Меню

Измеритель параметров постоянного тока

Амперметры и вольтметры переменного тока ЩП120, ЩП96, ЩП72, ЩП02

Приборы ЩП120, ЩП96, ЩП72, ЩП02 предназначены для измерения и преобразования действующего значения силы тока, напряжения и частоты в однофазных электрических сетях и других цепях переменного тока в выходные унифицированные сигналы постоянного тока и передачи измеренных значений через последовательный цифровой интерфейс RS485. Приборы могут применяться в трехфазных электрических сетях для измерения и преобразования параметров одной фазы.

Дополнительные возможности:
1. Изменен дизайн лицевой панели для контрастного отображения данных
2. Увеличен размер индикаторов (для ЩП120 с красным, зеленым, желтым индикатором)
3. Добавлена цветная комбинированная индикация, горизонтальная барграфическая шкала
4. Увеличен межповерочный интервал с 6 до 10 лет
5. Наличие «бюджетной» версии прибора без интерфейса RS485
6. Контроль качества электроэнергии

ЩП02 ЩП72 ЩП96 ЩП120
ЩП02.jpg ЩП72.jpg ЩП96.jpg ЩП120.jpg ЩП120 желтый.jpg

Исполнения:
— общепромышленное;
— для эксплуатации на АЭС (класс безопасности — 4 по НП-001-2015).

ЩП120, ЩП96, ЩП72, ЩП02 внесены в Госреестр СИ РФ № 68259-17, срок действия до 07 августа 2022 г.
Межповерочный интервал — 10 лет

Тип прибора

Габаритные размеры, мм

Масса, кг, не более

96х48х148 (с задней защитной крышкой), 96х48х121,5 (без крышки)

72х72х103 (с задней защитной крышкой), 72х72х75,6 (без крышки)

96х96х103 (с задней защитной крышкой), 96х96х75,6 (без крышки)

120х120х103 (с задней защитной крышкой), 120х120х75,6 (без крышки)

Примечание: задняя защитная крышка поставляется в комплекте.

Отображение информации
Светодиодная индикация
(единичные и семисегментные индикаторы)
–1 блок семисегментных индикаторов (по 4 индикатора в блоке) — для отображения значений напряжения или силы тока;
– 1 блок семисегментных индикаторов (по 4 индикатора в блоке) — для отображения значений частоты измеряемого сигнала – при заказе;
– единичные светодиодные индикаторы для отображения работы интерфейса RS485, сигнализации срабатывания дискретных выходов, приставка к единице измерения
Высота знака:
ЩП02 – 20 мм; ЩП72 – 14,2 мм; ЩП96 — 20 мм;
ЩП120 с красными, зелеными, желтыми индикаторами – 26 мм;
ЩП120 с цветными комбинированными индикаторами — 20 мм
Максимальный диапазон показаний: от 0 до 9999
Дополнительная индикация Цветная барграфическая (дискретно-аналоговая) шкала (31 сегмент) — только для ЩП120 с цветными комбинированными индикаторами
Дополнительные возможности (отображение информации на модулях индикации, табло) Индикация параметров на светодиодных индикаторах: подключение модулей индикации МИ120.1, МИ120.2, МИ120.3, МИ80.3 или табло Т44, Т54, Т74 по интерфейсу RS485 (Modbus RTU);
Индикация параметров на цветном TFT-дисплее: подключение модулей индикации МИ120.5 по интерфейсу RS485 (протокол Modbus RTU); формы представления измеренных значений: в виде стрелочного прибора, цифровое, графическое, мнемосхемы
Телеизмерение
Входной сигнал мВ: 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000
В: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 150, 200, 250, 380, 500, 600, 750
мА: 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000
А: 1, 2, 5, 10, 20
Гц: 15…100, 100…850
Возможно подключение через трансформатор напряжения 100 В или трансформатор тока 1А, 5А
Регистрация максимального измеренного значения Да
Время измерения 0,2 с
Основная погрешность — по току и напряжению: ±0,2 %, ±0,5 %;
— по частоте: ±0,01 Гц (от 15 до 100 Гц), ±0,1 Гц (от 100 до 850 Гц);
— по аналоговому выходу: ± 0,5 %
Гальваническая развязка входных и выходных цепей, цепей питания Есть
Кратковременные перегрузки по входному сигналу с кратностью (максимальное значение) Ток:
кратность: 20; число перегрузок: 2; длительность каждой перегрузки, сек.: 0,5; интервал между двумя перегрузками, сек.: 0,5.
Напряжение:
кратность: 2; число перегрузок: 9; длительность каждой перегрузки, сек.: 0,5; интервал между двумя перегрузками, сек.: 15.
Максимальная перегрузка по входному сигналу (длительность) 150 % (2 ч)
Входное сопротивление при измерении напряжения 1 МОм
Параметры качества электроэнергии
Контроль параметров качества электроэнергии — отклонение частоты;
— длительность провала напряжения;
— глубина провала напряжения;
— длительность прерывания напряжения;
— длительность временного перенапряжения;
(хранение измеряемых параметров КЭ на внешнем ПК через ПО «Конфигуратор»)
Интерфейс связи / Аналоговые выходы
RS485 Количество: 0, 1, 2; протоколы: Modbus RTU
Скорость обмена по интерфейсу: 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/сек.
Аналоговые выходы Количество: 0, 1, 2; диапазоны: 0. 5 мА, 4. 20 мА, 0. 20 мА
Время установления выходного аналогового сигнала, не более 1,0 с
Телеуправление
Дискретные выходы Количество: 0, 1, 2;
постоянное напряжение 350 В, 200 мА или переменное напряжение 250 В, 200 мА
Питание
Напряжение питания 5ВН – (5+4/-0,5) В постоянного тока;
12ВН – (12+6/-3) В постоянного тока;
24ВН – (24+12/-6) В постоянного тока;
220ВУ – от 85 до 264 В переменного тока частотой (50 ± 3) Гц или от 100 до 370 В постоянного тока;
230В – от 85 до 264 В переменного тока частотой (50 ± 3) Гц
Мощность потребления от цепи питания,
не более
2,5 В·А – для ЩП02, ЩП72 напряжением питания 5ВН, 12ВН, 24ВН;
3,0 В·А – для ЩП96, ЩП120 напряжением питания 5ВН, 12ВН, 24ВН;
5 (4*) В·А — для ЩП02, ЩП72, ЩП96, ЩП120 напряжением питания 220ВУ, 230В
* для приборов без интерфейса RS485
Перепрограммирование прибора (настройка)
Перепрограммирование — через программу «Конфигуратор» (интерфейс RS485);
— с помощью кнопок на передней панели (при наличии)
Для перепрограммирования параметров по интерфейсу RS485 рекомендовано применение преобразователя сигналов интерфейсов USB/RS485 ЭЛПИ-1
Параметры перепрограммирования — выбор типа шкалы для отображения результатов измерения;
— настройка заказанной шкалы (настройка верхнего и нижнего значения, единица измерения);
— количество десятичных знаков;
— установка параметров работы индикации (яркость индикации, период обновления, зона нечувствительности, режим фиксации, цвет индикации, парамеры барграфической шкалы);
— изменение адресации регистров измеряемых параметров;
— параметры дискретных выходов (параметр, режим, уровень, зона (d), зона возврата (%), цвет индикации, мигание, короткий импульс, длинный импульс) (для каждого дискретного выхода существует возможность выбора собственного режима мигания цифровых индикаторов);
— параметры аналоговых выходов (режим, параметр, верхнее и нижнее значение);
— параметры интерфейса RS485;
— задание пароля;
— калибровка
Условия эксплуатации
Рабочий диапазон температур От -40 до +70 °С (относительная влажность 95 % при +35 °С)
Степень защиты IP54
Монтаж В щит
Исполнения — общепромышленное;
— для эксплуатации на АЭС (класс безопасности — 4 по НП-001-2015)
Сечение проводов 2,5 мм 2
Надежность и гарантия
Межповерочный интервал 10 лет
Гарантийный срок эксплуатации 60 мес.
Средний срок службы, не менее 20 лет
Средняя наработка на отказ 200000 ч

