Токовый шунт: Шунт | Описание, предназначение, принцип работы.

Шунт | Описание, предназначение, принцип работы.

Что такое шунт

В электронике и электротехнике часто можно услышать слово “шунт”, “шунтирование”, “прошунтировать”. Слово “шунт” к нам пришло с буржуйского языка: shunt –  в дословном переводе “ответвление”, “перевод на запасной путь”. Следовательно, шунт в электронике – это что-то такое, что “примыкает” к электрической цепи и “переводит” электрический ток по другому направлению. Ну вот, уже легче).

По сути дела шунт представляет из себя простой резист ор который имеет маленькое сопротивление, проще говоря, низкоомный резистор. И как бы это ни странно звучало: шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Но как это возможно? Да оказывается все просто!

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.

Помните Закон Ома  для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:

где

U – напряжение

I – сила тока

R – сопротивление

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря “константа”. Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

Значит, исходя из формулы 

получаем формулу:

и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.

Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное – просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).

Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.

Виды шунтов

Промышленные амперметры выглядят вот так:

На самом же деле, как бы это странно ни звучало – это вольтметры. Просто их шкала нарисована (проградуирована) уже с  расчетом по закону Ома. Короче говоря, показывает напряжение, а счет идет в Амперах ;-).

На одном из них можно увидеть предел измерения даже до 100 Ампер. Как вы думаете, если поставить такой прибор в разрыв электрической цепи и пропустить силу тока, ну скажем, Ампер в 90, выдержит ли тоненький провод измерительной катушки внутри амперметра? Думаю, пойдет белый густой дым). Поэтому такие измерения проводят только через шунты.

А вот, собственно, и промышленные шунты:

Те, которые справа внизу  могут пропускать  через себя силу тока  до килоАмпера и больше.

К каждому промышленному амперметру в комплекте идет свой шунт. Для начала использования амперметра достаточно собрать  шунт с амперметром вот по такой схеме:

В некоторых амперметрах этот шунт  встраивается прямо в корпус самого прибора.

[quads id=1]

Работа шунта на практическом примере

В гостях у нас самый что ни на есть обыкновенный промышленный шунт для амперметра:

Сзади можно прочитать его маркировку:

Как же прочитать характеристику такой маркировки? Здесь все просто! Это означает, что если протекающая сила тока через шунт будет 20 Ампер, то падение напряжения на шунте будет 75 милливольт.

0,5  – это класс точности. То есть сколько мы замерили – это значение будет с погрешностью 0.5% от измеряемой величины. То есть допустим, мы замеряли падение напряжения 50 милливольт. Погрешность измерения составит 50 плюс-минус 0,25. Такой точности вполне хватит для промышленных и радиоэлектронных нужд ;-).

Итак, у нас имеется  простая автомобильная лампочка накаливания на 12 Вольт:

Выставляем на  Блоке питания напряжение в 12 Вольт, и цепляем нашу лампочку. Лампочка зажигается и мы сразу же видим, какую силу тока она потребляет, благодаря встроенному амперметру в блоке питания. Кушает наша лампа 1,7 Ампер.

Предположим, у нас нету встроенного амперметра в блоке питания, но нам надо знать, какая все-таки сила тока проходит через лампочку. Для этого собираем простенькую схемку:

И замеряем падение напряжения на самом шунте. Получилось 6,3 милливольта.

Так как мы знаем, что при 20 Амперах напряжение на шунте будет 75 милливольт, то какая сила тока будет проходить через шунт, если падение напряжения на нем составит 6,3 милливольта? Вспоминаем училку по математике Марьиванну и решаем простенькую пропорцию за 5-ый класс 😉

Вспоминаем, что показывал наш блок питания?

Погрешность в 0,02 Ампера! Думаю, это можно списать на погрешность приборов).

Так как радиолюбители в основном используют малое напряжение и силу тока в своих электронных безделушках, то можно применить этот принцип и в своих разработках. Для этого достаточно будет взять низкоомный резистор и использовать его как датчик силы тока). Как говорится ” голь на выдумку хитра” 😉

Что такое шунт в электронике и видео про это:

Где купить шунт

Почти такой же шунт, как у меня в статье, можно заказать на Али по этой ссылке:

Описание параметра «Тип датчика(ов) тока»

Выбор типа первичных преобразователей (датчиков) тока влияет на основные характеристики счетчиков электроэнергии.

Наиболее простыми датчиками тока являются токовые шунты.
Токовый шунт включают в разрыв фазного провода.
Наряду с преимуществами — такими как невысокая стоимость и безразличие к постоянной составляющей тока в измеряемой цепи, шунт обладает серьезными недостатками:

1. Выбор токового шунта требует компромисса, т.к. с одной стороны необходимо получить достаточное для измерения напряжение, т.е. сопротивление шунта должно быть достаточно высоким, а с другой стороны — сопротивление шунта должно быть минимально возможным, для того чтобы исключить внешнее несанкционированное шунтирование (хищение эл.энергии) и влияние на измеряемую цепь.
2. Паразитный нагрев шунта за счет выделяемой на нем мощности. В условиях затрудненного охлаждения это вызывает серьезный нагрев шунта и изменение его сопротивления, что сказывается на точности замеров, не говоря о том, что растет потребление энергии всем счетчиком в целом.
3. Измерительная схема находится под высоким напряжением, что затрудняет экранирование и требует повышенных мер по защите от поражения эл. током.
4. Влияние шумов и импульсных помех на измерительную схему весьма критично, поэтому требуется применение специальных заградительных фильтров, которые вносят фазовые искажения при замере.
5. Возрастание погрешности при воздействии высокочастотных сигналов за счет собственной индуктивности шунта

Трансформаторные датчики тока (ТТ) дороже резистивных, но обладают рядом существенных преимуществ:

1. Измерительные трансформаторы тока, по сравнению с шунтами, работают при значительно меньших падениях напряжения на входе и практически не потребляют.
2. Измерительные трансформаторы тока обеспечивают гальваническую развязку между обмотками, поэтому измерительная схема не находится под высоким потенциалом как при использовании шунта и ее можно легко экранировать.
3. Параметры трансформатора тока практически не изменяются во времени и не зависят от температуры.
4. Коэффициент трансформации легко выдерживается при производстве и остается всегда постоянным.
5. Трансформаторы тока прекрасно гасят импульсные помехи в измерительной цепи без применения дополнительных фильтров
6. Обеспечивают минимальный фазовый сдвиг между цепями измерения напряжения и тока, т.к. фильтрация измерительного сигнала производится за счет собственной индуктивности трансформатора.
7. Простота измерения 3-х фазных токовых сигналов за счет гальванической развязки токовых проводов и измерительной части.

В качестве датчиков тока (измерительных трансформаторов тока) обычно используются трансформаторные датчики двух типов:
1. Трансформатор нагруженный на прецизионный резистор — трансформатор тока. Обычно с магнитопроводом из аморфных или нанокристаллических сплавов. Выходное напряжение, снимаемое с резистора, пропорционально току первичной обмотки;
2. Дифференцирующий трансформатор di/dt, работающий в режиме ударного возбуждения. Обычно без магнитопровода (воздушный). Выходное напряжение трансформатора пропорционально скорости изменения тока первичной обмотки.
Применение трансформаторного датчика тока в счетчиках электроэнергии может сочетаться с применением резистивного датчика напряжения или трансформатора напряжения. Обычно применяют резистивный делитель как наиболее дешевый.

Усилитель токового шунта на MAX4372

Иногда в системе приходится замерять не только напряжение, но и ток. И если с напряжением все просто — подаем на АЦП, если необходимо, пропускаем через делитель, то с током ситуация куда более хитрая.

