Меню

Прибор для регистрация постоянного тока

Двухканальный регистратор тока

Энергопотребление устройств — один из важных параметров. Для примера рассмотрим случай мобильных компьютеров (планшеты, ноут- и прочие буки) и периферийных устройств типа 3G-модемы и внешние накопители. Чем меньше потребляет подключенная периферия, тем дольше продлится автономная работа. Кроме того, часто USB-порты на мобильных компьютерах не отличаются высокой мощностью, и внешний жесткий диск, потребляющий при старте слишком много, может просто не заработать (впрочем, этот сценарий часто реализуется и в случае стационарного компьютера). Напротив, для «больших» систем потребление «мелкой» периферии обычно не имеет принципиального значения, но актуальность этого параметра возрастает при переходе к компонентам системы, например к жестким дискам форм-фактора 3,5 дюйма. Чем больше диск потребляет, тем лучше он должен охлаждаться. Часто диски объединяются в массивы, соответственно потребление дисковой подсистемы многократно возрастает, ей требуется дополнительное охлаждение, а источник питания должен быть рассчитан на пиковые токи при старте системы. В итоге, использование устройств с более низким потреблением энергии, как при работе, так и в момент старта зачастую может быть предпочтительнее. Отсюда возникает актуальность оценки энергопотребления отдельных устройств. Как это сделать?

Архитектура распространенных компьютеров для питания периферийных устройств предусматривает два напряжения — 5 и 12 В. (Редкий случай с дополнительной линией питания с напряжением 3,3 В для устройств с интерфейсом SATA можно не принимать во внимание). Эти напряжения достаточно хорошо стабилизированы как по разбросу так и по абсолютному значению, поэтому для не очень точных измерений можно принять, что устройство, чье энергопотребление нужно оценить, подключено к источникам с напряжением 5 и 12 В. Следовательно задача упрощается и измерять нужно только потребляемый устройством ток.

В простейшем случае для этого можно использовать цифровой мультиметр, переключенный в режим амперметра. Однако типичная частота оцифровки таких приборов составляет 1000 отсчетов в секунду, что может быть недостаточно для оценки пиковых токов, да и правильность полученных средних значений тоже вызывает сомнения, так как потребление периферийных устройств, отличающихся от USB-фонарика, может иметь сложный характер с высокочастотными составляющими. Второй отрицательный момент при использовании мультиметров состоит в том, что для определения силы тока в них используется калиброванное сопротивление — шунт, — на котором измеряется падение напряжения. Типичными величинами сопротивления шунта являются 0,01 Ом для диапазона до 20 А, и 1 Ом для диапазона до 400 мА. Сопротивление на диапазоне до 20 А практически не оказывает никакого влияния на работу типичных периферийных устройств, но в этом диапазоне не получится точно измерить небольшие токи, тогда как падение напряжения на шунте 1 Ом уже может помешать старту жесткого диска.

Итого в идеале нужно записывающее значения тока (токов) устройство с высокой частотой опроса и длительным временем записи, вносящее наименьшее искажение в цепь от источника до подключенного устройства. Полученные с такого регистратора данные позволят оценить характер потребления, определить пиковые значения токов и рассчитать среднее потребление в различных режимах.

В качестве основы для такого регистратора мы решили взять внешний АЦП с USB-интерфейсом производства ЗАО «Л-Кард». Для тестирования устройств отображения мы уже несколько лет используем внешние АЦП модели E14-140 (14 разрядов, частота оцифровки до 100 кГц) от этой компании, но для данной задачи мы выбрали модель E14-440 тоже с 14-битным АЦП, но с частотой оцифровки до 400 кГц. Модуль E14-440 оцифровывает напряжение (до 16 дифференциальных входов, 4 рабочих диапазона), поэтому ток еще нужно преобразовать в напряжение. Эту задачу мы возложили не на шунт, а на датчик тока, использующий эффект Холла. Мы выбрали модель LTS 6-NP производства LEM S. A., Швейцария. Основные характеристики датчика приведены в таблице ниже:

Характеристика Значение
Номинальный входной ток, эфф.значение (Ipn) 6 A×вит
Напряжение питания (±5%) 5 B
Полная точность преобразования при Ipn, TA = 25 °C ±0,7%
Частотный диапазон (от 0 до −0,5 дБ) 0—100 кГц

Датчик имеет три токовых витка, которые можно коммутировать параллельно, последовательно-параллельно и последовательно, что позволяет получить три измеряемых диапазона:

