Mga kasalukuyang diskarte sa sensing gamit ang iba't ibang mga kasalukuyang sensor

Ang kasalukuyang ay isang kritikal na kadahilanan sa Electronics o Electrical Engineering. Sa electronics, ang kasalukuyang ay maaaring magkaroon ng isang bandwidth mula sa ilang mga nano-amperes hanggang daan-daang mga amperes. Ang saklaw na ito ay maaaring maging mas malawak sa domain ng Elektrikal na karaniwang hanggang sa libu-libong mga amperes, lalo na sa Power Grids. Mayroong iba't ibang mga pamamaraan upang maunawaan at masukat ang kasalukuyang nasa loob ng isang circuit o isang konduktor. Sa artikulong ito, tatalakayin namin kung paano sukatin ang kasalukuyang gamit ang iba't ibang mga kasalukuyang diskarte sa sensing sa kanilang mga kalamangan, dehado at aplikasyon.

Hall Effect Sensor Kasalukuyang Pamamaraan sa Pagdamdam

Ang Hall Effect ay natuklasan ng Amerikanong pisiko na si Edwin Herbert Hall at maaaring magamit upang maunawaan ang agos. Pangkalahatang ginagamit ito upang makita ang magnetic field at maaaring maging kapaki-pakinabang sa maraming mga application tulad ng Speedometer, alarm ng pinto, DIY BLDC.

Ang sensor ng Hall Effect ay gumagawa ng isang output boltahe depende sa magnetic field. Ang proporsyon ng boltahe ng output ay proporsyonal sa magnetic field. Sa kasalukuyang proseso ng sensing, ang kasalukuyang sinusukat sa pamamagitan ng pagsukat sa magnetic field. Ang output voltage ay napakababa at kailangang palakasin sa isang kapaki-pakinabang na halaga sa pamamagitan ng paggamit ng isang high gain amplifier na may napakababang ingay. Bukod sa amplifier circuit Hall Effect sensor ay nangangailangan ng karagdagang circuitry dahil ito ay isang linear transducer.

Mga kalamangan:

1. Maaaring magamit sa mas mataas na dalas.
2. Maaaring magamit sa parehong AC at DC nang tumpak.
3. Paraang hindi batay sa pakikipag-ugnay.
4. Maaaring magamit sa isang magaspang na kapaligiran.
5. Ito ay maaasahan.

Kahinaan:

1. Ang sensor ay naaanod at nangangailangan ng bayad.
2. Kinakailangan ng karagdagang circuit para sa kapaki-pakinabang na output.
3. Mahalaga kaysa sa shunt based na diskarte.

Ang mga sensor ng Hall Effect ay ginagamit sa mga meter ng clamp pati na rin sa maraming mga aplikasyon ng pang-industriya at Automotika na kasalukuyang nararamdaman. Maraming mga uri ng linear Hall effect sensor ay maaaring makaramdam ng kasalukuyang mula sa maraming mga mili-amp hanggang sa libu-libong mga ampere. Dahil dito, gumagamit din ang Smart Grid Monitoring Application ng iba't ibang uri ng sensor ng Hall effect upang subaybayan ang kasalukuyang conductor.

Flux Gate Sensor Kasalukuyang Pamamaraan sa Pagdamdam

Ang isang saturable Inductor ay ang pangunahing sangkap para sa diskarteng Fluxgate sensing. Dahil dito, ang Fluxgate sensor ay tinawag bilang saturable Inductor Current Sensor. Ang core ng inductor na ginagamit para sa fluxgate sensor ay gumagana sa rehiyon ng saturation. Ang antas ng saturation ng inductor na ito ay lubos na sensitibo at ang anumang panloob o panlabas na density ng pagkilos ng bagay ay nagbabago sa antas ng saturation ng inductor. Ang pagkamatagusin ng core ay direktang proporsyonal sa antas ng saturation, samakatuwid ay nagbabago rin ang inductance. Ang pagbabago sa halagang inductor na ito ay sinuri ng flux gate sensor upang maunawaan ang kasalukuyang. Kung ang kasalukuyang mataas, ang inductance ay magiging mas mababa, kung ang kasalukuyang mababa, ang inductance ay naging mataas.

Gumagana ang sensor ng Hall Effect na katulad sa sensor ng fluxgate, ngunit may isang pagkakaiba sa pagitan nila. Ang pagkakaiba ay nasa pangunahing materyal. Ang sensor ng Flux Gate ay gumagamit ng isang saturable inductor ngunit ang sensor ng Hall Effect ay gumagamit ng core ng hangin.