Прямого способа просто замерить ток нет, не пихать же стрелочный прибор (сила Ампера, отклоняющая стрелку имеет прямую зависимость от тока) в схему, но можно замерить падение напряжения на известном сопротивлении и по закону Ома (I = U/R) вычислить искомую величину. Такое сопротивление зовется шунтом.

Но и тут возникают вилы. Чтобы получить сколько нибудь заметное для АЦП микроконтроллера напряжение (в идеале в пике до Vref АЦП контроллера) надо иметь довольно большое сопротивление.
Скажем, для получения 5 вольтового падения на токе в 5А нам потребуется резистор в 1Ом. Что очень много, ведь в этом случае на нем высадится P = I²R тепловых потерь. Тебе нужна двадцатипятиваттная грелка в системе? Наверное нет. Можно, конечно, уменьшить сопротивление шунта в десять раз. Скажем до 0.1 Ом, тогда можно уложиться в такую вот бандуру:

Он пропустит через себя 7А, выдав падение в 0.7Вольта. Не шик, конечно, но уже ощутимо. А то и еще меньше, 0.01 Ома, тогда все будет совсем крошечным. Достаточно вместо шунта обычного кусочка проволочки или дорожки на плате. Но напряжение с него тогда будет еще меньше. 0.07 вольта. Что уже задолбаешься замерять и отделять от шумов АЦП.

Что делать? Однозначно усиливать. Можно собрать небольшую схемку на операционном усилителе (обычный ОУ с отрицательной обратной связью, включенный по схеме неинвертирующего усиления), но лучше взять специализированный девайс — усилитель токового шунта. Благо сейчас их делают все подряд. У меня вот в закромах нашелся какой-то MAX4372F. Его и применим.

Итак, это козявка в SOT-23-5, мелкая и никаких лишних выводов. В общем, то что доктор прописал.
Эта микруха бывает трех видов, отличается только коэффициентом усиления.

• MAX4372T — 20V/V
• MAX4372F — 50V/V
• MAX4372H — 100V/V

Схема включения проще некуда. Никаких внешних элементов, ну разве что конденсаторчик на питание:

Собрал себе такой небольшой модульчик, чтобы при случае иметь усиленый шунт:

Подключил к своему блоку питания, способному выдать до трех ампер. Да к амперметру и вольтметру. Питание самого усилка взял пятивольтовое, с Pinboard. В качестве нагрузки взял батарею из трех 5 Ом резисторов, соединенных параллельно.

В качестве шунта взял ножку от светодиода, первое что под руку попалось. Сопротивление шунта нам не известно, знаем только то, что оно чертовски мало. А замерить его в домашних условиях без микроомметра нереально. Даже мой, весьма неплохой, мультиметр видит его на грани статистической погрешности. Но в нашем случае можно обойтись банальной калибровкой, загоняя в него известный ток и замеряя выходное значение. А там можно построить график, вычислить коэффициенты и по нему уже высчитывать любой ток.

При практически нулевом токе (50мА, меньше мой БП не дает) напряжение на выходе усилка 0.138 вольта. Примем его за ноль, чтобы не мозолило глаза. Начинаем повышать ток, попутно глядим на напряжение:

В общем, до десятка ампер вполне можно промерять на данном шунте, а если надо замерять большие токи, то можно взять либо шунт потолще, либо микросхемку с меньшим усилинием. Для меньших токов аналогично. Хорошая микросхемка, мне нравится 🙂
Ну и, конечно же, даташитик на эту чудную микрушку

З.Ы.
О хитростях прецезионного подключения разных токоизмерительных резисторов я уже выкладывал статью «Измерительные цепи».

Техническая информация » Компания ЭНМАКСО

1. Назначение

Шунты измерительные стационарные взаимозаменяемые 75ШИП, 75ШИМ, (в дальнейшем — шунты) с номинальным падением напряжения 75 мВ предназначенные для расширения диапазонов измерений показывающих и регистрирующих приборов постоянного тока.

2. Устройство и маркировка

2.1. Шунты выполнены в виде пластин (75 ШИП) или стержней (75 ШИМ) из манганина, впаянных твердым припоем в наконечники из латуни или меди. Наконечники имеют резьбовые отверстия для потенциальных зажимов (винтов) и отверстия для токоведущих зажимов (болтов).
2.2. Внешний вид шунтов показан на рис. 1-2
2.3. На каждом шунте наносятся следующие обозначения:
— условное обозначение типа шунта;
— значение номинального тока
— значение класса точности
— товарный знак предприятия-изготовителя;
— год изготовления.
2.4. Шунты, предназначенные для эксплуатации в условиях тропического климата, дополнительно имеют:
— обозначение нормальной температуры «+27°С»;
— обозначение исполнения ТЗ в составе условного обозначения типа шунта.

3. Технические характеристики

3.1. Класс точности 0,5.
3.2. Падение напряжения на потенциальных зажимах для всех шунтов при номинальном токе составляет 75 мВ.
3.3. Номинальные токи и номинальные сопротивления шунтов сведены в таблице №1.
3.4. Предел допускаемой основной погрешности шунта 0,5%. Основная погрешность шунтов выражена в виде приведенной относительной погрешности. Нормирующее значение при установлении погрешности соответствует номинальному сопротивлению шунта, в зависимости от номинального значения падения напряжения и номинального значения тока.
3.5. Шунты предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 50С и относительной влажности 95% (при температуре 40 °С) исполнения ТЗ (75 ШИП Т3).
3.6. Шунты предназначенные для поставки на экспорт в районы с умеренно-холодным и тропическим климатом поставляются для работы при температуре от минус 40 до плюс 50°С и при относительной влажности 90% при температуре 35°С и имеют обозначение 75 ШИП.
3.7. Габаритные и присоединительные размеры шунтов (без токовых и потенциальных зажимов) показаны на рисунках №1-6 и сведены в таблице №2.
3.8. Средний срок службы шунтов – не менее 15 лет.
3.9. Шунты соответствуют требованиям ТУ 4229-001-94077612-06

Таблица №1:

4. Комплектность

4.1. В комплект поставки шунта входят:

• Шунт с токовыми и потенциальными зажимами (согласно таблице №2)
• Паспорт с отметкой ОТК о приемке
• Упаковка
• Руководство по эксплуатации (в единственном экземпляре на партию)

4.2. По требованию заказчика допускается поставка шунтов без токовых и потенциальных зажимов.
Таблица №2:

5. Подготовка к работе. меры безопасности

5.1. Подсоедините к наконечникам шунтов с помощью болтов токоведущие провода или шины. сечение которых должно соответствовать указанным в таблице №3.

Таблица №3:

5.2. Размеры шин для шунтов 75 ШИМ — не менее 100х10 мм.
5.3.Длина шин или проводов не менее одного метра с каждой стороны.
5.4. Присоедините к потенциальным зажимам калиброванные провода, соединяющие шунт с прибором.
5.5. Монтаж шунта на щите выполняется таким образом, чтобы продольная ось шунта была расположена горизонтально при расположении токоподводящих шин в вертикальной плоскости.
5.6. Шунт подключайте только при обесточенной цепи.