а – тип прибора (по размеру передней рамки, мм):
ЩП02 – 96×48, ЩП72 – 72×72, ЩП96 – 96×96, ЩП120 – 120×120;

b1 – диапазон измерений входного сигнала основного индикатора при непосредственном подключении, коэффициент трансформации при подключении через внешний трансформатор тока 1 А, 5 А или трансформатор напряжения 100 В:
Варианты входного сигнала при непосредственном подключении:
мВ: 100, 150, 200, 250, 500, 1000, 2000
В: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 150, 200, 250, 380, 500, 600, 750
мА: 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000
А: 1, 2, 5, 10, 20
Гц: 15…100, 100…850
По умолчанию диапазон частоты входного сигнала 15…100 Гц для условного обозначения частоты 50 Гц (при заказе не указывается).
Примеры возможных коэффициентов трансформации при подключении через трансформатор напряжения:
В: 380, 660
кВ: 3, 6, 10, 11, 15, 20, 35, 100, 110, 150, 220, 330, 400, 500, 750
Примеры возможных коэффициентов трансформации при подключении через трансформатор тока:
А: 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75 А, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800,
кА: 1, 1,2, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 28, 30, 32, 35, 40
Диапазон показаний от 0 до 120 % номинального значения сигнала первичной цепи трансформатора.

При заказе прибора с диапазоном частоты входного сигнала 100…850 Гц только с основным индикатором указать в скобках в параметре b1 условное обозначение частоты – 400 Гц.
Примечание: при отличии диапазона показаний от диапазона прямого измерения входного сигнала дополнительно указать заказанный диапазон показаний в примечании к формуле заказа.

b2 – диапазон измерений частоты входного сигнала дополнительного индикатора (кроме ЩП02):
50 Гц – для диапазона 15…100 Гц,
400 Гц – для диапазона 100…850 Гц,
— не указывается при отсутствии и при условии, если параметр d = x;

c – напряжение питания:
5ВН – (5+4/-0,5) В постоянного тока;
12ВН – (12+6/-3) В постоянного тока;
24ВН – (24+12/-6) В постоянного тока;
230В – напряжение питания от 85 до 264 В переменного тока частотой 50 Гц;
220ВУ – универсальное питание: напряжение питания от 85 до 264 В переменного тока частотой 50 Гц или от 100 до 370 В постоянного тока;

d – наличие интерфейсов RS485:
1RS – один интерфейс;
2RS – два интерфейса (только для ЩП96 и ЩП120);
х – при отсутствии параметра;

e – наличие аналоговых и дискретных выходов:
02 – два дискретных выхода без аналоговых выходов;
11 – один аналоговый и один дискретный выход;
12 – один аналоговый и два дискретных выхода;
20 – два аналоговых выхода без дискретных выходов;
22 – два аналоговых и два дискретных выхода;
х – без аналоговых и дискретных выходов;
После цифр в скобках указать условные обозначения аналоговых выходных сигналов:
A = 0. 5 мА, B = 4. 20 мА, С = 0. 20 мА.
При заказе двух аналоговых выходов условные обозначения необходимо указать через запятую.

