Mjerenje struje pomoću sustava za prikupljanje analognih signala napona
Struja se često mjeri direktno pomoću uređaja za prikupljanje podataka (DAQ).
Uređaji DAQ koji mjeri napon, s druge strane, često su lako dostupniji korisniku.Ova metoda zahtijeva pretvaranje struje u napon kako bi uređaj DAQ mogao pročitati signal.
To se može postići električnim shuntom, ali potrebno je sustav s visokim ulaznim impedansom. Potrebne su i izračune pomoću utvrđenih formula kako bi se odredio optimalni shunt za korištenje.
Ulazni impedans
Električni impedans je mjera otpora kruga na struju ako je na njega spojen napon.
Ulazni impedans mreže izvora, koja uključuje oba
Statička i
Dinamička suprotstavljanja.
Električko suprotstavljanje češće se prepoznaje kao reaktancija nego statičko suprotstavljanje.
Mreža opterećenja je komponenta električke mreže koja koristi elektricitet, dok je mreža za prijenos dio koji šalje snagu. Izlazni impedans mreže izvora i ulazni impedans mreže opterećenja upravljaju kako se snaga prenosi od mreže izvora do mreže opterećenja.
Impedans se često koristi za procjenu električke učinkovitosti mreže, koja je obično omjer iskoristive snage na izlazu u odnosu na tipično zahtjeve segmentiranja mreže i određivanje ulaznog i izlaznog impedansa između segmenata.
Učinkovitost se definira kao omjer ulaznog impedansa i ukupnog impedansa, to jest, zbroja ulaznog i izlaznog impedansa.
Za AC krugove, komponenta reaktancije impedansa često uzrokuje velike gubitke snage. Zbog tih gubitaka, struja u krugu može biti izvan faze s naponom.
Budući da je snaga kombinacija naponske i strujne komponente, snaga predana kroz krug manja je od one ako bi napon bio u fazi.
DC krugovi nemaju reaktanciju i stoga ne trpe zbog nje.
Sustavi za prikupljanje podataka
DAQ se odnosi na metodu uzorkovanja električnih signala, koja se često koristi za mjerenje fizičkih stanja.
Senzori,
Kondicionirajuća oprema za signale i
Analogno-digitani pretvarač za pretvaranje fizičkih karakteristika u analogni signal
su među tri komponente.
Kondicionirajuća oprema za signale pretvara signale u digitalne vrijednosti koje se mogu transformirati. Digitalne vrijednosti se zatim pretvaraju putem analogno-digitnog pretvarača. Data logeri su najčešći naziv za samostojeće DAQ sustave.
Prijamni zapisi s niskim ulaznim impedansom obično imaju ulazni impedans od oko 22kΩ. S visokim ulaznim impedansom, mora imati ulazni impedans od najmanje 100 M, cijena po jedinici.
Ovaj tip data logera također ima analogno-digitni (postupak aproksimacije) pretvarač. Također treba uključiti osam jednostranih kanala s nezavisnim A/D na naponskim ulazima od 1V, 2V, 5V i 10V.
Električni shunt
Električni shunt je instrument koji koristi put niske otpornosti za prevoz elektriciteta oko točke kruga.
Ammeter može odrediti struju koja je prevelika za točno direktno mjerenje korištenjem jednog od mnogo mogućih ammeter shunta.
Ovaj tip točno poznate otpornosti relativno je minimalan u usporedbi s strujom opterećenog kruga. Da bi prošla kroz njega, shunt se spoji serijalno s njime.
Pad napona (VD) kroz shunt može se zatim izmjeriti spajanjem voltmetera na bilo kojem kraju shunta. Otpor shunta i pad napona se zatim mogu izračunati.
Pad napona na maksimalnu struju shunta, koja mora biti smanjena nakon što uređaj djeluje određeno vrijeme, je vrijednost koja razlikuje shunt i obično iznosi 50 mV, 75 mV ili 100 mV.
Shunti često imaju de-rating za minute neprekidnog korištenja. Opor shunta može se razlikovati od specifikacija, kao i od temperature i termalne drift. Na 80 °C (176 °F), shunti često počinju podlijeti termalnom driftu i trpite nerijšivu štetu.
Izračuni
Standardna formula za određivanje struje u krugu je
I = V/R
gdje
V – Napon (V)
I – Struja (Amp) i
R – Opor (Ω)
U shuntu, otpor jednak je nominalnom otporu uređaja, a napon jednak je razlici napona između ulaznih terminala Vin+ i Vin- voltmetera.
Najvažniji korak u ovom procesu je osigurati da pad napona ostane unutar određenog raspona. Dovoljan omjer signala i šuma često zahtijeva minimalnu gubitak od nekoliko volda.
