Misurazione della Corrente Utilizzando Sistemi DAQ per Tensione
La corrente è spesso misurata direttamente utilizzando un dispositivo di acquisizione dati (DAQ).
Dall'altro lato, i dispositivi DAQ che misurano la tensione sono frequentemente più facilmente accessibili all'utente.Questo metodo richiede la conversione della corrente in tensione affinché il dispositivo DAQ per la tensione possa leggere il segnale.
Ciò può essere realizzato con uno shunt elettrico, ma richiede un sistema con alta impedenza d'ingresso. Sono inoltre necessari calcoli basati su formule stabilite per determinare lo shunt ottimale da utilizzare.
Impedenza d'ingresso
L'impedenza elettrica è una misura della resistenza di un circuito alla corrente quando vi è collegata una tensione.
L'impedenza d'ingresso di una rete sorgente, che include sia
Opposizione statica &
Opposizione dinamica.
L'opposizione elettrica è riconosciuta più spesso come reattività piuttosto che opposizione statica.
Una rete di carico è la componente di una rete elettrica che utilizza l'elettricità, mentre una rete di trasmissione è la sezione che trasmette potenza. L'impedenza d'uscita della rete sorgente e l'impedenza d'ingresso della rete di carico governano come la potenza viene trasportata dalla rete sorgente alla rete di carico.
L'impedenza è frequentemente utilizzata per valutare l'efficienza elettrica di una rete, che è normalmente il rapporto tra la potenza utile in uscita e tipicamente richiede segmentare la rete e determinare sia l'impedenza d'ingresso che quella d'uscita tra i segmenti.
L'efficienza è definita come il rapporto tra l'impedenza d'ingresso e l'impedenza totale, cioè la somma dell'impedenza d'ingresso e dell'impedenza d'uscita.
Per i circuiti AC, la componente di reattività dell'impedenza causa frequentemente grandi perdite di potenza. A causa di queste perdite, la corrente del circuito può essere fuori fase con la sua tensione.
Poiché la potenza è una combinazione di tensione e corrente, la potenza fornita attraverso il circuito è inferiore a quella che sarebbe se la tensione fosse in fase.
I circuiti DC non hanno reattività e quindi non ne soffrono.
Sistemi di acquisizione dati
DAQ si riferisce al metodo di campionamento dei segnali elettrici, che vengono spesso utilizzati per misurare condizioni fisiche.
Sensori,
Circuiti di condizionamento del segnale, e
Un convertitore analogico-digitale per convertire le caratteristiche fisiche in un segnale analogico
sono tra i tre componenti.
Il circuito di condizionamento del segnale trasforma i segnali in valori digitali che possono essere trasformati. I valori digitali vengono successivamente convertiti tramite un convertitore analogico-digitale. I data logger sono il nome più comune per i sistemi DAQ stand-alone.
I registratori di dati ad impedenza d'ingresso bassa hanno solitamente un'impedenza d'ingresso di circa 22kΩ. Con un'alta impedenza d'ingresso, deve avere un'impedenza d'ingresso minima di 100 M, costo unitario.
Questo tipo di data logger ha anche un convertitore analogico-digitale (approssimazione successiva). Dovrebbe inoltre includere otto canali single-ended con A/D indipendenti su ingressi di tensione di 1V, 2V, 5V e 10V.
Shunt elettrico
Uno shunt elettrico è uno strumento che utilizza un percorso a bassa resistenza per far passare l'elettricità intorno a un punto del circuito.
Un amperometro può determinare una corrente troppo grande per essere misurata direttamente utilizzando uno degli innumerevoli shunt concepibili per amperometri.
Questo tipo di resistenza accuratamente nota è relativamente minima in confronto alla corrente del circuito di carico. Per farla passare, lo shunt viene collegato in serie con esso.
La caduta di tensione (VD) attraverso lo shunt può quindi essere misurata collegando un voltmetro a ciascuna estremità dello shunt. La resistenza dello shunt e questa caduta di tensione possono quindi essere calcolate.
La caduta di tensione alla corrente massima dello shunt, che deve essere deratata dopo che il dispositivo è stato in funzione per un periodo predeterminato di tempo, è il valore che distingue uno shunt e comunemente è di 50 mV, 75 mV o 100 mV.
Gli shunt spesso hanno una derating per minuti di utilizzo continuativo. La resistenza di uno shunt può deviare dalle sue specifiche, così come dalla sua temperatura e deriva termica. A 80 °C (176 °F), gli shunt spesso iniziano a subire una deriva termica e subiscono danni irreparabili.
Calcoli
La formula standard per determinare la corrente in un circuito è
I = V/R
Dove,
V – Tensione (V)
I – Corrente (Ampere) e
R – Resistenza (Ω)
In uno shunt, la resistenza è uguale alla resistenza nominale del dispositivo, e la tensione è uguale alla differenza di tensione tra i terminali di ingresso Vin+ e Vin- del voltmetro.
Assicurarsi che la caduta di tensione rimanga entro un certo intervallo è il passaggio più importante in questo processo. Un adeguato rapporto segnale-rumore richiede spesso una perdita minima di diverse volte.