Читайте также:  Амплитуда силы тока в катушке при свободных колебаниях в идеальном колебательном контуре 40

f – цвет индикаторов:
К – красный, З – зеленый, Ж – желтый, Ц – цветной комбинированный (только для ЩП120);

g – класс точности:
0,2 – для всех исполнений (кроме приборов без интерфейса RS485 и/или имеющих эксплуатационное исполнение);
0,5 – для всех исполнений приборов;

h – эксплуатационное исполнение:
ОМ2 – для эксплуатации на морских судах;
А – для эксплуатации на АЭС (класс безопасности 4);
х – в остальных случаях;

i – специальное исполнение (только для ЩП120 с цветными комбинированными индикаторами):
1Б – одна барграфическая (дискретно-аналоговая) шкала;
2Б – две барграфических (дискретно-аналоговых) шкалы (только при выборе параметра b2);
— при отсутствии параметр не указывать.

Источник

Микросхемы для измерения тока со встроенным шунтом

Применение токоизмерительных микросхем с внешним шунтирующим резистором не способно обеспечить прецизионную точность измерения. Чтобы решить эту проблему, компания Texas Instruments выпускает токоизмерительные микросхемы со встроенным шунтом: INA250 – интегральный преобразователь тока в напряжение, и INA260, конвертирующую измеренный сигнал в цифровой код с возможностью его передачи по интерфейсам I²C и SMBus™.

Полупроводниковые интегральные измерители тока широко применяются в различном оборудовании, позволяя непосредственно контролировать протекающий по цепи ток. Принцип их действия аналогичен используемому в традиционных измерительных приборах методу с вычислением тока по напряжению, измеренному на резисторе. Он включается в разрыв цепи, называется шунтом и имеет достаточно малое сопротивление, чтобы не влиять на работу оборудования, и достаточно высокую предельную мощность, чтобы пропускать через него максимально возможный рабочий ток нагрузки. Значение тока вычисляется согласно закону Ома по величине напряжения на резисторе известного номинала.

Интегральные измерители тока используются для контроля режимов работы различного оборудования в промышленности и на транспорте, в телекоммуникационных системах, источниках питания серверов и в инверторах солнечных батарей. Интегральные измерители тока со встроенным шунтом позволяют решать подобные задачи с повышенной точностью и меньшими затратами.

Микросхемы TI со встроенным шунтом для измерения тока

В обширном ассортименте продукции компании Texas Instruments (TI) нашлось место и для измерителей тока со встроенным шунтом. Представляем два типа подобных микросхем, каждая из которых предназначена для решения различных специфических задач. Используя встроенный шунт, микросхемы INA250 и INA260 позволяют измерять двунаправленный ток нагрузки со стороны шины питания или шины заземления.

Интеграция в микросхемы прецизионного резистора для контроля тока обеспечивает высокую точность измерения, сравнимую с калиброванной, и минимальную зависимость характеристик от колебаний температуры. Кроме того, обе микросхемы используют оптимизированное 4-точечное подключение токоизмерительного шунта (схема Кельвина).

INA250

Микросхема INA250 является токоизмерительным усилителем с выходным напряжением, пропорциональным измеряемому току. Прецизионный встроенный резисторный шунт позволяет с высокой точностью измерять ток при синфазном напряжении, которое может изменяться от 0 до 36 В независимо от величины напряжения питания микросхемы.

Семейство INA250 доступно с четырьмя типами шкалы выходного напряжения: 200 мВ/A, 500 мВ/A, 800 мВ/A и 2 В/A. Все микросхемы рассчитаны на номинальный ток до 15 А (10 А – при максимальной температуре 125°C). Однополярное напряжение питания для INA250 составляет 2,7…36 В, а максимальный потребляемый ток достигает 300 мкА. Микросхема работает в расширенном температурном диапазоне -40…125°C и выпускается в 16-выводном корпусе типа TSSOP.

Основные характеристики INA250

  • Встроенный прецизионный резисторный шунт
    • сопротивление шунта: 2 мОм
    • допустимая погрешность сопротивления шунта: 0,1% (макс.);
    • номинальный измеряемый ток: до 15 A при температуре -40…85°C;
    • температурный коэффициент: 10 ppm/°C в диапазоне 0…125°C.
  • Повышенная точность измерения:
    • погрешность коэффициента усиления (шунт и усилитель): 0,3% (макс.);
    • ток смещения: 50 мА (макс., для INA250A2).
  • Четыре коэффициента усиления
    • INA250A1: 200 мВ/A;
    • INA250A2: 500 мВ/A;
    • INA250A3: 800 мВ/A;
    • INA250A4: 2 В/A.
  • Широкий диапазон синфазного сигнала: -0,1…36 В
  • Рабочий диапазон температур: -40…125°C

INA260

Микросхема INA260 предназначена для контроля тока, мощности и напряжения с использованием встроенного шунтирующего резистора высокой точности. Цифровой выход этого интегрального монитора обеспечивает совместимость с шинами I²C и SMBus™.

