Strömmätning med hjälp av spänningsbaserade DAQ-system

Ström mäts ofta direkt med en datainsamling (DAQ) enhet.

    DAQ-enheter som mäter spänning är däremot ofta lättare för användaren att komma åt.Detta kräver att strömmen konverteras till spänning så att den spänningsmätande DAQ-enheten kan läsa signalen.

Detta kan uppnås med en elektrisk shunt, men det krävs ett system med hög ingångsimpedans. Beräkningar med etablerade formler krävs också för att bestämma den optimala shunten att använda.

Ingångsimpedans

Elektrisk impedans är en mätning av en krets motstånd mot ström om en spänning är ansluten till den.

En källnätverks ingångsimpedans nätverk inkluderar både

• Statisk & 

• Dynamisk motstånd.

Elektriskt motstånd erkänns oftare som reaktans än statiskt motstånd.

Ett belastningsnätverk är den del av ett elektriskt nätverk som använder elektricitet, medan ett transmissionsnätverk är den del som överför energi. Källnätverkets utgångsimpedans och belastningsnätverkets ingångsimpedans styr hur energi transporteras från källan till belastningsnätverket.

Impedans används ofta för att bedöma ett nätverks elektriska effektivitet, vilket normalt är förhållandet mellan användbar effekutdata och vanligtvis kräver segmentering av nätverket och fastställandet av både ingångs- och utgångsimpedansen mellan segmenten.

Effektivitet definieras som förhållandet mellan ingångsimpedans och total impedans, det vill säga summan av ingångs- och utgångsimpedans.

För växelströmskretsar orsakar reaktanskomponenten i impedansen ofta stora effektavbrott. På grund av dessa förluster kan kretsens ström vara ur fas med dess spänning.

Eftersom effekt är en kombination av både spänning och ström, är effekten som levereras över kretsen mindre än om spänningen vore i fas.

Gleichstromkreise haben keine Reaktanz und leiden daher nicht darunter.

Datainsamlingsystem

DAQ hänvisar till metoden för provtagning av elektriska signaler, vilka ofta används för att mäta fysiska förhållanden.

• Sensorer,

• Signalformgivande kretskapaciteter, och

• Ett analogt till digitalt omvandlingsprogram för att omvandla fysiska egenskaper till en analog signal

är bland de tre komponenterna.

Signalformgivande kretsar omvandlar signaler till digitala värden som kan transformeras. De digitala värdena omvandlas sedan via en analoga till digitala omvandlare. Data loggar är det vanligaste namnet för fristående DAQ-system.

Datainspelare med låg ingångsimpedans har normalt en ingångsimpedans på cirka 22 kΩ. Med en hög ingångsimpedans måste den ha en ingångsimpedans på minst 100 MΩ, enhetskostnad.

Denna typ av dataloggare har också en analog till digital (successiv approximation) omvandlare. Den bör också innehålla åtta ensidiga kanaler med oberoende A/D på spänningsingångar av 1V, 2V, 5V och 10V.

Elektrisk shunt

En elektrisk shunt är ett instrument som använder en väg med låg resistans för att föra el runt en punkt i en krets.

En amperometer kan bestämma en ström som är för stor för att kunna mätas korrekt direkt genom att använda en av de många tänkbara amperometershuntar.

Den här typen av exakt känt motstånd är relativt minimal jämfört med belastningskretsens ström. För att passera genom det är shunten ansluten i serie med det.

Spänningsfallet (VD) över shunten kan sedan mätas genom att ansluta en voltmeter till antingen ände av shunten. Shuntens resistans och detta spänningsfall kan sedan beräknas.

Spänningsfallet vid shuntens maximala ström, som måste derateras efter att enheten har varit i drift under en förbestämd period, är det värde som skiljer en shunt och är vanligtvis 50 mV, 75 mV eller 100 mV.

Shunts har ofta en nedgradering för minuter av kontinuerlig användning. Motståndet hos en shunt kan avvika från dess specifikationer samt från dess temperatur och termisk drift. Vid 80 °C (176 °F) börjar shunts ofta att undergå termisk drift och drabbas av irreparabel skada.

Beräkningar

Den standardformel för att bestämma ström i en krets är

I = V/R

Där

V – Spänning (V)

I – Ström (Amp) och

R – Motstånd (Ω)

I en shunt är resistansen lika med den specificerade resistansen för enheten, och spänningen är lika med spänningskillnaden mellan Vin+ och Vin- ingångsterminalerna på voltmeter.

Att säkerställa att spänningsfallet hålls inom ett visst intervall är det viktigaste steget i detta process. En tillräcklig signal- till brusförhållande kräver ofta ett minimum av flera volt.