Два датчика LTS 6-NP обеспечивают регистрацию тока по двум линиям, также предусмотрена регистрация напряжений 5 и 12 В, при этом 5 В непосредственно подается на вход модуля E14-440, а 12 В через делитель с коэффициентом примерно 1,5. Так как интерес представляет и момент старта, а подключать устройства вручную неудобно, то в цепь питания тестируемого устройства мы включили два реле (автомобильного типа, на 12 В, 30 А), чьи рабочие обмотки коммутируются двумя полевыми транзисторами (PHB55N03LT) с логическим уровнем управляемого напряжения. Питание для реле берется с линии 12 В, разумеется до датчика тока. Управляется схема подключения от цифровых выходов модуля E14-440. Пробная эксплуатация регистратора выявила эффект дребезга контактов реле, поэтому в схему параллельно реле были включены транзисторы IRF5305, обладающие низким сопротивлением в открытом состоянии — 60 мОм (VЗИ = −10 В, IС = −16 А), один из коммутирующих транзисторов стал управлять транзисторными ключами, второй — обоими реле, то есть на выбор две линии сразу можно подключать или с помощью реле, или с помощью транзисторных ключей. Заодно мы добавили блок стабилизации напряжения в цепи питания датчиков тока, что уменьшило помехи в регистрируемом сигнале, и два светодиода, для визуальной индикации способа подключения линий. Светящийся желтый светодиод сигнализирует о том, что линии подключены с помощью реле, зеленый светодиод — с помощью транзисторных ключей. Принципиальная схема регистратора доступна по этой ссылке. Общий вид регистратора приведен на фотографии ниже:

Общий вид регистратора

Тут синие корпуса датчиков тока:

Датчики тока

Колодки для подключения источников напряжения (обычно используется питания от блока питания компьютера, на котором и производится регистрация потребления и к которому собственно и подключено тестируемое устройство) и линий питания тестируемого устройства:

Источник

Датчики электрического тока

Глобальные тренды — спрос на снижение выбросов CO2, повышение интенсивности энергосбережения — приводят к необходимости сбалансированного потребления энергии, для чего большую помощь могут оказать электронные схемы управления процессами. Наиболее распространённые случаи — это оптимизация эксплуатационных характеристик аккумуляторов, контроль скорости вращения двигателей и переходных процессов в серверах, управление солнечными батареями. Для операторов таких систем важно, в частности, знать, какой ток протекает в цепи. Неоценимую помощь в этом могут оказать датчики тока.

практика применения датчиков тока

Почему необходимы датчики тока

Датчиками называют блоки, задача которых измерить некоторый параметр, а потом, сравнив его с эталонным для данной технической системы значением, подать соответствующий сигнал на исполнительный элемент схемы. Поскольку большинство систем используют электродвигатели, то наиболее распространёнными типами являются датчики тока и напряжения (общий вид последнего представлен на следующем рисунке).

Широкое внедрение таких устройств обусловлено развитием сенсорных методов управления, когда исходный сигнал — электрический или оптический — преобразуется в необходимые параметры управления.

По сравнению в другими управляющими технологиями (например, контакторного контроля) датчики обеспечивают следующие преимущества:

  1. Компактность.
  2. Безопасность в применении.
  3. Высокую точность.
  4. Экологичность.

датчик напряжения в сборе

Малые размеры и вес часто позволяют изготавливать многофункциональные датчики, например, такие, которые могут контролировать несколько параметров цепи. Таковыми являются современные датчики тока и напряжения.

В состав таких детекторов входят:

  • Контактные группы входа;
  • Контактные группы выхода;
  • Шунтирующий резистор;
  • Усилитель сигнала;
  • Несущая плата;
  • Блок питания.

Идея того, что устройства можно подключать к уже имеющейся сети, не выдерживает проверку временем, ибо часто в экстремальных ситуациях (пожар, взрыв, землетрясение) именно системы встроенного электроснабжения первыми выходят из строя.

Детекторы подразделяют на активные и пассивные. Первые не только передают конечный сигнал на управляющий элемент, но и управляют его действием.

Классификация и схемы подключения

Датчики тока предназначаются для оценки параметров постоянного и/или переменного тока. Сравнение выполняется двумя методами. В первом случае используется закон Ома. При установке шунтирующего резистора в соответствии с нагрузкой системы на нём создаётся напряжение, пропорциональное нагрузке системы. Напряжение на шунте может быть измерено дифференциальными усилителями, например, токовыми шунтирующими, операционными или разностными. Такие устройства используются для нагрузок, которые не превышают 100 А.

Читайте также:  Решения рассчитать токи во всех ветвях электрической цепи

Измерение переменного тока выполняется в соответствии с законами Ампера и Фарадея. При установке петли вокруг проводника с током там индуцируется напряжение. Этот метод измерения используется для нагрузок от 100 А до 1000 А.