Микросхема обеспечивает высокую точность измерений тока и мощности в сочетании с возможностью обнаружения превышения тока в режиме синфазных напряжений, уровень которых может изменяться от 0 до 36 В независимо от напряжения питания. У INA260 можно задать до 16 адресов для работы нескольких микросхем на единой шине I²C. Цифровой интерфейс позволяет программировать критические уровни тока, время преобразования и усреднение аналого-цифрового преобразователя (ЦАП). Для упрощения использования измерителя внутренний множитель обеспечивает прямые отсчеты тока в амперах и мощности в ваттах.

Выполненный в 16-ти выводном корпусе TSSOP интегральный измеритель INA260 работает от источника питания напряжением 2,7…5,5 В при среднем потребляемом токе 310 мкА в диапазоне рабочих температур -40…125°C.

Основные характеристики INA260

  • Интегрированный резисторный шунт высокой точности
    • сопротивление шунта: 2 мОм;
    • эквивалентная погрешность: не более 0,1%;
    • номинальный ток: до 15 A при температуре -40…85°C;
    • температурный коэффициент: 10 ppm/°C (0…125°C).
  • Измеряемое шинное напряжение: 0…36 В
  • Измерение в цепи между источником питания и нагрузкой или между нагрузкой и общим проводом
  • Считываемые данные о токе, напряжении и мощности
  • Повышенная точность
    • системная погрешность усиления: 0,15% (макс.);
    • ток смещения: 5 мА (макс.).
  • Настраиваемые функции усреднения
  • 16 программируемых адресов
  • Напряжение питания: 2,7…5,5 В;
  • Корпус типа TSSOP, 16 выводов.

Датчики тока с интегрированным резистором упрощают разработку печатной платы

Наиболее распространенным методом для измерения протекающего в цепи тока является определение его величины через измеренное значение напряжения на шунтирующем или токоизмерительном резисторе. Для достижения высокой точности измерения необходимо оценить характеристики и подобрать используемые в процессе измерения резистор и усилитель.

При этом чрезвычайно большое значение для сохранения точности измерения имеет также правильная трассировка цепей между токоизмерительным резистором и усилителем тока на печатной плате.

На рисунке 1 представлена типичная принципиальная схема токоизмерительного усилителя с цепями подключения шунтирующего резистора (Rsense) в качестве датчика.

Рис. 1. Измерение тока между источником питания и нагрузкой

Рис. 1. Измерение тока между источником питания и нагрузкой

При использовании токоизмерительного усилителя в разработке весьма важен выбор параметров шунтирующего резистора. В первую очередь выбираются номинальное сопротивление и мощность этого резистора. Номинал резистора подбирают, исходя из желаемого максимального падения напряжения на нем при максимальном ожидаемом токе, или же исходя из планируемой потери мощности на этом резисторе.

После выбора величины и мощности токоизмерительного резистора определяется допустимое отклонение от номинального значения его сопротивления, так как это напрямую повлияет на точность воспринимаемого напряжения и измеряемый ток.

Однако есть еще один параметр, на первый взгляд не вполне очевидный, о котором часто забывают – это температурный коэффициент резистора. Температурный коэффициент часто указывается в размерности миллионная доля на градус Цельсия (ppm/°C). Он важен, поскольку температура резистора будет расти за счет мощности, рассеиваемой при протекании большого тока через этот компонент. Часто бывает так, что в недорогих резисторах с классом точности менее 1% наблюдается изменение рабочих параметров под влиянием температуры.

Когда резистор выбран, для повышения точности измерений необходимо обратить особое внимание на трассировку дорожек печатной платы, ведущих к нему. Чтобы достигнуть высокой точности измерения тока, необходимо использовать схему Кельвина, основанную на четырех точках подключения к токоизмерительному резистору. Первые два соединения нужны для контроля протекающего тока, а два других – для контроля падения напряжения на резисторе. На рисунке 2 показаны различные варианты подключений для контроля тока, протекающего через резистор.

Рис. 2. Варианты подключения токоизмерительного резистора

Рис. 2. Варианты подключения токоизмерительного резистора

Одной из наиболее распространенных ошибок является подключение входов чувствительного по току усилителя к дорожкам печатной платы, показанное на рисунке 2а, вместо непосредственного подключения к резистору.

Другие допустимые варианты подключения к резистору для измерения тока представлены на рисунках 2б…г. Показанная на рисунке 2г компоновка использует независимое двухпроводное подключение для каждого вывода токоизмерительного резистора. Такой метод наиболее часто используется для резисторных шунтов с сопротивлением менее 0,5 мОм, когда паяное соединение способно серьезно изменить сопротивление шунта. Трудно сказать, какой метод компоновки точек подключения даст наилучшие результаты в окончательном варианте печатной платы, так как точность резистора во многом зависит от точки измерения, используемой при его производстве.

