Измерение тока с использованием систем сбора данных по напряжению

Ток часто измеряется напрямую с помощью системы сбора данных (DAQ).

    С другой стороны, устройства DAQ, измеряющие напряжение, обычно более доступны для пользователя.Этот метод требует преобразования тока в напряжение, чтобы устройство DAQ могло считать сигнал.

Это можно сделать с помощью электрического шунта, но требуется система с высоким входным сопротивлением. Также необходимы расчеты по установленным формулам для определения оптимального шунта.

Входное сопротивление

Электрическое сопротивление — это измерение сопротивления цепи к току, если к ней подключено напряжение.

Входное сопротивление сети источника, которое включает как

• статическое и

• динамическое противодействие.

Электрическое противодействие чаще распознается как реактивное сопротивление, чем статическое противодействие.

Сеть нагрузки — это компонент электрической сети, который использует электроэнергию, тогда как передающая сеть — это секция, которая передает мощность. Входное сопротивление сети источника и выходное сопротивление сети нагрузки управляют тем, как мощность передается от сети источника к сети нагрузки.

Сопротивление часто используется для оценки электрической эффективности сети, которая обычно является отношением полезной выходной мощности к требуемой, что обычно требует сегментации сети и определения как входного, так и выходного сопротивления между сегментами.

Эффективность определяется как отношение входного сопротивления к общему сопротивлению, то есть сумме входного и выходного сопротивления.

Для цепей переменного тока реактивная составляющая сопротивления часто вызывает большие потери мощности. Из-за этих потерь ток в цепи может быть несинхронизирован с напряжением.

Поскольку мощность — это комбинация напряжения и тока, мощность, передаваемая через цепь, меньше, чем если бы напряжение было в фазе.

Цепи постоянного тока не имеют реактивного сопротивления и, следовательно, не страдают от него.

Системы сбора данных

DAQ относится к методу выборки электрических сигналов, которые часто используются для измерения физических условий.

• Датчики,

• схемы обработки сигнала и

• аналогово-цифровые преобразователи для преобразования физических характеристик в аналоговый сигнал

являются одними из трех компонентов.

Схемы обработки сигнала преобразуют сигналы в цифровые значения, которые могут быть преобразованы. Цифровые значения затем преобразуются через аналого-цифровой преобразователь. Даталоггеры — это наиболее распространенные названия для автономных систем DAQ.

Регистраторы данных с низким входным сопротивлением обычно имеют входное сопротивление около 22 кОм. С высоким входным сопротивлением оно должно иметь входное сопротивление не менее 100 МОм, стоимость единицы.

Этот тип даталоггера также имеет аналого-цифровой (последовательный приближенный) преобразователь. Он также должен включать восемь одноканальных каналов с независимыми АЦП на входах напряжения 1В, 2В, 5В и 10В.

Электрический шунт

Электрический шунт — это прибор, который использует путь с низким сопротивлением для переноса электричества вокруг точки цепи.

Амперметр может определить ток, который слишком велик для его точного прямого измерения, используя один из множества возможных амперметрических шунтов.

Этот тип точно известного сопротивления относительно мал по сравнению с током цепи нагрузки. Чтобы пропустить его, шунт подключается последовательно с ним.

Напряжение падения (VD) на шунте затем может быть измерено, подключив вольтметр к любому концу шунта. Сопротивление шунта и это напряжение падения затем могут быть вычислены.

Напряжение падения при максимальном токе шунта, которое должно быть снижено после работы устройства в течение предопределенного периода времени, является значением, которое отличает шунт, и обычно составляет 50 мВ, 75 мВ или 100 мВ.

Шунты часто имеют понижение рейтинга для минут непрерывного использования. Сопротивление шунта может отклоняться от его спецификаций, а также от его температуры и термического дрейфа. При 80 °C (176 °F) шунты часто начинают испытывать термический дрейф и страдают непоправимым повреждением.

Расчеты

Стандартная формула для определения тока в цепи:

I = V/R

Где,

V – Напряжение (В)

I – Ток (А) и

R – Сопротивление (Ом)

В шунте сопротивление равно номинальному сопротивлению устройства, а напряжение равно разности напряжений между входными терминалами Vin+ и Vin- вольтметра.

Наиболее важным шагом в этом процессе является обеспечение того, чтобы падение напряжения находилось в определенном диапазоне. Для адекватного соотношения сигнал/шум часто требуется минимальная потеря нескольких вольт.