اندازه‌گیری جریان با استفاده از سیستم‌های DAQ ولتاژ

جریان معمولاً به طور مستقیم با استفاده از دستگاه جمع‌آوری داده (DAQ) اندازه‌گیری می‌شود.

    دستگاه‌های DAQ که ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کنند، معمولاً برای کاربران بیشتر قابل دسترس هستند.این روش نیازمند تبدیل جریان به ولتاژ است تا دستگاه DAQ ولتاژ بتواند سیگنال را بخواند.

این کار می‌تواند با استفاده از شانت الکتریکی انجام شود، اما نیاز به یک سیستم با ایمپدانس ورودی بالا دارد. محاسبات با استفاده از فرمول‌های ثابت نیز برای تعیین شانت بهینه لازم است.

ایمپدانس ورودی

ایمپدانس الکتریکی اندازه‌گیری مقاومت مدار به جریان در صورتی است که ولتاژ به آن متصل شود.

شبکه ایمپدانس ورودی شبکه منبع شامل هر دو

• مقاومت ایستا & 

• مقاومت پویا.

مقاومت الکتریکی بیشتر با عنوان واکنش‌پذیری شناخته می‌شود تا مقاومت ایستا.

شبکه بار مؤلفه‌ای از شبکه الکتریکی است که از برق استفاده می‌کند، در حالی که شبکه انتقال بخشی است که انرژی را منتقل می‌کند. ایمپدانس خروجی شبکه منبع و ایمپدانس ورودی شبکه بار نحوه انتقال انرژی از شبکه منبع به شبکه بار را تعیین می‌کنند.

ایمپدانس معمولاً برای ارزیابی کارایی الکتریکی شبکه استفاده می‌شود، که معمولاً نسبت خروجی توان قابل استفاده به خروجی توان معمولی است که نیازمند تقسیم‌بندی شبکه و تعیین هر دو ایمپدانس ورودی و خروجی بین بخش‌ها است.

کارایی به عنوان نسبت ایمپدانس ورودی به ایمپدانس کل تعریف می‌شود، یعنی مجموع ایمپدانس ورودی و خروجی.

برای مدارهای AC، مولفه واکنش‌پذیری ایمپدانس معمولاً باعث افت توان زیاد می‌شود. به دلیل این افت‌ها، جریان مدار ممکن است با ولتاژ آن خارج از فاز باشد.

چون توان ترکیبی از ولتاژ و جریان است، توان تحویل داده شده در مدار کمتر از حالتی است که ولتاژ در فاز باشد.

مدارهای DC واکنش‌پذیری ندارند و بنابراین از آن رنج نمی‌برند.

سیستم‌های جمع‌آوری داده

DAQ به روش نمونه‌برداری از سیگنال‌های الکتریکی اشاره دارد که معمولاً برای اندازه‌گیری شرایط فیزیکی استفاده می‌شود.

• سنسورها،

• مدارهای شرایط‌سازی سیگنال، و

• مبدل آنالوگ-به-دیجیتال برای تبدیل ویژگی‌های فیزیکی به سیگنال آنالوگ

از سه مؤلفه اصلی هستند.

مدارهای شرایط‌سازی سیگنال سیگنال‌ها را به مقادیر دیجیتالی تبدیل می‌کنند که می‌توانند تغییر کنند. مقادیر دیجیتالی سپس از طریق یک مبدل آنالوگ-به-دیجیتال تبدیل می‌شوند. ثبت‌کننده‌های داده رایج‌ترین نام برای سیستم‌های DAQ مستقل هستند.

ثبت‌کننده‌های داده با ایمپدانس ورودی پایین معمولاً ایمپدانس ورودی حدود ۲۲ کی‌اهم دارند. با ایمپدانس ورودی بالا، باید ایمپدانس ورودی حداقل ۱۰۰ مگا‌اهم داشته باشد.

این نوع ثبت‌کننده داده همچنین یک مبدل آنالوگ-به-دیجیتال (تقریب متوالی) دارد. باید هشت کانال تک‌طرفه با A/D مستقل روی ورودی‌های ولتاژ ۱V، ۲V، ۵V و ۱۰V داشته باشد.

شانت الکتریکی

شانت الکتریکی یک دستگاه است که از یک مسیر با مقاومت کم برای حمل برق در اطراف نقطه‌ای از مدار استفاده می‌کند.

آمپرمتر می‌تواند جریانی را که برای اندازه‌گیری مستقیم آن بزرگ است با استفاده از یکی از شانت‌های آمپرمتر قابل تصور تعیین کند.

این نوع مقاومت به طور دقیق شناخته شده نسبت به جریان مدار بار نسبتاً کم است. برای عبور از آن، شانت به صورت سری با آن متصل می‌شود.

افت ولتاژ (VD) در طول شانت می‌تواند با متصل کردن ولتمتر به یکی از انتهای‌های شانت اندازه‌گیری شود. مقاومت شانت و افت ولتاژ می‌توانند محاسبه شوند.

افت ولتاژ در جریان حداکثر شانت که باید پس از عملکرد دستگاه برای مدت زمان مشخصی کاهش یابد، مقداری است که شانت را متمایز می‌کند و معمولاً ۵۰ میلی‌ولت، ۷۵ میلی‌ولت یا ۱۰۰ میلی‌ولت است.

شانت‌ها معمولاً دارای کاهش ظرفیت برای دقیقه‌های مداوم استفاده هستند. مقاومت یک شانت ممکن است از مشخصات آن و از دما و گریز حرارتی آن انحراف کند. در ۸۰ درجه سانتیگراد (۱۷۶ درجه فارنهایت)، شانت‌ها معمولاً شروع به گریز حرارتی می‌کنند و آسیب‌های غیرقابل تعمیر می‌بینند.

محاسبات

فرمول استاندارد برای تعیین جریان در یک مدار عبارت است از

I = V/R

که

V – ولتاژ (V)

I – جریان (آمپر) و