Если значение резистора было измерено с внутренней стороны контактных площадок, то наилучший результат измерения обеспечит компоновка, показанная на рисунке 2в. Если значение резистора было измерено на боковой стороне площадок – компоновка, показанная на рисунке 2б, даст наивысшую точность.

Сложность в выборе оптимальной компоновки печатной платы заключается в том, что производители шунтирующих резисторов далеко не всегда дают рекомендации по трассировке печатной платы для оптимизации точности измерения тока, не говоря уже о точках измерения сопротивления, используемых в производственном процессе.

Читайте также:  Как изменить частоту переменного тока схема

Все эти сложности в значительной степени устраняются при использовании усилителя с интегрированным токоизмерительным резистором, как в случае микросхем INA250 и INA260. Соединения с токоизмерительным резистором уже оптимизированы для достижения наивысшей точности измерения независимо от температуры.

INA250 – это простой токоизмерительный усилитель с аналоговым выходом, в то время как INA260 является датчиком тока с цифровым I²C-интерфейсом, через который транслируются значения тока, мощности и напряжения.

Блок-схема INA250 вместе с соединениями для резистора показана на рисунке 3. Резистор в составе INA250 имеет внешние выводы, которые позволяют фильтровать напряжение на шунте или подключать его непосредственно к токочувствительному усилителю. Внутренние соединения шунтирующего резистора минимизируют проблемы, возникающие при трассировке печатной платы.

Рис. 3. Блок-схема INA250 с подключением внутреннего резистора

Рис. 3. Блок-схема INA250 с подключением внутреннего резистора

Коэффициент усиления усилителя оптимизирован для каждого резистора, так что общая системная погрешность усиления сравнима с вариантом использования токоизмерительного резистора с точностью 0,1% или выше. Технология интегрированного шунта, используемая в INA250 и INA260, позволяет пропускать рабочие токи до 15 А.

Выбор компонентов упрощается благодаря тому, что характеристики точности для INA250 и INA260 даны с учетом токоизмерительного резистора. У INA250 общая максимальная системная погрешность коэффициента усиления составляет 0,3% при комнатной температуре и 0,75% в температурном диапазоне -40…125°С.

Для микросхем без встроенного шунтирующего резистора расчет точности, то есть общей погрешности усиления системы, должен учитывать погрешность и дрейф коэффициента усиления, номинальное значение и нестабильность сопротивления резистора. В связи с этим могут возникать трудности при подборе компонентов, соответствующих заданным требованиям точности системы.

INA260 выдает измеренные значения в цифровом виде, при этом максимальная общая погрешность коэффициента усиления при комнатной температуре составляет 0,15%. Эта цифра уже включает в себя и учитывает разброс значений интегрированного резистора и погрешность коэффициента усиления прибора. Соединения с токоизмерительным резистором выполнены внутри корпуса и откалиброваны для каждого устройства, что устраняет различия в сопротивлении, обусловленные точкой подключения.

Интегрированный шунт позволяет обеспечить более высокую точность и снизить общую стоимость решения в разработках, где требуется прецизионная точность измерения тока. Для достижения в дискретном решении точности, обеспечиваемой в INA260, потребуется токоизмерительный усилитель с погрешностью коэффициента усиления менее 0,1% и резистор достаточно высокой точности – не менее 0,05%. В настоящее время резисторы повышенной мощности с погрешностью менее 0,1% продаются по достаточно высокой цене.

Еще одно преимущество интегрированного в INA260 резистора заключается в том, что его величина уже откалибрована, так что считываемые значения тока легко преобразуются в амперы. Другие цифровые измерители могут требовать программной обработки показаний с токоизмерительного резистора, или же она выполняется в основном процессоре системы.

Используемая в INA250 и INA260 технология интегрированного шунта обеспечивает высокую точность измерения тока, упрощает компоновку при проектировании печатной платы и выявление общей системной ошибки, и при этом может быть дешевле равноценных по точности дискретных решений.

При измерении с повышенной точностью больших токов, превышающих 15 А, могут быть подключены параллельно несколько микросхем INA250, как показано в техническом описании микросхемы, или могут быть использованы несколько INA260, показания которых суммируются в системном процессоре.

Если параллельное использование нескольких микросхем для контроля токов более 15 А нецелесообразно из-за увеличивающихся размеров платы, можно использовать другие микросхемы с аналоговым и цифровым выходом, например, INA210, INA226, INA233, с применением внешних шунтирующих резисторов.

Типовые варианты интегральных измерителей тока

На основе серийно производимых микросхем INA250 и INA260 компания TI разработала и предлагает ряд готовых типовых решений для демонстрации процесса измерений тока. Полностью собранные платы TIDA-00614 и TIDA-01608 были специально разработаны для тестирования и оценки производительности интегральных измерителей тока с встроенным шунтом в конкретных условиях. Но подчеркивая демонстрационный характер изделий, компания отмечает, что именно эти платы не продаются в готовом виде. Для знакомства с возможностями микросхем предусмотрены другие отладочные платы – INA260EVM и INA250EVM.

TIDA-00614 – двунаправленный измеритель тока с интегральным шунтом на 30 А

Эта плата (рисунок 4) позволяет точно измерять ток в диапазоне до 30 А на шине с синфазным напряжением до 36 В при температурах -40…85°С. Ток нагрузки делится примерно пополам между цепями двух шунтирующих резисторов. Соответствующее току первого канала напряжение с выхода усилителя (OUT) поступает на вход REF второго канала. Устройство суммирует выходные напряжения двух микросхем INA250A2 и генерирует общее выходное напряжение относительно вывода GND. Схема измерительной платы TIDA-00614 представлена на рисунке 5.

