K 161a

Miernik do bezinwazyjnego pomiaru prądu

Nowy Elektronik 161-K

Bezinwazyjny miernik do pomiaru prądu umożliwia pomiar dużych prądów, bo aż 30A. A po przeskalowaniu nawet znacznie większych. Miernik może znaleźć zastosowanie przy pomiarze prądu akumulatora w samochodzie lub przy pomiarze prądów w przetwornicach lub UPS'ach

Romer prądu w przewodzie ctekliycznym można zrealizować łakoma rnctodam. Każda z metod polega na wpiowadzenm w obwód piądc^Ary czubka. ria zaciskach któiego otrzy-mamy sygnał pi opoic jonalny do natężenia piądu w obwodzie powiatowym. Powsżcctoue stosowano toczniu. pi2ckladr*ki prądowo i transduklory mają jedną wspólną wadę - wymagają zmian korisliufccyjno-montażowyclł. a w |X2yj»dku boc/wka v.ięcz jxzec*ęce przewodu. Są sytuacje. w któcycli nie motany dokonać zti*an konsuukcyjrtycli kit) 20 względu na znaczne przekroje przewodów zmiany te są trudne do wykonana. Każdy 2 nas z lekcji fizyki czy elekuo-techniki zairewnc pamięta zasadę ‘kciuka 1 palców prawej ręki ', która mówi o powstaniu pola magnetycznego wokół ze wodnika pod wpływem pizepiywającego piądu. Tę właśnie zasadę. a dokładnie fioła magnetyczne, które występuje wokół przewodu w którym płynie prąd. wykorzystuje prezentowany układ. Rok,* pizetwoinka jxila magnetycznego pełni czuimk magnet o-rerystywny. który posiada wiele zakil w stosunku (!) podobnych, w którym wykorzystywany jest elekt Halli. Zaletami tymi są. większa czułość, szerszy zakres temperatur pracy, częslollwości. (azy prawie idealne? kinowej clrarakterystyce. W proponowanym rozwiązaniu zastosowano tam 1 stosunkowo łatwodostępny czujni KMZl OB l-my Philips. Zbudowany w oparciu u czujnik KMZl OB układ pomorowy znajdzie na pewna wiele zastosowań, a w dalszej części artykułu zostanie przedstawione jedno bardzo praktyczne - monitorowanie prądu akumulatora samochodowego.