Схема описанных измерений представлена на рисунке:

слева – измерение малых токов; справа - измерение больших токов

Измерение обычно производится при низком входном значении синфазного напряжения. При помощи чувствительного резистора датчик тока соединяется между нагрузкой и землей. Это необходимо, поскольку синфазное напряжение всегда учитывает наличие операционных усилителей. Нагрузка обеспечивает питание прибора, а выходное сопротивление заземляется. Недостатками данного способа считаются наличие помех, связанных с потенциалом нагрузки системы на землю, а также невозможность обнаружения коротких замыканий.

Для слежения работой мощных систем детектор присоединяют к усилителю между источником питания и нагрузкой. В результате непосредственно контролируются значения параметров, подаваемых источником питания. Это позволяет идентифицировать возможные короткие замыкания. Особенность подключения заключается в том, что диапазон синфазного напряжения на входе усилителя должен соответствовать напряжению питания нагрузки. Перед измерением выходного сигнала контролируемого устройства нагрузка заземляется.

Как функционирует датчик тока

Работа данного элемента включает следующие этапы:

  1. Измерение нагрузки в контролируемой схеме.
  2. Сравнение полученного значения с эталонным, которое программируется в процессе настройки.
  3. Фиксация полученного результата (может быть выполнена в цифровом или аналогом виде).
  4. Передача данных на панель управления.

Для выполнения указанных функций (в частности, реализации высокой точности измерений) к элементам детектора предъявляются следующие требования:

  • Допустимое падение напряжения на шунтирующем резисторе должно быть не более 120…130 мВ;
  • Температурная погрешность не может быть выше 0.05 %/°С и не изменяться во времени работы;
  • В функциональном диапазоне значений характеристики сопротивления резисторов должны быть линейными;
  • Способ пайки токочувствительных резисторов на плату не может увеличивать общее сопротивление схемы подключения.

Монтажные схемы устройств, которые предназначены для контроля цепей постоянного и переменного тока представлены соответственно на рисунках.

Подключение датчика постоянного тока

подключение датчика переменного тока

Практика применения

Чаще всего данные изделия используются как измерители в схемах токовых реле, которые управляют режимами работы различного электроприводного оборудования и предохраняют его от экстремальных ситуаций.

Токовые реле способны защитить любое механическое устройство от заклинивания или других условий перегрузки, которые приводят к ощутимому увеличению нагрузки на двигатель. Функционально они определяют уровни тока и выдают выходной сигнал при достижении указанного значения. Такие реле используются для:

  • Сигнала сильноточных условий, например, забитая зёрнами доверху кофемолка;
  • Некоторых слаботочных условий, например, работающий насос при низком уровне воды.

Чтобы удовлетворить требования разнообразного набора приложений, в настоящее время используется блочный принцип компоновки датчиков, включая применение USB-разъёмов, монтаж на DIN-рейку и кольцевые исполнения устройств. Это обеспечивает выполнение следующих функций:

  • Надёжную работу на любых режимах эксплуатации;
  • Возможность применения трансформаторов;
  • Регулировка текущих параметров, которые могут быть фиксированными или регулируемыми;
  • Аналоговый или цифровой выход, включая и вариант с коротким замыканием;
  • Различные исполнения блоков питания.

В качестве примера рассмотрим схему датчика тока для управления работой водяного насоса, обеспечивающего подачу воды в дом.

отключение питающего насоса датчиком тока при низком уроне воды в резервуаре

Кавитация — это разрушительное состояние, вызванное присутствием пузырьков, которые образуются, когда центробежный насос или вертикальный турбинный насос работает с низким уровнем жидкости. Образующиеся пузырьки затем лопаются, что приводит к точечной коррозии и разрушению исполнительного узла насоса. Подобную ситуацию предотвращает токовое реле.

Когда насос работает в нормальном режиме, и жидкость полностью перекрывает его впускное отверстие, двигатель насоса потребляет номинальный рабочий ток. В случае снижения уровня воды потребляемый ток уменьшается. Если кнопка запуска нажата, одновременно включаются стартёр M и таймер TD. Реле CD настроено на максимальный ток, поэтому его контакт при первоначальном запуске двигателя не будет замкнут. При падении силы тока ниже установленного минимума реле включается, а, после истечения времени ожидания TD, включается в его нормально замкнутый контакт. Соответственно контакты CR размыкаются и обесточивают двигатель насоса.

Читайте также:  Метод контурных токов построение диаграмм

Применение такого детектора исключает автоматический перезапуск насоса, поскольку оператору необходимо убедиться в том, что уровень жидкости перед впускным отверстием достаточен.

Датчик тока своими руками

Если приобрести стандартный датчик (наиболее известны конструкции от торговой марки Arduino) по каким-то соображениям невозможно, устройство можно изготовить и самостоятельно.