Рис. 4. Плата TIDA-00614

Рис. 4. Плата TIDA-00614

Особенности TIDA-00614

  • Компактная конструкция с хорошими температурными характеристиками
  • Устойчивое измерение тока до 30 А с помощью двух усилителей с параллельно подключенными интегрированными токоизмерительными шунтами
  • Возможность конфигурирования для полного и частичного, положительного и отрицательного диапазонов измерения двунаправленного тока
  • В комплект устройства входят документация, проектные данные и файлы макета платы.

Рис. 5. Электрическая схема токоизмерительной платы TIDA-00614

Рис. 5. Электрическая схема токоизмерительной платы TIDA-00614

TIDA-01608 – изолированный датчик тока с интегрированным резисторным шунтом и интерфейсом I²C

На рисунке 6 представлена собранная плата измерителя TIDA-01608, а на рисунке 7 – принципиальная схема устройства. Плата позволяет с высокой точностью измерять ток на шине с напряжением в сотни вольт и служит примером устройств, разрабатываемых для оборудования солнечной энергетики и серверных блоков питания с их потребностью в широком диапазоне входного напряжения высокого уровня. На плате TIDA-01608 размещены: микросхема INA260 с интегрированным резистивным шунтом для измерения тока, два двунаправленных буфера P82B96, упрощающие соединение I²C, цифровой изолятор ISOW7842, который обеспечивает гальваническую развязку измерительных и управляющих цепей. Измеряемое микросхемой INA260 синфазное напряжение ограничено уровнем 36 В, поэтому использование ISOW7842 позволяет разработчику решить задачу измерения тока в высоковольтных цепях.

Рис. 6. Плата TIDA-01608

Рис. 6. Плата TIDA-01608

Особенности TIDA-01608

  • Измерение тока высоковольтной шины (±1 кВ)
  • Изолированные цепи нагрузки с высоким напряжением
  • Совместимость с шиной I²C
  • Усиленная изоляция цифрового интерфейса I²C с микроконтроллером
  • Системная погрешность 1%

Рис. 7. Электрическая схема токоизмерительной платы TIDA-01608

Рис. 7. Электрическая схема токоизмерительной платы TIDA-01608

Заключение

Микросхема INA250 является интегральным преобразователем «ток-напряжение», а INA260 применяется в качестве конвертора измеряемого аналогового сигнала в цифровой код. Оба типа микросхем позволяют контролировать как ток, потребляемый нагрузкой от шины питания, так и ток, вытекающий из нагрузки в шину заземления.

Микросхемы со встроенным резистивным шунтом INA250 и INA260 обладают целым рядом преимуществ в сравнении с другими интегральными измерителями, использующими внешний шунт. INA250 и INA260 с встроенным прецизионным шунтом обеспечивают гарантированную точность измерения и позволяют сократить занимаемую на плате площадь, трудоемкость и стоимость реализации измерителя тока.

Источник

Мультиметры (129)

Мультиметр представляет собой измерительный многофункциональный прибор, применяющийся для проверки электрических цепей. Один из самых важных и нужных приборов, применяемых в процессе ремонта и диагностики разнообразного оборудования.

Цифровой мультиметр — идеальное решение проблем электрика!

Появление цифровых мультиметров значительно облегчило жизнь электрикам и радиолюбителям, ведь необходимость в приобретении нескольких устройств: амперметра, омметра и вольтметра, попросту отпала. Мультиметр объединил в себе функции всех этих приборов и плюс ко всему, вобрал в себя набор дополнительных возможностей. Теперь измерение постоянного и переменного напряжения, показателей силы тока и сопротивления в электрических цепях не является проблемой, все это выполняет мультиметр. Некоторые профессиональные модели цифровых мультиметров позволяют измерять ёмкость и температуру, скважность, осуществлять проверку диодов и производить прозвонку цепи на предмет наличия разрывов.

Современные цифровые мультиметры оснащены легкочитаемым ЖК дисплем, в отличие от ранних аналоговых, где используется стрелка с измерительной шкалой. Это значительно повышает эффективность производимых измерений, исключает различного рода ошибки при снятии показаний и обеспечивает простоту использования. Портативные карманные модели мультиметров удобно брать с собой, они не занимают много места.

В ассортименте интернет-магазина измерительного оборудования «Суперайс» представлены модели цифровых мультиметров ведущих производителей – мультиметры UNI-T, Victor и др. Прямо сейчас Вы можете купить мультиметры UNI-T зарекомендовавшие себя на рынке измерительных устройств как одни из самых точных и надежных приборов.

Наш интернет-магазин осуществляет доставку по всей России от 3000 рублей бесплатно, в том числе, и в города: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Воронеж, Владивосток, Краснодар, Брянск, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Челябинск, Казань, Красноярск, Омск, Самара, Волгоград, Барнаул и другие. Отправляем EMS, почтой России, СДЭК, Деловыми линиями и другими транспортными компаниями. Оплата при получении.