6. Хранение и транспортирование

6.1. Хранение шунтов должно производиться в упаковке предприятия-изготовителя в соответствии с требованиями ГОСТ 22261 при температуре окружающего воздуха от 5 до 40°С и относительной влажности 80° при температуре 25°С.
6.2. В помещениях для хранения шунтов содержание пыли, паров кислот и щелочей, агрессивных газов и других вредных примесей, вызывающих коррозию, не должно превышать содержания коррозионно-активных агентов типа 1 по ГОСТ 15150-69
6.3. Перед транспортированием шунты упаковываются согласно техническим условиям ТУ 4229-001-94077612-06.
6.4. Шунты могут транспортироваться всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах при температуре от минус 60°С до плюс 60°С и относительной влажности 95% при температуре плюс 40°С
6.5. Дата консервации совпадает с датой упаковки. Срок защиты без переконсервации – 3 года.

7. Форма заказа

7.1. При заказе шунтов указывается:

• Тип шунта (75 ШИП или 75 ШИМ)
• Номинальный ток
• Климатическое исполнение
• Количество

Пример:
Шунт 75ШИП, с номинальным падением напряжения 75 мВ, номинальным током 750 А, изготавливаемый для эксплуатации в условиях умеренного климата:
«Шунт 75ШИП – 750 ТУ 4229-001-94077612-06 100 штук»

то же для применения вне сферы государственного метрологического контроля и надзора
«Шунт 75ШИП1 – 750 ТУ 4229-001-94077612-06 100 штук»

Назначение и использование токовых шунтов

Шунтом называется простой преобразователь тока, выполненный в виде резистора с четырьмя зажимами, два из них входные или токовые и два выходные или потенциальные. К этим частям изделия обычно подключают прибор измерения.

Используются токовые шунты для того, чтобы увеличить пределы измерения, при этом основная его часть проходит непосредственно через шунт, а другая через всю систему. Изделия отличаются небольшим сопротивлением, поэтому работают в цепях постоянного тока, где подключены электрические измерительные устройства.

В электротехнических сферах шунтом принято считать немного другое приспособление. Используется оно для замера тока, причем через него устремляется все напряжение системы. Шунт выполняется в виде небольшого элемента, напоминающего сопротивление. Его значение выбирается из такого расчета, чтобы величина падения напряжения была в несколько раз меньше основного значения, которое действует в системе. В такой ситуации наличие шунта не оказывает влияния на размер тока, принося лишь небольшое искажение. Только по закону Ома, величина падения напряжения будет пропорциональна проходящему току, поэтому он может измеряться при помощи вольтметра либо осциллографа.

Все шунты имеют свой мощностной коэффициент. При увеличении протекающего через него напряжения, изменяется сопротивление.

Шунты бывают индивидуальными и используются в калиброванных приборах, рассчитанных на определенный ток и перепады напряжения. Изделия могут применяться для работы с различными устройствами, которые имеют сопротивление, не выходящее за пределы измерений.

В переводе с иностранного языка шунт – ответвление, электропроводник, подключаемый параллельно к электроцепи для отвода части тока. Его используют, когда нельзя пропускать все напряжение через определенный участок цепи.

В общем, суть использования приспособления в том, чтобы осуществлять обход чего-либо. К примеру, в медицине при помощи шунта отделяют закупоренную часть вены, а в электротехнике в ее роли выступает резистор.

18+

На правах рекламы

Токовый шунт АКИП-7501

Токовый шунт АКИП-7501 относится к приборам высокоточного класса для прецизионных лабораторных измерений, сертификационных испытаний электроэнергетического оборудования и т.п. Устройство может использоваться в метрологической практике как эталонная мера в ходе поверки или калибровки средств измерения силы тока.

Преимущества

• Широкий рабочий диапазон – изделие снабжено пятью резистивными элементами с электрическим сопротивлением номиналами от 0,001 до 10 Ом, которые различаются между собой на порядок, и могут коммутироваться произвольным образом для получения силы тока требуемой величины, от 1 мкА до 250 А.
• Универсальность – за счет пониженного показателя собственной индуктивности встроенных мер сопротивления, токовый шунт подходит для измерения не только постоянного, но и переменного тока, на частотах до 400 Гц.
• Информативность – встроенный измеритель с 4,5-разрядным цифровым дисплеем обеспечивает возможность визуального контроля показателя силы тока, протекающего через шунт, без необходимости подключения внешнего прибора.

Особенности

Плоская конструкция резистивных элементов и наличие встроенного вентилятора охлаждения обеспечивают более эффективное рассеивание тепловой энергии, выделяемой при прохождении тока. Подключение 200-амперного преобразователя к токовому шунту АКИП-7501 производится через сдвоенную входную шину и плоские клеммы увеличенного размера. Это повышает нагрузочную способность при работе с токами большого номинала.

Точность

Благодаря низкой величине температурного коэффициента сопротивления резистивных элементов колебания температуры окружающего воздуха мало влияют на погрешность устройства. Шунт можно применять не только в лабораторных условиях, но и на производстве, например, для проверки качества электротехнической продукции в ходе приемки. Потенциальные выходы, выведенные на отдельные клеммы АКИП-7501, служат для подключения внешнего измерителя в тех случаях, когда требуется контролировать фактический номинал с наивысшей точностью.

Безопасность

Входные терминалы и токовые преобразователи в нерабочем положении разобщены и коммутируются с использованием кнопочного переключателя, снабженного светодиодными индикаторами. Линии разных номиналов изолированы между собой. Поэтому при переключении пределов нет необходимости снимать питание и отключать нагрузку, что сокращает время вспомогательных операций по настройке тестовой схемы.

Купить токовый шунт АКИП-7501, а также получить консультацию специалистов об особенностях и преимуществах данного изделия вы можете в нашем магазине, связавшись с нами по телефону или непосредственно через сайт – с помощью формы обратной связи или воспользовавшись чатом с онлайн-консультантом.

«ПриСТ» анонсирует расширение модельного ряда прецизионных токовых шунтов АКИП™

Представляем новые модели токовых шунтов АКИП-7501/1 и АКИП-7501/2, а также их модификации с клеммами на задней панели (АКИП-7501/1R и АКИП-7501/2R соответственно), выполненные в настольном моноблочном исполнении. Шунты имеют внутри корпуса встроенный набор образцовых катушек сопротивлений (токовых шунтов) и предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока (50-400 Гц).

Базовая погрешность составляет ±0,01 %, что позволяет использовать шунты как лабораторный стандарт тока. Диапазон пределов измеряемых токов от 0,2 до 1000-2000 А в зависимости от модели (макс. разрешение 1 мкА), что значительно превышает измерительные возможности шунта предыдущей модели АКИП-7501. Диапазон номинальных частот при измерениях в цепи переменного тока составляет 50-400 Гц.

Значения сопротивлений шунта АКИП-7501/1: 0,0001 Ом (1000 А), 0,001 Ом (200 А), 0,01 Ом (20 А), 0,1 Ом (2 А), 1 Ом (200 мА). Токовый шунт АКИП-7501/2 имеет следующий перечень номиналов сопротивлений: 0,00001 Ом (2000 А), 0,001 Ом (200 А), 0,01 Ом (20 А), 0,1 Ом (2 А), 1 Ом (200 мА).

Конструкцией предусмотрен цифровой индикатор (5½ разряда) для измерения падения напряжения на шунтах (вольтметр) с возможностью автоматического пересчета результата измерения в единицы силы тока, протекающего через катушки (амперметр). Новинки имеют встроенную защиту от перегрузки по току OCP (Over Current Protection).

С целью обеспечения прецизионных измерений на задней панели предусмотрен выход для подключения внешнего высокоточного вольтметра или образцового термоэлектрического преобразователя (6½). Нет необходимости отключать нагрузку, подключенную к одному диапазону, при подключении нагрузки на другой предел, поскольку клавишный переключатель диапазонов тока изолирует шунты друг от друга.

