Що таке котушка Роговського?

Що таке котушка Роговського?

Визначення котушки Роговського

Котушка Роговського — це електричний пристрій, який вимірює перемінний струм (AC) та високоскоростні перехідні або імпульсні струми.

Характеристики котушки Роговського

Котушка Роговського — це рівномірно намотана котушка з N числом витків та постійною площою поперечного перерізу A. У котушці Роговського немає металевого сердечника. Кінцевий термінал котушки повертається через центральну вісь котушки до іншого кінця. Тому обидва термінали знаходяться на одному кінці котушки.

Принцип роботи

Котушки Роговського працюють на основі закону Фарадея, подібно до перетворників струму (CT). У CT напруга, що індуктується в вторинній котушці, пропорційна струму у провіднику. Відмінність між котушками Роговського та перетворниками струму полягає в сердечнику. У котушках Роговського використовується повітряний сердечник, а у перетворнику струму — сталевий сердечник.

Коли струм проходить через провідник, він створює магнітне поле. Через перетин з магнітним полем, напруга індуктується між терміналами котушки Роговського.

Значення напруги пропорційне струму, що проходить через провідник. Котушки Роговського мають замкнутий контур. Зазвичай, вихід котушок Роговського під'єднаний до інтегруючого контуру. Тоді напруга котушки інтегрується, щоб надати вихідну напругу, яка пропорційна сигналу вхідного струму.

Інтегратор котушки Роговського

За компонентами, використаними в інтеграторі, існують два типи інтеграторів;

• Пасивний інтегратор

• Активний інтегратор

Пасивний інтегратор

Для широкого діапазону виходу котушок Роговського, рядова RC схема діє як інтегратор. Значення допустимої фазової помилки визначає значення опору (R) та ємності (C).

Зв'язок між R і C та фазовою помилкою можна отримати з фазового діаграми RC мережі. І це показано на нижньому малюнку.

У фазовій діаграмі,

VR і VC представляють напругу, що спадає на резисторі та конденсаторі,

IT — загальний струм у мережі,

V0 — вихідна напруга. Ця напруга така ж, як напруга на конденсаторі (VC),

VIN — вхідна напруга. Це векторна сума напруг, що спадають на резисторі та конденсаторі.

Напруга, що спадає на резисторі, є в фазі, а напруга, що спадає на конденсаторі, запізнюється на 90˚ відносно загального струму.

Активний інтегратор

RC схема діє як аттенюатор, зменшуючи напругу на конденсаторі. При низьких рівнях струму, вихідна напруга може бути дуже низькою, в мікровольтах (μV), створюючи слабкий сигнал для аналогово-цифрового перетворювача (ADC).

Цю проблему можна вирішити за допомогою активного інтегратора. Схема активного інтегратора показана на нижньому малюнку.

Тут, RC елемент знаходиться в зворотному шляху підсилювача. Коефіцієнт підсилення підсилювача можна налаштувати, використовуючи наступне рівняння.

Переваги котушки Роговського

• Вона може реагувати на швидкозмінні струми.

• Немає небезпеки відкриття вторинної котушки.

• Використовується повітря як середовище, без магнітного сердечника. Це запобігає будь-якому ризику насичення сердечника.

• У цій котушці, компенсація температури проста.

Недоліки котушки Роговського

• Для отримання форми струму, вихід котушки повинен пройти через інтегруючий контур. Потрібне живлення 3V до 24Vdc.

• Вона не може вимірювати постійний струм.