Меню

Бесконтактный способ измерения напряжения

Обзоры бесконтактных индикаторов напряжения

Бесконтактный индикатор напряжения – прибор, с использованием которого есть возможность определять контакты под напряжением, расположенные в изолированных проводах и кабелях, а также в проводке под штукатуркой.

Такой индикатор представляет собой небольшое по размерам устройство, которое удобно носить с собой, бывает полезным не только профессиональным электрикам, но и обычным потребителям – используя его, можно находить скрытые провода под напряжением не только под штукатуркой, но и под кафелем, плиткой и прочими отделочными материалами.

Для точного обнаружения проводки бесконтактным индикатором по ней должен проходить ток, если при этом стена будет влажной – электромагнитное поле, созданное прибором, будет отражаться от влаги, так что выданные им показания будут ошибочными.

Существует целая прорва не сильно известных в широких кругах товаров, совершенно незаменимых в быту. Об одном и хочу написать. Это бесконтактный тестер напряжения Fluke VoltAlert.

Тестер напряжения (в том числе и бесконтактным способом), т.н. индикаторная отвертка. Должен определять наличие напряжения постоянного/переменного тока 12-250 В с приблизительным указанием вольтажа, а также определять наличие тока в проводах без вмешательства в цепь, что позволяет, например, определить место, где проходит проводка или находится ли под напряжением конкретный провод.

В целом — вроде работает, но не без странностей.

Источник

Бесконтактный TrueRMS измеритель тока

При проверке силовых электрических цепей часто возникает необходимость в измерении силы тока. Чтобы измерить величину постоянного тока, как правило, применяют резисторный шунт, включенный последовательно с нагрузкой, напряжение на котором пропорционально току. Однако, если возникнет необходимость в измерении больших токов, то потребуется шунт внушительной мощности, поэтому целесообразнее использовать другие методы измерения.

В связи с этим у меня возникла идея собрать измеритель тока на основе датчика Холла. Его схема представлена на рисунке.

Особенности амперметра:

  • Измерение силы переменного или постоянного тока без электрического контакта с цепью
  • Измерение истинного среднеквадратичного (TrueRMS) значения тока независимо от формы сигнала, а также максимального значения за период (приблизительно 0.5 секунды)
  • Вывод информации на символьный LCD дисплей
  • Два режима измерения (до 10А и до 50А)

Схема работает следующим образом. Провод с током располагается внутри ферритового кольца, создавая при этом магнитное поле, величина которого прямо пропорциональна силе тока. Датчик Холла, расположенный в воздушном зазоре сердечника, преобразует величину индукции поля в напряжение, и это напряжение подается на операционные усилители. ОУ необходимы, чтобы привести уровни напряжения с датчика к диапазону входных напряжений АЦП. Полученные данные обрабатываются микроконтроллером и выводятся на LCD дисплей.

Предварительный расчет схемы

В качестве сердечника использовано кольцо R20*10*7 из материала N87. Датчик Холла — SS494B.

С помощью надфиля в кольце протачивается зазор такой толщины, чтобы там поместился датчик, то есть около 2 мм. На данном этапе уже можно примерно оценить чувствительность датчика к току и максимально возможный измеряемый ток.

Эквивалентная проницаемость сердечника с зазором приблизительно равна отношению длины магнитной линии к величине зазора:

Тогда, подставив это значение в формулу расчета индукции в сердечнике и умножив это все на чувствительность датчика, найдем зависимость выходного напряжения датчика от силы тока:

Здесь KB — чувствительность датчика к индукции магнитного поля, выраженная в В/Тл (берется из даташита).

Например, в моем случае lз = 2 мм = 0,002 м, KB = 5 мВ/Гаусс = 50 В/Тл, откуда получаем:

Реальная чувствительность к току оказалась равной 0,03В/А, то есть расчет получается весьма точным.

Согласно даташиту на SS494B, максимальная измеряемая датчиком индукция равна 420 Гауссов, следовательно максимальный измеряемый ток равен:

Расчет цепей ОУ

В амперметре имеется два канала: до 10 А (23 вывод МК), и до 50 А (24 вывод МК). Переключением режимов занимается мультиплексор АЦП.