Кроме того, нет необходимости производить отключение нагрузки от клемм выбранного диапазона тока (сопротивления) при подключении второй нагрузки к другому диапазону, т. к. клавиши диапазонов и переключатель в целом обеспечивают гальваническую изоляцию шунтов друг от друга.

На задней панели расположен специальный коннектор Range Output (тип DB15) с целью интеграции шунта в автоматизированный измерительный комплекс и выдачи информации на внешнее устройство (статусы: вкл, выкл, DC, AC, POS/NEG, диапазоны тока/5 номиналов). Шунты имеют встроенный монохромный ЖК-индикатор с подсветкой. В качестве опций предусмотрены карты интерфейсов RS-232, GPIB, USB, LAN с креплением двумя винтами на задней панели (1 слот для установки только одной из опций в прибор).

В стандартный комплект поставки входят кабель питания, 2 токовых штепселя и предохранители. Номинальный режим термостабилизации и защиту от перегрева обеспечивает встроенный вентилятор охлаждения. Масса приборов: 13,5 кг (АКИП-7501/1) и 18,5 кг (АКИП-7501/2), габаритные размеры 440×89×410 мм. Приборы питаются от сети переменного тока 115/230 В, 50/60 Гц. При необходимости токовый шунт может быть установлен в стандартный 19″ шкаф с использованием опционального комплекта крепежных частей для монтажа в панель стойки (Rack mount/15060801).

Спецификации новых шунтов позволяют задействовать их в качестве рабочего эталона сопротивления для ИУ постоянного и переменного тока, применять их для поверки и калибровки мили- и микроомметров, измерения силы постоянного/ переменного тока, протекающего через сопротивление с помощью встроенного цифрового измерителя.

В перечень прикладных приложений по обеспечению единства измерений входят следующие AC/ DC измерения с использованием новых токовых шунтов: метрологическая аттестация амперметров и датчиков тока, поверка источников питания, модулей электронных нагрузок и измерителей электрической мощности (прецизионных ваттметров).

Планируются испытания для целей утверждения типа АКИП-7501/1 (АКИП-7501/1R) и АКИП-7501/2 (АКИП-7501/2R) и внесения шунтов в Госреестр СИ РФ.

Шунтирующие резисторы

＜ Шунтирующие резисторы считывания тока ＞

Что такое шунтирующий резистор (шунтирующий резистор для измерения тока)?

Раньше резистор, подключенный параллельно амперметру в качестве шунта для расширения диапазона измерения тока, назывался шунтирующими резисторами, но в последние годы резисторы, используемые для определения тока в цепи, все вместе называются шунтирующими резисторами (шунтирующий резистор для измерения тока ).

Шунтирующие резисторы (делитель)

Слово «шунт», которое имеет различные значения, включая «отклонять», «избегать» и «разделять», обычно относится к резистору, помещенному параллельно с амперметром для шунтирования тока.

Для расширения диапазона измерения амперметра параллельно устанавливается резистор, который шунтирует ток, и измеряется общий ток, протекающий в цепи.

[Делитель потока]

Im: Полный контур, протекающий по контуру
Ir: Ток, протекающий через амперметр
r: Внутреннее электрическое сопротивление амперметра
R: Шунтирующее (делительное) сопротивление

Например, полный ток (Im), протекающий в верхнюю цепь, можно выразить следующим уравнением.

Im = Ir + Ir (r / R) ＝ Ir (1 + r / R)

В результате, отношение полного тока, протекающего по цепи, к току, протекающему через амперметр

Im / Ir = (1 + r / R)

будет.

То есть, (1 + r / R), в раз больше отображаемого на измерителе тока (Ir: ток, протекающий через амперметр), представляет собой общий ток, протекающий через цепь.

Шунтирующие резисторы (серия)

В цепи, в которой резисторы включены последовательно, обнаруживается разность потенциалов (падение напряжения) на резисторе, и ток, протекающий в цепи, измеряется с использованием закона Ома.

[Схема обнаружения]

I: Ток, протекающий в цепи
R: Шунтирующее сопротивление
В: Разность потенциалов на резисторе

Например, при протекании тока (I) на резисторе создается разность потенциалов (V).

Эту разность потенциалов можно рассчитать с помощью закона Ома.

В = I × R (закон Ома)

Ток, протекающий по цепи, можно измерить, определив напряжение (В) с помощью цепи обнаружения.

Поскольку ток (I) и напряжение (V) пропорциональны друг другу, фактическое изменение значения тока (I) может использоваться как изменение обнаруженного напряжения (V) и использоваться для управления обратной связью и контроля пороговых значений.

[Пример контроля обратной связи] [Пример контроля пороговых значений]

Шунтирующие резисторы (резисторы определения тока) на страницу продукта

Шунтирующие резисторы

ROHM (Current Sense Shunt Resistors) были разработаны с использованием технологии обработки металлических материалов, культивируемой на протяжении многих лет, для обеспечения совместимости с широким спектром приложений, от портативных устройств, таких как смартфоны, до автомобильных и промышленных систем, требующих большей степени надежности.Шунтирующие резисторы
(шунтирующие резисторы с измерением тока) широко используются на автомобильном и промышленном рынках для определения тока в установках большой мощности. В автомобильной сфере переход к компьютеризации и электромеханическим системам, вызванный необходимостью обеспечения большей безопасности и эффективности наряду с появлением электромобилей, привел к увеличению количества требуемых небольших двигателей и блоков управления двигателем, что привело к спросу на компактные шунтирующие резисторы.

Важное использование токового шунта при электрической калибровке

Как расширить диапазон измерения тока портативного цифрового мультиметра до 10 раз или более?

Большинство обычных портативных мультиметров имеют диапазон измерения тока до 10 А.Проблема возникает, когда возникают ситуации, когда нам нужно измерить большой диапазон тока (обычно в диапазоне от 20 до 1000 А), и единственный имеющийся у нас измерительный прибор — это портативный мультиметр.

Одним из решений этой проблемы является покупка другого амперметра с высоким номиналом или токоизмерительных клещей, способных измерять до 1000 А, но, как мы видим, это очень дорого.

Альтернативное решение, которое очень доступно с более высокой точностью по сравнению с токоизмерительными клещами, состоит в том, чтобы просто интегрировать то, что мы называем усилителем тока, также известным как датчик тока или токовый шунт.

Благодаря интеграции этого типа датчика или устройства в наш мультиметр, теперь мы можем измерять очень большую величину тока.

В этом посте я поделюсь с вами следующими темами о текущем шунте.

1. Что такое токовый шунт?
2. Установка калибровки токового шунта
3. Как использовать токовый шунт при калибровке
4. Как проверить точность токового шунта?
5. 2 Важные моменты, которые следует учитывать при использовании токового шунта для калибровки

Что такое токовый шунт?

Токовый шунт — это то же самое, что и резистор, поэтому он также называется токовым шунтирующим резистором, но он изготовлен из другого материала (называемого манганином), который может выдерживать большую мощность.Он имеет очень низкое значение сопротивления, что делает его хорошим проводником для прохождения тока.

Если вы знакомы с использованием токового шунтирующего резистора, то вам легко понять его принципы. Он обладает качествами резисторов, но с разными номиналами и приложениями.

Токовый шунт используется для измерения тока в данной цепи (переменного или постоянного тока). Но ток измеряется косвенно, используя значение напряжения и сопротивления. Он работает по принципу закона Ома (V = IR).

