Strøm måling ved bruk av spenning DAQ-systemer
Strøm måles ofte direkte ved hjelp av en datainnsamlingsenhet (DAQ).
DAEnheter som måler spenning, er derimot ofte lettere tilgjengelige for brukeren.Denne metoden krever at strømmen konverteres til spenning for at spennings-DA-enheten skal kunne lese signalet.
Dette kan gjøres med en elektrisk shunt, men det krever et system med høy inngangsimpedans. Beregninger med etablerte formler er også nødvendige for å bestemme den optimale shunt-enheten.
Inngangsimpedans
Elektrisk impedans er en måling av motstand i en krets mot strøm hvis en spenning kobles til den.
En kildekrets' inngangsimpedans inneholder både
Statisk &
Dynamisk motstand.
Elektrisk motstand blir oftere anerkjent som reaktans enn statisk motstand.
En lastkrets er komponenten i en elektrisk krets som bruker elektrisitet, mens en overføringskrets er delen som transmitterer effekt. Effekten overføres fra kildekretsen til lastkretsen av utgangsimpedansen i kildekretsen og inngangsimpedansen i lastkretsen.
Impedans brukes ofte for å vurdere en krets’ elektriske effektivitet, som normalt er forholdet mellom bruksklar effektutgang og typisk krever segmentering av nettverket og fastsetting av både inngangsimpedans og utgangsimpedans mellom segmentene.
Effektivitet defineres som forholdet mellom inngangsimpedans og total impedans, det vil si summen av inngangsimpedans og utgangsimpedans.
For AC-kreiser kan reaktanskomponenten i impedans ofte forårsake store effektforlust. På grunn av disse tapene kan kretsens strøm være ute av fase med spenningen.
Da effekt er en kombinasjon av både spenning og strøm, er effekten som leveres over kretsen mindre enn hvis spenningen hadde vært i fase.
DC-kreiser har ikke reaktans og lider derfor ikke av det.
Datainnsamlingsystemer
DAQ refererer til metoden for sampling av elektriske signaler, som ofte brukes til å måle fysiske forhold.
Sensorer,
Signalkondisjoneringssirkuitry, og
En analog til digital omformer for å omforme fysiske egenskaper til et analogt signal
er blant de tre komponentene.
Signalkondisjoneringssirkuitry omdanner signaler til digitale verdier som kan transformeres. De digitale verdiene konverteres deretter via en analog til digital omformer. Data loggere er det mest vanlige navnet på selvstendige DAQ-systemer.
Dataopptakere med lav inngangsimpedans har normalt en inngangsimpedans på ca. 22kΩ. Med høy inngangsimpedans må den ha en inngangsimpedans på minst 100 M, enhetskostnad.
Denne typen data logger har også en analog til digital (sekvensiell tilnærming) omformer. Den bør også inkludere åtte single-ended kanaler med uavhengig A/D på spenninginnganger på 1V, 2V, 5V og 10V.
Elektrisk Shunt
En elektrisk shunt er et instrument som bruker en vei med lav motstand for å føre elektrisitet rundt et punkt i en krets.
En ammeter kan bestemme strøm som er for stor for å måles nøyaktig direkte ved å bruke en av de mange tenkelige ammeter shunts.
Denne typen nøyaktig kjent motstand er relativt minimal i forhold til lastkretsstrømmen. For å få strømmen til å passere gjennom den, kobles shunt-en serie med den.
Spenningsfall (VD) over shunt-en kan deretter måles ved å koble en spenningmåler til hver ende av shunt-en. Motstanden i shunt-en og dette spenningsfallet kan deretter beregnes.
Spenningsfallet ved shuntens maksimalstrøm, som må derateres etter at enheten har vært i drift i en forhåndsbestemt periode, er verdien som skiller en shunt, og er vanligvis 50 mV, 75 mV eller 100 mV.
Shunts har ofte en derating for minutter med kontinuerlig bruk. Motstanden i en shunt kan avvikle fra spesifikasjonene, samt fra dens temperatur og termiske drift. Ved 80 °C (176 °F) begynner shunts ofte å oppleve termisk drift og lide irreparabel skade.
Beregninger
Standardformelen for å bestemme strøm i en krets er
I = V/R
Der,
V – Spenning (V)
I – Strøm (Amp) og
R – Motstand (Ω)
I en shunt er motstanden lik den angitte motstanden i enheten, og spenningen er lik spenningsdifferansen mellom Vin+ og Vin- inngangsterminalene på spenningmåleren.
Det viktigste steget i denne prosessen er å sikre at spenningsfallet holdes innenfor et visst område. En tilstrekkelig signal til støy-forhold krever ofte et minimum av flere volts tap.
Hvis strømkilden er separat fra jordterminalen, kan støy reduseres ved å koble en 1kΩ motstand mellom Vin- og jordterminalene.
