestemme strøm i et kredsløb er

I = V/R

Hvor,

V – Spænding (V)

I – Strøm (Amp) og

R – Resistens (Ω)

I en shunt er resistencen lig med den angivne resistens for enheden, og spændingen er lig med spændingsforskellen mellem Vin+ og Vin--indgangsterminalerne på voltmeteren.

At sikre, at spændingsfaldet forbliver inden for et bestemt område, er den vigtigste trin i denne proces. En tilstrækkelig signal til støj forhold kræver ofte et minimumstab af flere volts.