Уравнение для закона Ома

Токовый шунт также является датчиком, он используется для определения наличия напряжения, которое, в свою очередь, используется для расчета эквивалентного тока с использованием закона Ома.

Другой термин для обозначения датчика тока шунта — усилитель тока. Поскольку мы можем измерить ток в большом диапазоне, просто измерив напряжение с помощью мультиметра, мы расширили его диапазон измерения.

Части шунта постоянного тока.

Токовый шунт в электрической калибровке

Теперь, когда мы знаем, что такое токовый шунт, я объясню его важность при калибровке, особенно в отношении электрических параметров.

Основное назначение токового шунта при калибровке — измерение диапазона больших токов. Если вы ищете более дешевый прибор с более высоким стандартом точности (выше 4: 1) по сравнению с токоизмерительными клещами, то это хороший выбор.

Общие характеристики точности токовых шунтов составляют ± 0,1%, ± 0,25% или ± 0,5%. По сравнению с токоизмерительными клещами, точность которых составляет от 1% до 3%.

Токовый шунт станет частью нашего эталона, поэтому перед использованием его необходимо откалибровать.Используется с откалиброванным цифровым мультиметром.

Но имейте в виду, что его точность также зависит от точности мультиметра, и поэтому мы должны рассмотреть возможность использования высокоточного мультиметра.
Токовый шунт с указанием его номинального значения (справа)

Номинальное значение токового шунта показано выше. Он напечатан на его теле. Как использовать номинальное значение токового шунта?

Это означает, что максимальный ток, который может быть измерен этим шунтом, составляет 100 А при напряжении 75 мВ.

Когда через этот токовый шунт (датчик тока) пройдет ток 100 А, следует ожидать, что будет считано значение напряжения 75 мВ.

И поэтому, поскольку ток и напряжение задаются по закону Ома, мы можем вычислить значение сопротивления токового шунта.

V = IR, R = V / I, Следовательно:

R = 0,00075 Ом или 0,75 м Ом

Это значение сопротивления фиксируется независимо от тока, присутствующего в шунте (с небольшим разница обычно в нижнем диапазоне).Текущее значение с соответствующим значением напряжения (мВ).

Или, поскольку токовый шунт откалиброван, проверьте его сертификат калибровки на точное значение токового шунта (значение сопротивления) для более точных измерений в заданном диапазоне тока.

Опять же, как только сопротивление известно, используя закон Ома, формулу I = V / R, мы можем рассчитать ток при любом заданном напряжении.

Установка калибровки токового шунта

Подключение токового шунта к цепи для измерения мВ

Установка калибровки с использованием токового шунта очень проста.

1. Мы просто подключим токовый шунт последовательно с нагрузкой или внутри цепи.
2. Подключите щупы мультиметра параллельно шунту.
3. Установите измеритель на функцию мВ.
4. Измерьте напряжение на шунте.
5. Рассчитайте текущее значение, используя уравнения закона Ома.

Вот как все просто. Тот же принцип действует при измерении резистора в цепи. Но будьте осторожны, потому что мы имеем дело с оголенной или открытой электрической линией.

Как использовать токовый шунт для калибровки тока высокого диапазона

В этом примере. Мы будем калибровать индуктивную нагрузку. Мы сосредоточим калибровку на его текущем выходе. Здесь мы будем использовать токовый шунт.

Калибровка тока с помощью токового шунта и портативного мультиметра

Небольшой совет по фотографии выше : Обратите внимание, что щупы мультиметра подключены не к той клемме, она должна быть в клемме измерения напряжения.

Кроме того, я использовал шунт постоянного тока, а сигнал — переменного тока. Если вы пытаетесь добиться более точных результатов, такая настройка может привести к ошибке, которая может стать проблемой. Я прочитал хорошую статью об этом, написанную Деннисом Дестефаном, проверьте эту ссылку

Теперь, согласно фотографии выше, мультиметр способен измерять только до 10 А, и поэтому мы будем использовать токовый шунт для измерения выше 10А.

Откалибруем текущий параметр индуктивной нагрузки.Для этого мы подключим токовый шунт последовательно к цепи, идущей к нагрузке.

Затем, в то же время, мы подключим щупы мультиметра параллельно токовому шунту, чтобы измерить напряжение на шунте.

Мы откалибруем токовый выход индуктивного блока нагрузки, который установлен на выходное значение 10,53 А (см. Фото выше)

Затем, используя Закон Ома, мы можем определить фактическое значение тока на основе получил показания напряжения с мультиметра.Теперь мы можем сравнить и определить ошибку.
Результат калибровки

Как проверить точность токового шунта?

Проверка токового шунта почти такая же, как у резистора. Единственное отличие состоит в том, что нам нужен более мощный источник тока для достижения максимального диапазона или рабочего диапазона токового шунта. Настройка проверки токового шунта

Токовый шунт можно проверить, генерируя известный ток. Как показано на фото выше, я подавал известный ток и измерял напряжение.

Как показано на фото, генерируется ток 9А, и опять же, согласно закону Ома, мы будем использовать показания напряжения для расчета тока. (текущие характеристики шунта: 100A / 75 мВ)

I = V / R; I = 0,0066 В / 0,00075 = 8,8 A

Мы будем использовать точность 0,5% в качестве основы для предела допуска в качестве примера (вы можете включить погрешность мультиметра и генератора тока для более широкого и приемлемого допуска. )

Предел допуска = 0,005 * 100 = 0,5 A

Интервал допуска = 9 +/- 0.5 = от 8,5 до 9,5

Следовательно, результат проверки: ПРОШЕЛ

3 Важные моменты, которые следует учитывать при использовании токового шунта

1. Если вы хотите добиться большей точности, подключите шунт к соответствующим клеммам ( см. части шунта постоянного тока на фотографии выше), которые плотно смонтированы.
2. Используйте только 66% или номинальной мощности, чтобы предотвратить нагрев, который может повредить шунт.
3. Если в любом случае вам необходимо использовать предел выше максимального (выше 66%), проследите, чтобы температура не превышала 80 ° C.Обычно в течение 2 минут продолжается ток.
   Подробнее по этой ссылке >> шунты

Вывод

Если вы уже знакомы с резистором, то использовать токовый шунт вам уже легко. При использовании токового шунта вам необходимо ознакомиться с законом Ома. На этом основан принцип расчета значения токового шунта.

Интегрируя это устройство или эталон в свои электрические измерения, вы можете расширить диапазон измерения тока вашего мультиметра, не приобретая дополнительных дорогостоящих амперметров.

В этом посте я поделился с вами темой ниже:

1, что такое шунт тока.

2. Токовый шунт для электрической калибровки

3. Настройка калибровки с использованием токового шунта

4. Пример калибровки с использованием токового шунта

5. Как проверить токовый шунт.

6. Меры безопасности при использовании токового шунта.

Я представил здесь, как использовать токовый шунт для измерения тока высокого диапазона, пожалуйста, убедитесь, что вы соблюдаете предел безопасности, чтобы избежать повреждения или несчастного случая.

Если вы хотите купить токовый шунт, вы можете проверить это здесь.

Спасибо, что прочитали, пожалуйста, оставьте комментарий, подпишитесь и поделитесь, если вы чему-то научитесь.

Вы также можете связаться со мной на моей странице в Facebook.

С уважением,

Edwin

Измерение тока с помощью шунтирующих резисторов

Вот несколько советов по выбору резисторов, которые будут точно измерять ток.

Берт Вайс , Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH
Сегодня практически каждая цепь управления и контроля использует измерения тока на основе шунта в качестве альтернативы датчикам.Чтобы провести эти измерения точно, полезно понять, как работают шунты. Поскольку этот метод относится к категории высокоточных измерительных технологий, его не следует рассматривать как тривиальный.

