În domeniile de distribuție a energiei de înaltă precizie-cu curent continuu, cum ar fi stocarea energiei fotovoltaice, pile de încărcare a vehiculelor electrice și centre de date, contoarele de curent continuu sunt „santinele de putere” indispensabile. Precizia și stabilitatea acestor contoare depind în totalitate de un singur indicator principal-cât de precis captează și măsoară curentul care curge prin circuit.
Pentru mulți ingineri electrici veterani, „șuntul” este o metodă de eșantionare a curentului foarte familiară. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei, noi termeni, cum ar fi senzori cu efect Hall, senzori fluxgate și chiar TMR (magnetorezistiv de tunel) apar unul după altul.
Senzori cu efect Hall
Acești senzori utilizează elemente semiconductoare Hall pentru a măsura curentul prin detectarea câmpului magnetic generat în jurul unui conductor primar. Aceasta este o metodă de măsurare fără-contact foarte populară, cel mai mare avantaj al său fiind izolarea electrică inerentă, eliminând preocupările legate de tensiunea înaltă care afectează direct cipul de măsurare din aval, rezultând o siguranță extrem de ridicată.
Senzor de curent Fluxgate
Aceasta este o tehnică care utilizează caracteristicile de saturație ale unui miez de fier cu-permeabilitate ridicată într-un câmp magnetic alternativ pentru a măsura indirect câmpurile magnetice slabe.
Caracteristicile sale sunt foarte distincte: precizie extrem de ridicată și variație minimă de temperatură, ceea ce îl face frecvent utilizat în detectarea DC de înaltă{0}}precizie, monitorizarea izolației electrice și calibrarea metrologică. Cu toate acestea, dezavantajele sale includ costul ridicat și viteza de răspuns relativ lentă.
senzori TMR etc.
TMR înseamnă tunel Magnetoresistance. Mai simplu spus, este un senzor magnetic de-înaltă precizie bazat pe magnetoelectronică. Nucleul său este utilizarea unei structuri sandwich la scară nanometrică de „strat ferromagnetic/strat izolator ne-magnetic/strat ferromagnetic” pentru a realiza conversia precisă a semnalelor magnetice în semnale electrice prin spin electronic.
„Șanțul” șunturilor: de ce aceste tehnologii nu își pot scutura dominația?
Având în vedere tehnologia înaltă-și capabilitățile puternice ale senzorilor cu efect Hall și ale magneților fluxgate, de ce șuntul, care arată ca o bară sau un rezistor de cupru, este încă cel mai comun și de încredere șunt de pe piață? Răspunsul constă în cele patru avantaje principale ale sale:
Precizie de măsurare și liniaritate de neegalat
Indiferent de modul în care evoluează tehnologiile periferice, legile fizicii rămân cele mai oneste. Principiul de funcționare al unui șunt este extrem de pur-Legea lui Ohm. Deoarece este în esență un rezistor de cupru de mangan-de precizie, cu un coeficient de temperatură extrem de scăzut, curba de schimbare a curentului-rezistenței este aproape o linie dreaptă perfectă, prezentând o liniaritate excepțională și erori neliniare foarte mici.
În schimb, elementele Hall sunt afectate de circuitul magnetic, rezultând decalaje neliniare ușoare, în timp ce magneții fluxgate prezintă histerezis de răspuns. După cum au subliniat experții din industrie: dacă acuratețea măsurării curentului este criteriul principal, atunci o soluție de rezistență de șunt asociată cu un transmițător de precizie în milivolt este întotdeauna cea mai bună alegere.
Cost-eficiență maximă și fiabilitate ridicată
În timp ce senzorii cu efect Hall și fluxgate oferă o mulțime de funcționalități, aceștia necesită miezuri și bobine complexe de fier, precum și surse de alimentare secundare și circuite complexe de compensare. În special pe piața contoarelor de energie CC, unii senzori cu efect Hall cu buclă închisă de înaltă-precizie-pot costa de cinci până la zece ori mai mult decât rezistențele de șunt obișnuite.
În schimb, șunturile sunt extrem de simple ca structură, sunt dispozitive pur pasive și funcționează fiabil, fără putere suplimentară, făcându-le excepțional de robuste și durabile. Pe piața contoarelor civile de energie CC și a stațiilor de încărcare, cu cost-sensibilă, cost-eficiența șunturilor reprezintă un avantaj semnificativ pe care chiar și senzorii complecși se străduiesc să-l depășească.
Capacitate puternică peste-gamă și adaptabilitate la temperatură ultra-
În mediile industriale reale-lumea, curenții instantanei depășesc adesea cu mult valorile nominale. Unitățile de șunt demonstrează o rezistență remarcabilă în acest sens. De exemplu, o unitate de derivație de-înaltă precizie de pe piață poate gestiona cu ușurință curenții de supratensiune instantanee de zeci de ori mai mari decât valoarea sa nominală într-un interval complet de temperatură de la -40 grade până la +105 grade, fără a compromite acuratețea eșantionării.
În schimb, senzorii bazați pe principii magnetice sunt foarte susceptibili la saturarea miezului sau la demagnetizarea-la temperatură ridicată atunci când curentul este prea mare, ceea ce duce la distorsiuni de măsurare sau chiar la deteriorarea permanentă a echipamentului.
Rezistență extrem de puternică la interferențe electromagnetice
În timp ce senzorii magnetometrului cu efect Hall și fluxgate realizează măsurători elegante fără contact, în medii cu câmpuri magnetice puternice și interferențe de-frecvență înaltă (cum ar fi aproape de invertoare de putere-înaltă sau de bare de curent înalt-), câmpurile magnetice parazite se pot infiltra cu ușurință în semnalul de detectare, cauzând erori imprevizibile de măsurare.
Spre deosebire de aceasta, convertoarele shunt sunt dispozitive de eșantionare în serie directă cu circuit pur. Sunt loiali doar căderii de tensiune pe propria rezistență și nu sunt practic afectați de câmpurile electromagnetice parazite externe. Acest lucru le face deosebit de fiabile în dulapurile complexe de compatibilitate electromagnetică (EMC).