В качестве опорного напряжения АЦП выбран внутренний ИОН, поэтому сигнал необходимо привести к диапазону 0 — 2.56 В. При измерении токов величиной ±10 А напряжение датчика составляет 2,5±0,3 В, следовательно нужно усилить и сместить его так, чтобы нулевая точка находилась точно посередине диапазона АЦП. Для этого используется ОУ IC2:A, включенный как неинвертирующий усилитель. Напряжение на его выходе описывается уравнением:

Здесь под R2 подразумеваются последовательно соединенные R2 и P2, а под R3 соответственно R3 и P3, чтобы выражение не выглядело слишком громоздким. Чтобы найти сопротивления резисторов запишем уравнение дважды (для токов -10А и +10А):

Напряжения нам известны:

Задав R4 равным 20 кОм, получаем систему из двух уравнений, где переменными являются R2 и R3. Решение системы можно легко найти с помощью математических пакетов, например MathCAD (файл расчетов приложен к статье).

Аналогичным образом рассчитывается и вторая цепь, состоящая из IC3:A и IC3:B. В ней сигнал с датчика сначала проходит через повторитель IC3:A, а затем попадает на делитель на резисторах R5, R6, P5. После ослабления сигнала, он дополнительно смещается операционным усилителем IC3:B.

Описание работы микроконтроллера

Микроконтроллер ATmega8A выполняет обработку сигналов с ОУ и вывод результатов на дисплей. Он тактируется от внутреннего генератора на 8 МГц. Фьюзы стандартные, за исключением CKSEL. В PonyProg они выставляются так:

АЦП сконфигурирован на работу с частотой 125 кГц (коэффициент деления равен 64). По окончании преобразования АЦП вызывается обработчик прерывания. В нем запоминается максимальное значение тока, а также суммируются квадраты токов последовательных выборок. Как только число выборок доходит до 5000, микроконтроллер вычисляет RMS значение тока и выводит данные на дисплей. Затем переменные обнуляются и все происходит с начала. На схеме указан дисплей WH0802A, но можно использовать любой другой дисплей с контроллером HD44780.

Прошивка микроконтроллера, проект для CodeVision AVR и файл симуляции в Proteus приложены к статье.

Настройка схемы

Настройка устройства сводится к регулировке подстроечных резисторов. Сначала нужно настроить контрастность дисплея, вращая P1.

Затем, переключившись кнопкой S1 в режим до 10А, настраиваем P2 и P3. Выкручиваем один из резисторов максимально вправо и, вращая второй резистор, добиваемся нулевых показаний прибора. Пробуем измерить ток, величина которого точно известна, при этом показания амперметра должны получиться ниже, чем есть на самом деле. Подкручиваем оба резистора немного влево, так чтобы сохранилась нулевая точка, и опять измеряем ток. На этот раз показания должны стать чуть больше. Продолжаем это до тех пор, пока не добьемся точного отображения величины тока.

Теперь переключимся в режим до 50А и настроим его. Резистором P4 выставляем ноль на дисплее. Измеряем какой-либо ток и смотрим на показания. Если амперметр завышает их, то крутим P5 влево если занижает, то крутим вправо. Опять выставляем ноль, проверяем показания при заданном токе и так далее.

Фото устройства

Измерение постоянного тока:

Из-за недостаточно точной калибровки, значения немного завышаются.

Измерение переменного тока частотой 50 Гц, в качестве нагрузки используется утюг:

В теории среднеквадратичный ток синусоиды равняется 0.707 от максимального, но, судя по показаниям, этот коэффициент равен 0.742. После проверки формы напряжения в сети, выяснилось что оно лишь напоминает синусоиду. Учитывая это, такие показания прибора выглядят вполне достоверными.

У прибора все же есть недостаток. На выходе датчика постоянно присутствуют шумы. Проходя через ОУ, они попадают на микроконтроллер, в результате чего невозможно добиться идеального нуля (вместо нуля отображается примерно 30-40 мА RMS). Это можно исправить, увеличив емкость C7, но тогда ухудшатся частотные характеристики: на высоких частотах показания будут занижаться.