Шунт — это резистор малой мощности, используемый для измерения тока, поэтому его также называют резистором для измерения тока. Шунт обычно подключается последовательно, поэтому по нему проходит интересующий ток. Затем параллельно шунту подключается устройство измерения напряжения. Ток через шунт вызывает измеряемое падение напряжения.Текущее значение выводится из закона Ома и известного сопротивления ( I = В, / R ). Чтобы свести к минимуму потери мощности и, следовательно, выделение тепла, шунты должны иметь сопротивление не выше диапазона в миллиом. Некоторые даже ниже этого.

Преимущество этого метода измерения в том, что он позволяет быстро обнаруживать и устранять неисправности. Поэтому шунты особенно интересны для приложений, связанных с безопасностью, где необходимо обнаруживать неисправности.Кроме того, шунты обеспечивают точные измерения и, таким образом, обеспечивают эффективное управление приводами или мониторинг систем управления батареями. А шунтирующие резисторы — отличное соотношение цены и качества.

Шунты в основном подходят для любого типа измерительных приложений — будь то постоянный или переменный ток. Шунты в настоящее время переживают бум, особенно благодаря растущему количеству измерений состояния транспортных средств — управление двигателем и аккумулятором, блоки управления подушками безопасности, АБС, информационно-развлекательные системы и т. Д.Токочувствительные резисторы также становятся все более широко используемыми в промышленных приложениях, медицинской технике, для регенерации энергии и для интеллектуальных измерений.

В случае резисторов с металлическим слоем резистивная паста наносится на основу и регулируется до желаемого значения с помощью лазерной обрезки. Это приводит к неоднородной структуре, которая обрезана до номинального значения в виде извилистой формы.

Шунты доступны как в металлическом слое, так и в цельнометаллическом исполнении. Многослойные резисторы значительно дешевле, но их величина сопротивления изменяется в зависимости от температуры в большей степени, чем у цельнометаллических устройств.

Изготовление шунтов с металлическим слоем также имеет заметный недостаток: в резисторах с металлическим слоем на керамическую подложку наносится паста, которая регулируется до желаемого значения с помощью лазерной обрезки. Это приводит к неоднородной структуре, которая обрезана до номинального значения в виде извилистой формы. Эта извилистая форма вызывает последовательную индуктивность, потенциально ухудшающую измерения тока. Падение напряжения на шунте, U , затем следует уравнению U = I x R — L ( d i / dt ).Следовательно, резисторы с металлическим слоем заслуживают рассмотрения только в том случае, если индуктивность не важна.

Цельнометаллические шунтирующие резисторы состоят из однородного резистивного элемента, поэтому дополнительная индуктивность не возникает.

Цельнометаллические шунтирующие резисторы состоят из однородного резистивного элемента, поэтому дополнительная индуктивность не возникает. Это качество является ключевым в таких высокоточных приложениях, как медицинские технологии или прецизионные измерительные устройства. Кроме того, эти резисторы отличаются высокой точностью измерения и устойчивостью к тепловым ударам.Они доступны в различных размерах, включая версии, которые намного больше стандартных чип-резисторов, а значения TK намного ниже 100 ppm / K. Цельнометаллические резисторы могут работать с выходной мощностью до 7 Вт при максимальной температуре 275 ° C. Они могут иметь значения сопротивления вплоть до нижнего однозначного диапазона в миллиомах.

Оптимальное значение сопротивления можно определить довольно легко: наименьшее измерительное напряжение, которое все еще дает достаточно точные результаты, делится на наименьшее значение тока диапазона измерения.

Имеется тенденция к использованию меньших шунтов с более высокой выходной мощностью; Также более широкое распространение получили версии по индивидуальному заказу со специальной геометрией и размерами соединений. Поскольку шунтирующие резисторы относительно дороги по сравнению с другими резисторными технологиями, они доступны небольшими партиями и тестовыми образцами.

Некоторые шунты имеют четыре провода. Здесь ток протекает через два соединения, а напряжение измеряется на двух других. Падение напряжения на резисторах можно определить с помощью внутренних соединений Кельвина.

Некоторые шунты имеют четыре провода. Здесь ток протекает через два соединения, а напряжение измеряется на двух других. Падение напряжения на резисторах может быть определено с помощью внутренних соединений Кельвина, поэтому возникающие ошибки измерения могут быть устранены.

Четырехпроводные шунты используются в двух сценариях: во-первых, когда сопротивление линии и контакта относительно высоки и, в отличие от измеренного сопротивления, не пренебрежимо мало. Во-вторых, когда сопротивление ниже 10 мОм.Поскольку значения сопротивления проводников также находятся в миллиомном диапазоне, их необходимо учитывать.

0,01 Ом Токовый шунт DCCS

Технические характеристики токового шунта DCCS

Материал сопротивления: 100 мкОм — 100 мОм Лист MANGANIN®, 1 Ом -100 кОм Провод ZERANIN®
Температура калибровки: 23 ° C ± 3 K (нагрузка <0,5 Вт)
Температура поверхности: макс.85 ° C
Тепловое сопротивление: 11 кОм / Вт
Испытательное напряжение: 2900 В постоянного тока (элемент сопротивления — корпус)
Номинальное напряжение изоляции: 650 В постоянного тока (требуется изолированный монтаж)
Сопротивление изоляции:> 100 МОм
Технические характеристики: согласно IEC 60477
Размер: 1,5 x 3,8 x 1,6 дюйма (2,3 дюйма с клеммами) Вес: 0,55 фунта

Manganin® и Zeranin® являются зарегистрированными товарными знаками Isabellenhütte Heusler GmbH & Co.

Как измерить ток с помощью осциллографа

Проблема с осциллографами

Осциллограф позволяет вам посмотреть, как напряжение между двумя точками изменяется во времени.Построив график зависимости этого напряжения от времени, вы получите графическое представление вашего сигнала. Если вы хотите узнать больше о том, как осциллографы выполняют эту функцию, мы рекомендуем сначала ознакомиться с этой статьей.

Первым измерительным инструментом инженера-электрика часто является мультиметр, который может измерять несколько параметров, например напряжение, ток и сопротивление. Мультиметр обычно показывает среднее значение с течением времени и, как следствие, не может отображать быстро меняющиеся импульсы или повторяющиеся сигналы.Вот тут-то и пригодится осциллограф.

С другой стороны, многие мультиметры способны измерять ток, чего не может сделать осциллограф. Итак, как нам измерить ток в системе, которая быстро меняется? Прежде всего, зачем нам это делать?

Допустим, вы собираете следующий смартфон и хотите выяснить, на сколько хватит заряда аккумулятора. Смартфоны могут включать и выключать функции только при необходимости, например, передачу на вышку сотовой связи через определенные промежутки времени.Если бы вы измерили ток, протекающий от батареи к остальной части телефона, вы бы увидели, что ток все время быстро меняется. Вы не сможете получить последовательное чтение!

Рисунок 1: Измерение потребления тока смартфоном

Здесь может помочь осциллограф. Если бы вы могли измерить потребление тока по мере его изменения со временем, вы могли бы получить график, как на рисунке 1. В результате вы могли бы начать рассчитывать, на сколько хватит заряда вашей батареи.

Измерение потребляемого тока в реальном времени (в отличие от среднего) может помочь вам определить характеристики энергопотребления вашего устройства или отладить потенциальные проблемы. Например, ваш процессор может потреблять большой ток при запуске, и вам понадобится осциллограф, чтобы увидеть этот скачок.