Sa imahe sa itaas, ipinapakita ang pangunahing pagtatayo ng isang flux gate sensor. Mayroong dalawang likid na pangunahin at pangalawang nakabalot sa paligid ng isang pusong core ng inductor. Ang mga pagbabago sa kasalukuyang daloy ay maaaring baguhin ang pangunahing pagkamatagusin na nagreresulta sa pagbabago ng inductance sa iba pang likid.

Mga kalamangan:

1. Maaaring sukatin sa isang malawak na hanay ng dalas.
2. May mahusay na kawastuhan.
3. Mababang offset at drift.

Kahinaan:

1. Mataas na pangalawang paggamit ng kuryente
2. Ang isang kadahilanan ng peligro ay nagdaragdag para sa boltahe o kasalukuyang ingay sa pangunahing konduktor.
3. Angkop lamang para sa DC o mababang dalas ng AC.

Ginagamit ang mga sensor ng fluxgate sa Solar Inverters upang maunawaan ang kasalukuyang. Maliban dito, ang pagsukat ng closed-loop AC at DC ay madaling gawin sa pamamagitan ng paggamit ng mga sensor ng Flux Gate. Ang pamamaraan ng kasalukuyang pagkilos ng Flux Gate ay maaari ding gamitin sa kasalukuyang pagsukat ng Leakage, labis na pag-detect atbp.

Rogowski Coil Kasalukuyang Pamamaraan sa Pagdamdam

Ang coil ng Rogowski ay pinangalanan pagkatapos ng German physicist na si Walter Rogowski. Ang coil ng Rogowski ay ginawa gamit ang isang helical na hugis ng core ng coil ng hangin at balot sa naka-target na conductor para sa kasalukuyang pagsukat.

Sa imahe sa itaas, ang coil ng Rogowski ay ipinapakita na may karagdagang circuitry. Ang Karagdagang circuitry ay isang integrator circuit. Nagbibigay ang Rogowski coil ng output voltage depende sa rate ng kasalukuyang pagbabago sa conductor. Ang isang karagdagang integrator circuit ay kinakailangan para sa paggawa ng isang output boltahe na proporsyonal sa kasalukuyang.

Mga kalamangan:

1. Ito ay isang mahusay na pamamaraan upang makita ang mabilis na kasalukuyang pagbabago ng mataas na dalas.
2. Ligtas na operasyon sa mga tuntunin ng paghawak ng pangalawang paikot-ikot.
3. Solusyong Mababang Gastos.
4. Kakayahang umangkop sa paghawak dahil sa bukas na konstruksyon ng loop.
5. Ang kompensasyon sa temperatura ay hindi kumplikado.

Kahinaan:

1. Angkop lamang para sa AC
2. May mababang pagkasensitibo kaysa sa kasalukuyang transpormer.

Ang Rogowski coil ay may malawak na hanay ng application. Halimbawa, ang pagsukat ng kasalukuyang sa malalaking mga module ng kuryente, lalo na sa buong MOSFET o Mga transistor na Mataas na kuryente o sa buong IGBT. Nagbibigay ang Rogowski coil ng kakayahang umangkop na pagpipilian sa pagsukat. Tulad ng tugon ng Rogowski coil ay napakabilis sa mga transients o high-frequency na sinusoidal na alon, ito ay isang mahusay na pagpipilian upang sukatin ang mga kasalukuyang transiensyang may dalas na dalas sa mga linya ng kuryente. Sa pamamahagi ng kuryente o sa matalinong grid, ang Rogowski coil ay nagbibigay ng mahusay na kakayahang umangkop para sa kasalukuyang mga sukat.

Kasalukuyang Transformer Kasalukuyang Pamamaraan sa Pagdamdam

Ang kasalukuyang transpormer o CT ay ginagamit upang maunawaan ang kasalukuyang pamamagitan ng pangalawang boltahe na proporsyonal sa kasalukuyang nasa pangalawang likaw. Ito ay Industrial transpormer na nagko-convert ang malaking halaga ng boltahe o kasalukuyang sa isang mas maliit na halaga sa pangalawang coil nito. Ang pagsukat ay kinuha sa kabuuan ng pangalawang output.

Sa imahe sa itaas, ipinakita ang konstruksyon. Ito ay isang perpektong CT transpormer na may pangunahin at pangalawang ratio na bilang 1: N. Ang N ay nakasalalay sa mga pagtutukoy ng transpormer. Matuto nang higit pa tungkol sa mga transformer dito.

Mga kalamangan:

1. Malaking kasalukuyang kakayahan sa paghawak, higit sa iba pang mga pamamaraan na ipinakita sa artikulong ito.
2. Huwag mangailangan ng karagdagang circuitry.

Kahinaan:

1. Nangangailangan ng pagpapanatili.
2. Ang hysteresis ay nangyayari dahil sa magnetization.
3. Mataas na pangunahing pang-kasalukuyang nagbibigay-diin ang mga pangunahing materyales ng ferit.