Budowa i działanie

Układ elektroniczny ze względu na charakter pracy z osia! podzielony na dwa boki liinkcjonakie. .Jeden którego schemat ideowy iiizcdstawia rys 1. to czujnik piąduwy montowany |)ezjxiśredao na przewodzie, w którym n\i być dokonywany pomiar piąli. Drugi btok. którego schemat przedstawia rys.2,to prosty wskaźnik naprjcia sterujący (torfami lEO. Układ jiomiaiowy stanowi czujnik magnelo-iezystancyjny ICt 1 wspól;xacu|ący z nim wzmacniacz IC1. Czujnik rnagneta-rezyslancyjny zasilany jest slahtlizowanym napięciem * bV. a powstający na jego zaciskach wyjściowych sygnał podany jest na wejście wzmacniacza układ !Ci A. Wzmacniacz ton to najprostsza z możliwych ąplikacp tzw. wzmacniacza róziucowego. którego zadaniem jost wzmacnianie tyko sygnałów różnicowych przy jednoczesnym tłumieniu sygnałów wspćłbcżnych . Wzmocnienie określa stosunek wartości R3/B1. a przy spełmertu warunku. że fll - B2 1 R3 Rd wznwcnieree to jest jednakowe rnezakJżme od polaryzacji sygnału wejściowego. Układ IC2B jest wtórnikiem napędowym 1 pełm rolę Uitoia jwmiędzy wzmac-neczem (jonuatowym. a wsirólpracującym z nm wskaźnłiem Rezystnr Rb /ahezpoc/a układ przed skutkami ewentualnego zawarcia wyjścia de masy. zasilania, a dioda Dl przed nwzliwo-śuj iKidania odwiotnej polaryzacji zasilania. Te dwa elernssuy sjirawrają. Ze układ nawet przy błędnym jwdlączeiiiu nic ułogue uszkodzeniu. Układ wzrnarjnacza różnicowego zasilany jest napięciem niesymetrycznym z zasilacza O. a potencjometr Pt określa punkt pracy 1 składową sicfą nadęcia wyjśoowego. Sygnał z czujnika magneto-rezystancyjncgo. który pod 'wj*y-wem iiizyłozonuga pula magnetycznego jiujawa się na jego wyjściu me jest imiłorwjący. typowo to 4mV pizy natężeniu pola ikA/m ftezeniowany układ mimo swojej piostoty może znaleźć wiele praktycznych zastosowań, o czym pisano na wstępie, jednak dalsze rozważam* będą dotyczyły tylko jednego kankrsinego zastosowana - tnomtorawania prądu akumulatora samodiodowcgo. Każda instalacja samochodowa jest wyjxisazcna w tzw. wskaźnik poprawności ładowania cżyii żarówkę, która gaśnio w momencie wztwdzoma dternatora (uruchomieni silnika), Zgaśmęoe tego wskaźnika w zasadzie daje nam inlonnację tylko u pracy altometo-ra. a naprawdę co się dzeje z naszym akunuiatoium. czy jesi radowany czy rozładowywany 1093 me wie nikt. Może s*j na przykład zdarzyć, ze z (xy.vi>:iii źle najuętcgo paska klinowego akurnnlaUii będzie siała niedoładowany i jxzy pieiwszym jirzyiniozku me txjdziemy mogli uruchomić silnika. Podrbny elekt spowodują zabrudzone klamry akunulatorowe. ftezentowany jxosiy układ przy współpracy zo wskaźnikom LED zapewni nam dokładną informację o stanie naszego akumulatora, co w okresie jesienno-zmowyrn ma szczególnie znaczone i pozwda szyi)!) zr*eagrnvać na wszrHkie niedomagania w obwodzie ładowania, mm dopi owadzuny nasz akunulatoi do sianu, w którym odmówi narn jwsfuszcństwa i będziemy zmuszeni korzystać z pojazdów K'PK. Wtóćnyy jednak do układu pomiarcwugu 1 rozważmy jakie napięcie będzie jiarwwać na icgo wyjściu. Rzcwód prądowy akumulatora w większości moda sąmochodów posiada przekrój ok. 25-35inm2. Umieszczcnieczujrnka prądowego na przewodzie (patrz zd/j-ciel. tak aby element KMZl08 umcszczony był jimsK^sadk: do osi jirzcwodu i aby góma krawędź, w ktróiej znajdujo się mostek itomiarowy lx>zjiośicdnio dolegiła do po-wicrzchm izolacji da 03 iego wyjściu przyrost napięcia o ck. SCbnV na każde bA płynące w przewodzie prądowym. Gdy zmemmy pobryzację w przewodzie piądowym każde bA spowoduje zmniejszenie się napęco wyjścowego o ck. 50mV. Znając występujące zmtany napięcia na -wyjściu układu |ioiiv3iowcgo wystarczy nasz czujnik wyposażyć w |xosty miernik, a oiizymarny dokładną mformac,^ o piędzie w mierzonym otiwodzic. Scżiemal miernika napięcia wsjińlprani-jąct?go z c/iynk«m |xądav/ym pizedstawn rys.2. Układ dekliomczny jest hardzo (liosty wykorzystuje twii i laiwodosiętiny układ LM3914. który bezjiośiislnia steruje zesta/zom tO dod LEO. Muro że ukted LM3914 b,ł juz kilkakrotnie prezentowany na lamach NE. to ze względu aa specyfikę piczentowanego rozwiązania zostanie dokładnie podany sjosób doboru jego elementów apltocyjnych. za pomocą któi-ych uzyskamy odpowiednią rozdzclczość. Układ LM3914 w swojej stiuktuizc zawiera 10 komjiaiatorów. które jicrównują v/ejśoo-wc napięcie z końcówki SIG z napięciem z wewnętrznej drabinki rezystorów włączonej pomiędzy końcówki REF HI 1 REF L(J. Całkowity zakres pomarerwy |est więc dzielony na 10 części. przy czym początek 1 kcmcc. czyir stan w których śwecą skrajne diody wyznaczają dwa napięcie REF H! zakres górny 1 REF LO zakres dolny. Układ posiada także wewnętrzne skomjienscrwane termicznie źródło napięcia odniesienia REF OUT o waitości 1,2BV. którą za jwmocą zewnętrzn-ych rezysto-ió)v możemy łatwo przystosować do własnych potizeb. Składowa strJa na wyjściu czuiruka j)ią:łuw'i.gu to 2.50V. a użyteczny sypiał to bOmYiia każde bA w przewudzic jiiącie-wym. Jeżeli nasz wskaźnłc będze miał dokorrywać jjcmiarćw jak na schemacie ideowym w zakreso + lbV/ 0/- 30A to otizymainy odpowiednio REF LO 2.S0 • (3 * 50mV) 1 REF HI 2.50 + |6 * 50mV) czyli REF LO -2.3b 1 REF HI 2.60. Spójizrny na iys.3. na którym w dużym ujMOSZCżeniu został przedstawiony układ LM3914. Rez-ystory R2. R3 w każdym z iitzypatftów (inny pizekiój jxze-