датчик тока фирмы Arduino. Стрелкой указан USB-разъём

  1. Операционный усилитель LM741, или любой другой, который мог бы действовать как компаратор напряжения.
  2. Резистор 1 кОм.
  3. Резистор 470 Ом.
  4. Светодиод.

Общий вид устройства в сборе, сделанного своими руками, представлен на следующем рисунке. В данной схеме используется эффект Холла, когда разность управляющих потенциалов может изменяться при изменении месторасположения проводника в электромагнитном поле.

самодельный датчик тока

Видео по теме

Источник

Регистратор текущих значений постоянного тока СЕМ DT-171A 482094

Фото регистратора СЕМ DT-171A 482094

Для этого товара до 2860 бонусов можно списать в счет покупки при оплате на сайте картой Сбербанка с достаточным числом бонусов.

Списание работает только для платежей от 2000 рублей. Все условия участия в программе «Спасибо от Сбербанка»

Регистратор текущих значений постоянного тока СЕМ DT-171A 482094 — это простое в эксплуатации устройство, предназначенное для отслеживания текущего значения постоянного тока в диапазоне от 4 до 20 мА. Он имеет визуальную индикацию, которая осуществляется с помощью двух светодиодов. Полученные результаты можно сохранить в памяти прибора, рассчитанного на 32000 значений. В качестве источника питания используется литий-ионный аккумулятор напряжением 3.6 В.

Технические характеристики регистратора СЕМ 482094

  • Типоразмер батареек не требуется

Этот товар из подборок

Комплектация *

  • Прибор;
  • Руководство пользователя;
  • Программное обеспечение;
  • Элемент питания 3,6 В типа Li-Ion.

Параметры упакованного товара

Преимущества регистратора СЕМ DT-171A 482094

Произведено

  • Китай — родина бренда
  • Китай

* Производитель оставляет за собой право без уведомления дилера менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

Указанная информация не является публичной офертой

Отзывы о СЕМ DT-171A

На данный момент для этого товара нет расходных материалов

Источник



Регистраторы напряжения сети и тока (параметров электрической сети)

Регистратор электрических параметров отслеживает колебания напряжения и тока на линии. Самописец напряжения сети фиксирует текущие данные и динамику скачков напряжения. Высокоточный регистратор напряжения в сети можно приобрести на сайте компании «Энергометрика» – заказывайте измеритель перепадов напряжения по телефону +7 (495) 510-11-04 или по электронной почте.

  • Описание
  • Техническая документация

PM172E - Регистратор напряжения и тока SATEC, Учет электроэнергии.

Регистратор напряжения и тока — PM172E представляет собой многофункциональное устройство для учета и анализа качества электроэнергии, позволяющее осуществлять контроль распределительных устройств и фидеров.

Цены на это наименование доступны по запросу.

  • Описание
  • Техническая документация

RPM072E - Регистратор напряжения и тока

RPM072E SATEC — регистратор напряжения и тока является измерительным устройством без дисплея, обеспечивающим решение для тех случаев, когда нет свободного пространства для панели дисплея.

Благодаря подключению прибора RPM072E к серверу системы контроля энергопотребления PMAC3624 можно просто и не дорого создать систему технического учета электроэнергии.

Дополнив измерительный прибор токовыми клещами с выходным сигналом 5А TTC-CCT, измеритель можно использовать в качестве переносного прибора.

Цены на это наименование доступны по запросу.

RDM172E - Дистанционный дисплей SATEC

Дистанционный дисплей RDM172E SATEC может быть подключен к любому прибору серии PM172 / RPM172 через коммуникационный порт RS485.

Цены на это наименование доступны по запросу.

  • Описание
  • Техническая документация

TMTG-3R - Регистратор напряжения и тока, измерительный преобразователь

TMTG-3R — многофункциональный регистратор напряжения и тока, измерительный преобразователь параметров электросети применяется для измерения, регистрации и передачи результатов измерения в форме аналоговых и цифровых сигналов (RS485, Modbus RTU). Измерения производятся в трёхфазных трёхпроводных и четырёхпроводных системах.

Благодаря подключению прибора TMTG-3R к серверу системы контроля энергопотребления PMAC3624 можно просто и не дорого создать систему технического учета электроэнергии.

Дополнив измерительный прибор токовыми клещами с выходным сигналом 5А TTC-CCT, измеритель можно использовать в качестве переносного прибора.

  • TMTG_Energometrika_manual_RU.pdf 1265.8 КB
  • VERA2009_Energometrika_RU.pdf 2929 КB

Цены на это наименование доступны по запросу.

Источник