Ang pangunahing paggamit ng CT transpormer batay kasalukuyang diskarte sa sensing ay nasa Power grid dahil sa napakataas na kasalukuyang kapasidad sa pagsukat. Ilang metro ng clamp din ang gumagamit ng isang kasalukuyang transpormer para sa pagsukat ng alternating kasalukuyang.

Shunt Resistor Kasalukuyang Pamamaraan sa Pagdamdam

Ito ang pinaka ginagamit na pamamaraan sa kasalukuyang mga diskarte sa sensing. Ang pamamaraan na ito ay batay sa batas ng Ohms.

Ang isang resistor na may mababang halaga sa serye ay ginagamit upang maunawaan ang kasalukuyang. Kapag ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng isang resistor na may mababang halaga, gumagawa ito ng pagkakaiba sa boltahe sa buong risistor.

Kumuha tayo ng isang halimbawa.

Ipagpalagay na ang 1A ng kasalukuyang ay dumadaloy sa pamamagitan ng isang 1-ohm risistor. Tulad ng batas sa ohm na Boltahe ay katumbas ng kasalukuyang x paglaban. Samakatuwid, kapag ang 1A ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng isang 1-ohm risistor, gagawa ito ng 1V sa buong risistor. Ang wattage ng risistor ay isang kritikal na kadahilanan na isasaalang-alang. Gayunpaman, mayroong napakaliit na resistors ng halaga na magagamit din sa merkado, kung saan ang paglaban ay nasa saklaw ng mili-ohms. Sa ganitong kaso, ang pagkakaiba ng boltahe sa buong risistor ay napakaliit din. Ang isang mataas na amplifier na kinakailangan ay kinakailangan upang madagdagan ang amplitude ng boltahe at sa wakas, ang kasalukuyang sinusukat gamit ang baligtad na pagkalkula ng batayan.

Isang alternatibong diskarte para sa ganitong uri ng kasalukuyang diskarte sa sensing ay ang paggamit ng bakas ng PCB bilang shunt resistor. Dahil ang bakas ng tanso ng isang PCB ay nag-aalok ng napakaliit na paglaban, maaaring magamit ng isa ang bakas upang masukat ang kasalukuyang. Gayunpaman, sa isang alternatibong diskarte, maraming mga dependency ay din ng isang malaking pag-aalala upang makakuha ng isang tumpak na resulta. Ang pangunahing kadahilanan na nagbabago ng laro ay ang pag-anod ng temperatura. Nakasalalay sa temperatura, ang paglaban ng bakas ay nabago na nagreresulta sa isang resulta ng error. Ang isa ay kailangang magbayad para sa error na ito sa application.

Mga kalamangan:

1. Napaka-mabisang solusyon sa solusyon
2. Maaaring gumana sa AC at DC.
3. Hindi kinakailangan ang karagdagang kagamitan.

Kahinaan:

1. Hindi angkop para sa mas mataas na kasalukuyang operasyon dahil sa pagwawaldas ng init.
2. Ang pagsukat ng shunt ay nagbibigay ng isang hindi kinakailangang pagbaba sa kahusayan ng system dahil sa pag-aaksaya ng enerhiya sa buong risistor.
3. Nagbibigay ang Thermal drift ng resulta ng error sa isang mataas na temperatura application.

Ang application ng Shunt risistor ay may kasamang digital amp meter. Ito ay isang tumpak at mas murang pamamaraan maliban sa sensor ng Hall Effect. Ang shunt risistor ay maaari ring magbigay ng isang mababang landas ng paglaban at pinapayagan ang isang kasalukuyang elektrisidad na ipasa ang isang punto sa kabilang punto sa isang circuit.

Paano pumili ng wastong Kasalukuyang Pamamaraan sa Pagdamdam?

Ang pagpili ng tamang pamamaraan para sa kasalukuyang sensing ay hindi isang mahirap na bagay. Mayroong ilang mga kadahilanan na kailangang isaalang-alang para sa pagpili ng tamang pamamaraan, tulad ng:

1. Gaano karaming katumpakan ang kinakailangan?
2. Pagsukat ng DC o AC o pareho?
3. Gaano karaming kinakailangan ang pagkonsumo ng kuryente?
4. Ano ang kasalukuyang saklaw at bandwidth na susukat?
5. Nagkakahalaga

Maliban sa mga iyon, kailangan ding isaalang-alang ang katanggap-tanggap na pagiging sensitibo at pagkagambala. Tulad ng bawat kadahilanan ay hindi nasiyahan, ang ilang mga trade-off ay ginawa upang ikompromiso ang isang tampok sa isa pa depende sa priyoridad ng kinakailangan ng aplikasyon.