Источник



Как выбрать мультиметр (2018)

Как выбрать мультиметр (2018)Любительский

Аватар пользователя

Электричество давно уже стало неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и мультиметр – прибор для измерения параметров электрической цепи – может пригодиться каждому. Не станешь же вызывать электрика для решения таких бытовых вопросов как: цел ли кабель, «жива» ли батарейка, почему не горит лампочка, под напряжением ли провод и т.д.

Автолюбителям мультиметр поможет контролировать работу автоэлектрики и электроники.

А уж если вы сами следите за электрикой в своем доме, мультиметр вам просто необходим.

Области применения мультиметров

Мультиметры – общее название для целого класса электроизмерительных приборов. Они способны проверять целостность электрических цепей, изоляции и заземления; измерять параметры цепи без контакта с проводниками и определять характеристики радиоэлектронных компонентов.

Читайте также:  Гармонические колебания тока в колебательном контуре формулы

— электриками при обслуживании электрических линий и потребителей;

— электронщиками при сборке, настройке и ремонте радиоэлектронной аппаратуры;

— сервисными инженерами при установке, обслуживании и ремонте электротехники;

— монтажниками при прокладке и расключении линий связи и электропередач;

— автоэлектриками при диагностике и ремонте автомобильной электрики;

Какой именно мультиметр нужен вам – можно понять, определившись измеряемыми параметрами и необходимой точностью прибора.

Характеристики мультиметров

В основном в магазинах предлагаются три типа приборов: мультиметры, тестеры и токовые клещи.

Мультиметр предназначен для измерения параметров электрической цепи. Самые простые модели измеряют только базовые параметры — ток, напряжение и сопротивление.

Модели посложнее способны определить такие характеристики, как емкость конденсатора, частота переменного тока, коэффициент усиления транзистора и т.д. Чем больше параметров определяет мультиметр, чем больше наборов диапазонов их измерений и чем выше точность – тем дороже прибор.

В продаже встречаются мультиметры двух видов – аналоговые (со стрелочным индикатором) и цифровые (с дисплеем).

Цифровые мультиметры предоставляют намного больший функционал, обеспечивают удобство считывания параметров и высокую точность измерения.

На стрелочном индикаторе просто невозможно измерить какое-либо значение с точностью нескольких знаков после запятой. Считать показание на стрелочном индикаторе тоже сложнее. Несколько шкал, неравновесные деления, в некоторых случаях полученное значение еще нужно умножить на коэффициент – неподготовленного человека все это может запутать.

Зато стрелочный индикатор намного удобнее при наблюдении за меняющимися параметрами. Цифровой мультиметр меняет показания на экране от 1 до 4 раз в секунду. И, если частота обновления экрана мультиметра будет близка к частоте измеряемого сигнала, провести измерение не получится. Колебания стрелки аналогового прибора будут намного нагляднее.

Тестер также проводит измерение некоторых параметров цепи, но, в отличие от мультиметра, не выводит полученные значения на экран, а использует их для определения состояния тестируемого объекта и выдачи соответствующего сигнала или сообщения.

Мультиметр можно использовать и для тестирования кабелей и приборов, но тогда вывод о состоянии объекта придется делать самостоятельно

Мультиметр универсальнее, но, во многих случаях, тестером пользоваться проще и быстрее. Впрочем, мультиметры часто содержат в себе и тестеры некоторых параметров, чаще всего – целостности цепи.

Простейшие тестеры способны только определять обрыв цепи, тестеры посложнее могут определить короткое замыкание, наличие тока в цепи, переполюсовку линии постоянного тока.

Самые сложные и дорогие тестеры способны проверить на соответствие требованиям безопасности и нормативных документов множества параметров– сопротивления изоляции, сопротивления заземления, тока утечки срабатывания защиты и т.д.

Токовые клещи – это специализированный мультиметр, способный измерить силу тока в отдельном проводе без разрыва цепи и нарушения изоляции. Для этого используется способность электрического тока индуцировать (возбуждать) ток в проводниках, находящихся поблизости. Такие проводники и скрыты в клещах, которые – для измерения тока – следует наложить на провод. Токовые клещи незаменимы для определения нагрузки на линии электропередач, определения потребляемой мощности и т.д.

Даже недорогие клещи способны с приемлемой точностью измерять силу тока до 1000 А и напряжение до 1000 В. Дорогие клещи могут измерять силу тока до 2500 А и используют метод TrueRMS, повышающий точность измерения параметров переменных токов.

Виды измерений параметров электрической цепи. Для бытового использования достаточно, если прибор сможет измерять:

— один-два диапазона измерения переменного напряжения (0-200 В, 0-400 В) – для потребительских сетей;

— два-три диапазона измерения постоянного напряжения (0-200 мВ, 0-2 В, 0-20 В, 0-100 В) – для батареек и аккумуляторов;

— несколько диапазонов (0-20 мА, 0-2 А, 0-10 А, 0-100 А) силы тока в цепях постоянного и переменного тока – для определения нагрузки на кабель и потребляемой мощности электроприборов;

— несколько диапазонов измерения сопротивления – для определения целостности цепей и проверки кабелей и бытовой техники на короткое замыкание.

Очень полезно наличие функции проверки целостности цепи («прозвонки») со звуковым сигналом — с помощью этой функции легко и быстро проверяется как наличие контакта, так и отсутствие короткого замыкания.

