Soluzioni ya Kujifunza Mwanga yenye Gharama Chache: Uzio wa Uingi wa Kutosha unabadilisha Transformer za Mwanga ya Chini ya Umeme wa Kiwango cha Chini

​

​I. Usalama wa Suluhisho​
Katika muda wa matumizi ya kutosha kwa kutambua viwango vya umeme katika uongozi wa kiuchumi, upimaji wa nishati, na usalama wa viwango vya umeme, transforma za umeme za kisayansi (CTs) na sensors za Hall zinachukua gharama kubwa (hasa kwa viwango vyenye amperes zaidi ya 30A) na utaratibu wa kutengeneza unaonekana kuwa mgumu. Suluhisho hili linatumia resistori ya mangani yenye miundo minne + udhibiti wa ishara uliozitengenezwa vizuri ili kupata gharama chache sana katika mahali ambapo yanatumika kwa wingi.

​II. Ujenzi Mkuu wa Suluhisho​

1. ​Kifungo cha Kutambua​
• Resistori Yenye Miundo Minne ya Mangani yenye Kutosha
• Inabakisha muundo wa core na coil wa CT ya zamani.
• Namba Muhimu: Viwango vya resistance vya 50μΩ-5mΩ (yanayotengenezwa kulingana na viwango vya umeme), Temperature Coefficient <50ppm/°C.
• Miundo minne inafuta makosa ya resistance ya mawasiliano (Kelvin connection).
2. ​Mfumo wa Utambuzi wa Ishara​
• Amplifier wa Instrumentation wenye Ukosefu wa Drift (INA)
• Hutumia vitu vingine vinavyo na ukosefu wa drift wa voltage wa <0.5μV/°C (mfano, AD8237, INA826).
• Makosa ya Gain <0.1%, CMRR >120dB (kukabiliana na interference ya common-mode).
• EMI filtering iliyofanikiwa imeundwa ndani inapunguza circuitry za nyuma.
3. ​Udhibiti wa Isolation​
• Isolator wa Capacitor Switched (mfano, ADI isoPower®)
• Unabakisha muundo wa magnetic isolation wa CT za zamani.
• Imetumaini DC isolation voltage >5kV.
• Matumizi ya nguvu ni chini kwa asilimia 40, gharama ni tu asilimia 60 ya suluhisho la optocoupler.
4. ​Ujenzi wa Kiwango​
• Kitambaa cha Plastic kilichochapwa
• Imefuta vipengele vya metal shielding na potting process.
• Imekuwa na daraja la IP54 protection (chaguo la dustproof na water splash resistant).
• Vipengele vya pluggable vilivyotengenezwa kwa kijamii.

​III. Tathmini ya Faides ya Gharama (vs. Suluhisho la Zamani)​​

​IV. Speki za Teknolojia Zinazokubalika​

• ​Ukadiriaji:​​ 1% FS (@25°C), 2% FS (@-40°C~+85°C)
• ​Bandwidth:​​ DC~50kHz (zaidi ya limiti ya CT za zamani 10kHz)
• ​Viwango vya Umeme Vinavyokubalika:​​ 15-300A (>300A inapatikana kutumia arrays za shunt parallel)
• ​Matumizi ya Nguvu:​​ <15mW (haina athari ya self-heating)
• ​Muda wa Jibu:​​ <1μs (faida kubwa katika mahali ambapo yanahitajika kwa haraka)

​V. Uunganisho wa Mahali pa Matumizi​

1. ​Uchanganuzi wa Ndani wa Smart Meter​
• Inaweza kutumika kwenye upimaji wa nishati chini ya Class 1.
• Sampling ya umeme wa busbar (kutumia Σ-Δ ADC).
2. ​Mfumo wa Uongozi wa Motor​
• Utambuzi wa umeme wa phase kwa inverter wa three-phase.
• BLDC controllers wenye gharama chache.
3. ​Vifaa vya Usalama wa Viwango vya Umeme​
• Utambuzi wa umeme wa breaker trip.
• Muda wa jibu unajiongezea mara 50.
4. ​Inverters za Solar​
• Utambuzi wa umeme wa string (upande wa DC).
• Inafuta tatizo la residual flux error la CT za zamani.

​VI. Nyanja Muhimu za Kutengeneza​

1. ​Ujenzi wa Thermal Management​
• Heat dissipation ya copper pour (PCB inaifanya kazi kama heat sink).
• Sheria: ≥4mm² copper pour kwa kila 1A current.
2. ​Udhibiti wa EMC​
• Matching ya length ya differential trace ≤10mm.
• π-filter kwenye front end ya instrumentation amplifier.
3. ​Udhibiti wa Uchanganuzi wa Kiwango​
• Trimming ya resistori ya laser kamili ya automation.
• Programming ya temperature compensation coefficient firmware.
• Dynamic load testing (inabakisha burn-in process ya zamani).

​Masharti ya Suluhisho:​​

• Haifai kwa viwango vya umeme vya zaidi ya 600V (inahitaji reinforced isolation solution).
• Copper losses ni zaidi sana kwenye viwango vya umeme zaidi ya 500A (tumia magnetic solution).