Att välja rätt strömsensor behöver inte vara gissningar
● Applikationer
Strömsensorer detekterar flödet av växelström eller likström i en tråd eller kretsspår. De kan användas för att detektera ett på/av/pulsströmtillstånd eller för att mäta storleken på strömmen i tråden eller spåret. Denna diskussion är begränsad till AC-strömsensorer.
Idealiska strömsensorer skulle inte använda någon kraft för att detektera strömmen i tråden eller spåra, men riktiga strömsensorer kräver en del av kretsens energi för att tillhandahålla informationen. Strömsensorer används ofta för att mäta och kontrollera belastningsströmmen i nätaggregat, säkerhetskretsar och en mängd olika styrkretsar. I applikationer där styrning av strömmen krävs, såsom i strömförsörjning, är exakt avkänning av strömstyrkan ett grundläggande krav.
I pulserande strömtillämpningar eller där det bara krävs att detektera ett tillstånd, såsom vissa säkerhetskretsar, kanske den exakta storleken på strömmen inte krävs. I andra säkerhetskretsar kan den avkända strömmen användas för att utlösa en avstängning när strömmen överskrider en förinställd gräns.
● Teknik
Ett motstånd kan användas för att känna av ström genom att mäta spänningsfallet över motståndet. Enligt Ohms lag är den avkända strömmen I=V/R. Att använda ett lågvärdesmotstånd i serie med den uppmätta strömmen håller spänningsfallet och förlusten på grund av förlust till ett minimum. Detta låter enkelt, men eftersom spänningsfallet är lågt över ett så litet motstånd, kan förstärkning av spänningen behövas för att upptäcka det, vilket skapar ytterligare kretskomplexitet. Shuntströmsensorer samplar en liten proportionell del av den avkända strömmen. Strömmen shuntas genom ett parallellmotstånd och spänningsfallet mäts. Precis som med seriemotståndet är spänningsfallet proportionellt mot strömmen som avkänns. Strömavkänningstransformatorer används vanligtvis för växelströmsavkänning. Dessa strömavkännande enheter kan använda en enda tråd från kretsen för att fungera som transformatorns primära lindning eller så kan de ha primärlindningen tillhandahållen.
Dessa AC-strömavkänningstransformatorer utvecklar en ström i sekundären som är proportionell mot den avkända strömmen i primären. Sekundärströmmen mäts som spänningsfallet över termineringsmotståndet (RT). Genom att använda en strömtransformator med lågt varvtal (pri/sek<<1), the current drawn through the terminating resistor is minimized. This also reduces the voltage produced across the terminating resistor, which may then require amplification if that output voltage is too low. Choice of transformer turns ratio and terminating resistor must balance the desire for low current draw against the need for sufficient output voltage.
Val av växelströmssensorer/transformatorer Att välja en lämplig strömsensor kräver sensorns frekvensområde och strömklass för dina applikationsförhållanden. Sensortypen, monteringen (ytmonterad eller genomgående hål), varvförhållande och övergripande dimensioner är ytterligare överväganden. Givartyp kan antingen vara en "endast givare", där en ledare som är integrerad med applikationen fungerar som primär eller så kan det vara en strömtransformator där primären ingår.
Den värsta strömmen och frekvensen bestämmer den högsta flödestätheten som kommer att ses av sensorn eller transformatorn. Att överskrida 2000 Gauss för de flesta AC-strömsensorer innebär att utsignalen blir icke-linjär jämfört med strömmen som avkänns och utspänningen är inte längre strikt proportionell mot ingångsströmmen. Högre sekundära varv hjälper till att hålla flödestätheten under denna gräns. För strömsensorer av trådgenomhålstyp kan varvförhållandet minskas dramatiskt genom att slingra ytterligare varv (en passage genom hålet är ett varv) om trådstorleken och hålstorleken tillåter. Detta gör att en transformator med högre ingångsström kan användas för att ge högre utspänning över termineringsmotståndet.
Verktyget beräknar det erforderliga termineringsmotståndet (RT) baserat på den maximala inströmmen (Ipri), antalet sekundära varv (Nsec) och utspänningen (Vout) med: RT=Nsec × Vout/Ipri (Beräkningar baserat på en 1-turn primär.)
Verktyget beräknar också den maximala flödestätheten för sekundären, baserat på utspänningen (Vout), arbetscykel, sekundära varv och frekvens för att säkerställa att den inte överstiger 2000 Gauss.
● Slutsats
Att välja en lämplig strömavkänningstransformator kräver kunskap om den förväntade maximala avkända strömmen, frekvensen och arbetscykeln för den avkända strömmen, såväl som den önskade utspänningen som motsvarar den förväntade maximala avkända strömmen.