Для проверки радиодеталей потребуется наличие дополнительных возможностей:

— измерение сопротивления резисторов и проводников;

— измерение индуктивности катушек и дросселей;

— измерение коэффициента усиления транзисторов;

— измерение емкости конденсаторов;

проверка диодов.

Также некоторые мультиметры предлагают возможность измерения частоты переменного тока, потребляемой мощности электроприборов и температуры – последнее обычно реализуется с помощью измерения напряжения (термоЭДС) на концах термопары, входящей в комплект поставки.

Обратите внимание на максимальное рабочее напряжение. Это – то напряжение, которое может выдержать электроника прибора. Его превышение с высокой вероятностью приведет к поломке.

Важной характеристикой, во многом определяющей цену прибора, является погрешность измерений. Погрешность измерения каждого параметра различна и складывается из базовой погрешности АЦП и погрешности преобразования параметра в каждом конкретном диапазоне. Базовая погрешность дает только приблизительное представление о точности прибора. Всегда следует обращать внимание на погрешности измерения по каждому из параметров в конкретных диапазонах – они могут превышать базовую в разы.

Количество единиц счета мультиметра показывает, на сколько промежутков делится измерямый диапазон и определяет величину дискретизации. Так, для диапазона 0-100 мА у мультиметра с 6000 единицами счета величина дискретизации будет 100/6000 ≈ 0,017 мА. И значение 0,034 на экране этого мультиметра вовсе не означает, что сигнал измерен с точностью до 0,001 мА: значение 0,035 он просто не способен отобразить. Разумееся, при большой погрешности нет смысла в большом количестве единиц счета. Поэтому производители подбирают этот параметр в соответствии с погрешностью измерения.

При оценке точности прибора следует обращать внимание и на количество единиц счета, и на погрешность, и на диапазон измеряемого параметра. Рассмотрим для примера два прибора:

1. Погрешность измерения тока: 2% ± 1 единица счета. Минимальный диапазон измерения тока: 0-600 мА. Количество единиц счета: 6000.

2. Погрешность измерения тока: 2% ± 1 единица счета. Минимальный диапазон измерения тока: 0-50 мА. Количество единиц счета: 6000.

На первый взгляд приборы похожи. Для оценки точности вычислим абсолютную погрешность в диапазоне 0-5 мА каждого прибора:

1. 2% от 600 — это 12 мА. 1 единица счета — это 600/6000 = 0,1 мА. Итого абсолютная погрешность — 12.1 мА.

2. 2% от 5 — это 100 мкА. 1 единица счета — это 5/6000 = 0,8 мкА. Итого абсолютная погрешность — 100,8 мкА.

Таким образом, в этом диапазоне второй прибор в 100 раз точнее первого. Именно по этой причине два прибора с одинаковой базовой погрешностью могут отличаться по цене на порядок.

Частота обновления экрана показывает, сколько раз в секунду на экране будет обновляться измеренное значение. Высокая частота (более 1) полезна для выявления «дребезжащего» сигнала, с кратковременными всплесками или, наоборот, падениями. Только следует иметь в виду, что если в измеряемом диапазоне погрешность намного больше одной единицы счета, «дребезг» может быть вызван погрешностью самого прибора.

Для тех, кому важна точность измерений, следует обратить внимание на приборы класса True RMS – корректно измерять параметры переменного тока несинусоидальной формы могут только такие мультиметры.

Подсветка экрана будет весьма кстати при слабом освещении. Электрошкафы и шкафы автоматики часто располагаются в темных углах и плохо освещенных помещениях, лампы подсветки в них есть не всегда, да и те, что есть, при диагностике и ремонте часто бывают обесточены. Подсветкой экрана мультиметра в этом случае просто необходима.

Функция hold предназначена для фиксации показания на экране. Эта функция может быть удобна, когда по каким-то причинам в процессе измерения экран не попадает в поле зрения. Тогда при измерении нажимается кнопка hold, а показания можно будет просмотреть позже.

Очень полезна функция автоматического определения диапазона измеряемой величины. Ошибка в ручном задании диапазона (например, выбор диапазона 0-200 мВ при напряжении в 100 В) может привести к поломке прибора. Наличие функции автоматического определения диапазона предотвратит опасную ситуацию и подберет диапазон, в котором измерение будет производиться с наибольшей точностью.

Некоторые приборы можно подключать к персональному компьютеру и, с помощью соответствующего ПО, сохранять результаты на компьютере для последующей обработки и анализа.

Варианты выбора

Для домашнего применения будет вполне достаточно недорогого мультиметра с возможностью «прозвонки» цепи и измерения напряжения, тока и сопротивления.

Для ремонта и настройки радиоэлектроники потребуется мультиметр с низкой погрешностью и возможностью измерять параметры электронных компонентов.

Если измеряемые вами параметры могут случайным образом меняться в большом диапазоне, или если вы просто не хотите каждый раз подбирать диапазон, выбирайте среди моделей с автоматическим определением диапазона.

Если у вас нет желания вникать в цифры, а прибор нужен только для проверки цепей на замыкание/обрыв/наличие напряжения, выбирайте среди простых тестеров.

Если вам необходимо часто измерять силу тока в кабелях, находящихся под напряжением, наличие токовых клещей намного упростит эту задачу.

Источник