Самый простой и распространенный метод измерения полного тока, протекающего в нагрузке, — это использование шунтирующего резистора. Это достигается путем размещения резистора низкого номинала на линии питания (или обратной линии).

Рисунок 2: Схема шунтирующего резистора

В этом случае вашей нагрузкой будет ваша тестируемая цепь (например, ваш смартфон). Блок питания может быть чем-то вроде батареи или сетевого адаптера.

Если вы измеряете напряжение на резисторе, вы можете использовать закон Ома для расчета тока, протекающего в вашу нагрузку:

Мы просто изменим формулу для определения тока:

I = VRI = \ frac {V} {R } I = RV

Если мы знаем сопротивление и измеряем падение напряжения на резисторе, мы можем вычислить ток, протекающий через резистор, который совпадает с током, протекающим в остальной цепи в этот момент.

Например, предположим, что у нас есть шунтирующий резистор 0,1 Ом, и мы измеряем падение 0,03 В на нем с помощью нашего мультиметра:

I = 0,03 В 0,1 Ом = 0,3 AI = \ frac {0,03 В} {0,1 \ Omega} = 0,3 AI = 0,1 Ом 0,03 В = 0,3 А

Мы бы определили, что в этот конкретный момент 0,3 А протекало от нашего источника питания к нашей нагрузке.

Шунтирующие резисторы (Rsh) часто имеют низкое сопротивление, чтобы не вызывать падение напряжения в цепи. Помните, что по мере увеличения тока, потребляемого вашей нагрузкой, также увеличивается падение напряжения на шунтирующем резисторе.Это может привести к падению напряжения, достаточному для отключения всей вашей системы!

Общие значения Rsh находятся в диапазоне от 0,01 до 0,1 Ом. Использование более высоких значений Rsh обеспечивает большую точность ваших измерений, но за счет увеличения падения напряжения на шине питания вашей нагрузки.

Другая вещь, о которой вы должны помнить, — это рассеиваемая мощность вашего шунтирующего резистора. Для большинства маломощных систем будет достаточно резистора на 1/4 Вт. Когда вы начнете потреблять больше тока, резистор начнет рассеивать больше энергии в виде тепла, что может повредить резистор (что приведет к отказу или, что еще хуже, к возгоранию).

Мощность постоянного тока рассчитывается по следующей формуле:

Это можно использовать в качестве наихудшего расчета ожидаемой мощности рассеяния Rsh. Из нашего предыдущего примера мы видим, что:

P = 0,03 В × 0,3 A = 0,009 WP = 0,03 В \ умножить на 0,3 A = 0,009 WP = 0,03 В × 0,3 A = 0,009 Вт

Даже крошечный 1/10 Вт или 1 В этом случае резистор мощностью / 8 Вт может работать как шунтирующий резистор. Однако предположим, что наша схема внезапно включает двигатель постоянного тока, и падение напряжения на Rsh увеличивается до 0,5 В. Мы бы рассчитали ток как:

I = 0.5V0.1Ω = 5AI = \ frac {0.5 V} {0.1 \ Omega} = 5 AI = 0.1Ω0.5V = 5A

Теперь у нас есть ток 5 A в нашей цепи! Это довольно большой рост по сравнению с предыдущим. Теперь мы рассчитываем ожидаемое рассеивание мощности через наш резистор:

P = 0,5 В × 5 А = 2,5 Вт = 0,5 В \ раз 5 А = 2,5 Вт = 0,5 В × 5 А = 2,5 Вт

Теперь мы ожидаем, что шунтирующий резистор рассеивает 2,5 Вт мощности. Это было бы слишком много для большинства простых резисторов на 1/4 Вт. На этом этапе вам следует подумать об использовании резистора мощности 3+ Вт или переключении на более низкое значение для Rsh.

Урок заключается в следующем: выберите номинал шунтирующего резистора на основе ожидаемого тока, потребляемого вашей схемой. Выполнение нескольких быстрых вычислений не требует больших затрат, чтобы впоследствии избежать головной боли от повреждений вашей схемы!

Теперь, когда мы увидели, как выбрать значение Rsh и измерить ток, протекающий через него, давайте посмотрим, как мы можем настроить наш осциллограф для измерения тока. На первый взгляд, наша исходная схема (рис. 2) может показаться, что она подойдет.Использование резистора на положительной шине известно как шунтирующий резистор на стороне высокого напряжения . Однако есть небольшая проблема: зажим заземления на большинстве настольных осциллографов напрямую подключен к заземлению!

В этом видео представлен отличный обзор того, как зажим заземления осциллографа может закоротить источник питания в вашей цепи:

Если мы работаем с заземленной цепью и настольным осциллографом (который также правильно заземлен), то подключение зажим заземления по обе стороны от Rsh приведет к короткому замыканию.Нехорошо.

Один из вариантов — переместить резистор в обратный путь (известный как шунтирующий резистор нижнего плеча ) и подключить зажим заземления осциллографа к заземлению цепи.

Рисунок 3: Измерение напряжения на шунтирующем резисторе с помощью осциллографа

При такой настройке вам не придется беспокоиться о коротком замыкании в источнике питания. Однако возникает новая проблема: контур заземления. Ток может циркулировать по контуру заземления (от земли через нашу тестируемую цепь, через зажим заземления осциллографа, обратно на землю через осциллограф).

Рисунок 4: Потенциальный контур заземления от измерительной цепи с осциллографом

Контуры заземления могут вызывать нежелательные помехи или шум, возникающие при измерениях или в вашей цепи. Эта статья отлично объясняет контуры заземления. Обратите внимание, что это реальная проблема только в том случае, если и осциллограф, и тестируемая цепь подключены к заземлению, как показано на рисунке 4.

Если ваш осциллограф или тестируемое устройство питается от батареи или изолирован от заземления, вы это делаете. не нужно беспокоиться об этой проблеме.Однако для большей безопасности лучший способ измерить падение напряжения на шунтирующем резисторе — это использовать установку с двумя пробниками, сконфигурированную как дифференциальную пару.

Для выполнения этого измерения вам потребуется 2 канала осциллографа. У большинства осциллографов зажимы заземления соединены вместе (вы можете подтвердить это с помощью мультиметра, если не уверены). В результате нам не нужно ни к чему подключать заземляющие зажимы.

Подключите наконечники пробников к любой стороне шунтирующего резистора.В этом примере мы предполагаем, что канал 1 имеет более высокий потенциал, чем канал 2. Хотя на рисунке 5 показан шунтирующий резистор на нижней стороне, обратите внимание, что вы можете сделать это также с помощью резистора высокой стороны.

Рисунок 5: Настройка дифференциального пробника

На вашем осциллографе выберите функцию Math (при условии, что ваш осциллограф имеет такую ​​функцию). Оттуда вы сможете построить график вывода Ch 1 — Ch 2 . Вычитая напряжение канала 2 из напряжения канала 1, мы можем вычислить падение напряжения на резисторе, не беспокоясь о коротком замыкании источника питания или создании контура заземления!

Помните, что для каждой точки этого сигнала вам нужно будет разделить напряжение на значение шунтирующего резистора, чтобы получить ток, протекающий в вашу систему.Некоторые осциллографы позволяют разделить измеренное значение на константу, чтобы избавить вас от необходимости выполнять этот шаг. Проверьте функции Math в вашем осциллографе!

Другие варианты измерения тока

Если ваш осциллограф питается от батареи или ваше тестируемое устройство изолировано от заземления (например, оно также питается от батареи или вы используете двухконтактный сетевой адаптер), тогда вы этого не сделаете. нужно беспокоиться о замыкании источника питания на землю. Не стесняйтесь прикреплять этот заземляющий зажим к любой стороне вашего шунтирующего резистора!

Вы также можете приобрести для своего осциллографа специализированный дифференциальный пробник , который выполняет ту же настройку дифференциала, которую мы обсуждали выше.Однако для дифференциального пробника требуется только 1 канал вместо 2. Кроме того, дифференциальные пробники могут быть довольно дорогими.

Другой вариант — токовый пробник осциллографа. Большинство токовых пробников зажимают оголенный провод и измеряют магнитное поле, создаваемое током, протекающим через провод. Для этого требуется оголенный провод в вашей цепи, а датчики зажимного типа обычно имеют точность только до уровня миллиампер. Шунтирующий резистор обычно необходим для измерения микроампер и наноампер.

Четвертый вариант — использовать специализированную схему или деталь для измерения напряжения на шунтирующем резисторе, например INA169.INA169, по сути, создает дифференциальный пробник вокруг шунтирующего резистора и выдает выходное напряжение, которое можно измерить с помощью осциллографа. Однако обратите внимание, что INA169 может измерять только положительные напряжения (шунтирующий резистор на стороне высокого напряжения). Убедитесь, что вы полностью прочитали техническое описание, чтобы понять ограничения детали!

Существует множество вариантов измерения тока, протекающего по вашей цепи. Мы рекомендуем потратить некоторое время на то, чтобы понять, как можно проводить такие измерения, и понять ограничения каждого подхода.

1200 Amp 50 DCmV DC Current Shunt Ram Meter, Inc.

Ram Meter Inc. Инструментальные шунты постоянного тока (постоянного тока) используются для расширения диапазона амперметров, когда измеряемый ток слишком велик для пропускания через прибор — обычно токи более 50 ампер. Следовательно, шунт представляет собой дивертер, который используется для «шунтирования» большей части тока вокруг показывающего прибора. По сути, шунт представляет собой специально разработанный резистор, который выдает выходной милливольт (на милливольтметр или прибор) пропорционально току, протекающему через резистор.

Характеристики:

• Доступны в диапазонах от 0,5 А до 3500 А + (более высокие диапазоны доступны по специальному запросу)
• Стандартные выходы 0-50 и 0-100 мВ постоянного тока
• Доступны портативные, шинные и коммерческие / военные легкие модели
• Переносные шунты поставляются на изолирующих основаниях, которые можно прикрепить к любой плоской поверхности.
• Также доступны БЕЗ подставки по специальному запросу

Скорректированная точность
Ram Meter Inc.шунты регулируются с точностью до +/- 0,25% от номинального значения при подаваемом токе, который не повышает температуру клеммных колодок более чем на 50 ° F (10 ° C) при температуре окружающей среды в помещении 77 ° F (25 ° C). +/- 2 °.

Номинальная точность
Коммерческие шунты до 1000 ампер имеют точность +/- 0,33%
Коммерческие шунты на 1000 ампер и выше имеют точность +/- 0,5%
Коммерческие легкие шунты имеют точность +/- 0,6%
Военные легкие шунты имеют точность +/- 0.6%

Это позволяет изменять самонагрев при более высоких значениях тока и вариациях в соединениях.

В чем разница между скорректированной и номинальной точностью?
Скорректированная точность — это когда шунт калибруется (регулируется) в первый раз после его изготовления. Это делается при комнатной температуре (77 ° F / 25 ° C) с током, достаточно низким, чтобы , а не повысить температуру шунта. Таким образом, если шунт используется при температуре 77 ° F / 25 ° C, он будет таким точным.
Номинальная точность — это то, насколько точным будет шунт при непрерывном протекании через него до 2/3 номинального тока. В этом случае шунт нагреется, и сопротивление может измениться по мере его нагрева. Следовательно, точность изменится в пределах номинальной.

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ДИЗАЙНА

Мы приветствуем возможность работать с вами над вашими специальными проектными приложениями, где другие значения силы тока, милливольт, размера, точности или условий окружающей среды исключают использование наших стандартных элементов каталога.В этом случае заполните нашу форму специальных требований к шунту Ram Meter Inc. или СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ, и один из наших высококвалифицированных торговых представителей поможет вам найти решение.

По всем остальным вопросам, связанным с шунтами, ознакомьтесь с нашим подробным ОБСУЖДЕНИЕМ ШУНТОВ RAM METER INC.

Высокочастотные коаксиальные токовые шунтирующие резисторы

О серии A Неиндуктивный высокочастотный коаксиальный токовый шунтирующий резистор

Серия A — это неиндуктивные коаксиальные шунты, предназначенные для работы в широкой полосе частот как с системами питания переменного, так и с постоянным током, особенно там, где важен фазовый угол, который имеет решающее значение при измерениях импеданса и системах калибровки мощности.Очень полезно для добавления или расширения текущего диапазона анализаторов частотной характеристики и мультиметров. Серия A может использоваться с измерителями угла сдвига фаз, где требуется угол сдвига фаз между напряжением-напряжением, напряжением-током или током-током, идеально подходит для фазовой защиты, измерителей мощности, ваттметров, счетчиков энергии и калибровки трансформаторов тока.

CVR

— это прочные высокочастотные резисторы, предназначенные для выдерживания очень высокой пиковой мощности и тока на входе, генерируемого конденсаторными батареями, системами импульсных генераторов и нагрузками в установившемся режиме.Их линейный отклик в широком диапазоне частот обеспечивает точное указание величины тока без индуктивных составляющих. В конструкции CVR заложена связь между основными электрическими параметрами, такими как сопротивление, пропускная способность, энергоемкость и номинальная мощность. Это означает, что мы предлагаем широкий ассортимент стандартных устройств с широким диапазоном спецификаций.

НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ

Хотя большинство CVR предназначены в первую очередь для измерения импульсных токов, их прочная конструкция и резистивные элементы с низким температурным коэффициентом сделали их идеально подходящими для ряда приложений в установившемся режиме.Таким образом, для каждой серии резисторов указана средняя номинальная мощность, применимая к нагрузке непрерывным током. Следует проявлять осторожность в схемах, включающих переменный ток или импульсные токи с высокой скважностью, чтобы не превышать этот номинал, поскольку это может привести к повреждению CVR из-за перегрева. По запросу мы можем поставить резисторы специальной конструкции, которые увеличивают стандартную номинальную мощность до высокого значения в зависимости от модели.

ЧАСТОТНЫЙ ОТВЕТ

Полоса пропускания CVR по существу плоская от постоянного тока до верхнего предела, определяемого в основном скин-эффектом в резистивном элементе.12 ампер / сек.

ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Если не указано иное, резисторы поставляются с допуском сопротивления ± 4% от номинального значения. Кроме того, к каждому устройству прилагается мост Кельвина, определяющий его точное сопротивление с точностью до ± 0,2%. Может поставляться широкий диапазон специальных значений сопротивления для любого из наших стандартных блоков.

МЕХАНИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Корпус всех коаксиальных CVR выполнен из посеребренной латуни.Стандартным разъемом выходного сигнала является BNC, но доступны и другие разъемы. В больших коаксиальных CVR используются сильноточные фланцы и входные соединения с коаксиальными резьбовыми шпильками. CVR Powertek с плоской конфигурацией, серия W, первоначально разработанная для установки линий передачи с плоской пластиной, доступна в широком диапазоне ширины блоков и конфигураций входов и оказалась особенно полезной в приложениях, требующих резисторов с экстремальными значениями энергии и мощности.