Источник

Бесконтактный измеритель напряжения – бесполезная игрушка или действительно нужный гаджет в доме

Всем нам с вами периодически требуется тот или иной прибор в доме для того, чтобы измерить напряжение в розетке, проверить на целостность предохранитель, измерить длину и т. п.

В этой статье я хочу рассказать про бесконтактный измеритель напряжения от фирмы BSIDE и сделать вывод, нужен ли такой гаджет в доме или это всего лишь бесполезная трата денег.

Покупка и доставка прибора

Итак, заказал я данный измеритель на всем вам известном интернет-портале за 878 рублей с копейками, естественно, с бесплатной доставкой. Посылка с товаром пришла за пару недель, что можно считать довольно приемлемым сроком.

Прибор пришел целым и невредимым, но в комплекте не оказалось кроны (да, прибор питается от 9 Вольт), поэтому пришлось сходить в магазин и докупить крону, а это дополнительные траты. Ну а теперь посмотрим, на что способен прибор.

Проверка работы прибора

Итак, данный тестер или по-умному бесконтактный измеритель напряжения предназначен как нетрудно догадаться для бесконтактного определения наличия или же отсутствия напряжения, причем как переменной, так и постоянной величины. И надо признать с этой задачей он прекрасно справляется.

Так вот если вы поднесете прибор к проводу, находящемуся под напряжением, то он неприятно запищит, а если провод будет обесточен, то никакого звука не будет. И для этого вам не нужно искать оголенные части провода, чтобы замерить это (в отличие от мультиметра).

Также с помощью измерителя легко определить, где фаза или ноль в вашей розетке. При этом фаза будет определяться прибором серией коротких писков, а ноль более протяжными и однотонными звуками.

Вот только отыскать с помощью данного прибора скрытую проводку ну никак не получится. Так как измеритель никак не обнаруживает провод под полутора сантиметровым слоем штукатурки.

Ах да, у прибора есть встроенный фонарик, только свет от него довольно посредственный и использовать прибор вместо фонарика в темное время суток никак не получится.

Как работает и производит замеры прибор, вы сможете посмотреть в ниже представленном видеоряде.

Ну что ж, подводя итог, я могу сказать, что данный прибор меня разочаровал. Я не вижу смысла его покупать ведь любая цешка (мультиметр) с легкостью измерит напряжение или определит его отсутствие, а определение фазы или нуля в розетке не настолько нужная функция, чтобы ради нее приобретать специальный отдельный прибор и, таким образом, тратить свои деньги.

Лучше уж действительно купить мультиметр.

Ну а если вам понравился данный материал (ну или был полезен), то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!

Читайте также:  Коэффициент интенсивности напряжений единицы измерения

Источник

Осторожно! Бесконтактный индикатор напряжения 1AC-D

Дистанционное измерение токов и напряжений

При работе с электрооборудованием и электрическими сетями часто возникают ситуации когда нет возможности провести измерения контактным способом. Рассмотрим следующие задачи:

Необходимо провести измерение напряжения, тока, токовой петли, частоты, контактной температуры, сопротивления и т.п. на расстоянии от точки измерения (одновременное наблюдение за работой оборудования при проведении измерения в распределительном щите, на воздушной линии, в закрытой зоне на производстве). Зарегистрировать измеренные данные от мультиметра или токовых клещей на удалении и провести сохранение лога на компьютер.

Решение данной задачи возможно с помощью двух приборов, рассмотрим каждый из них:

1. Профессиональный промышленный водонепроницаемый мультиметр АКТАКОМ
АММ-1139
Прецизионный цифровой мультиметр АКТАКОМ АММ-1139

предоставляет пользователю максимум возможностей и обеспечивает безопасность и точность измерений в любых условиях. В мультиметре АКТАКОМ АММ-1139 имеются пик-детектор, функция регистратора и режим измерения токовой петли. Возможность измерения истинных среднеквадратических значений ( True RMS ) позволяет корректно проводить измерения искажённых и несинусоидальных сигналов. Наличие быстродействующей графической шкалы даёт возможность наблюдать динамику изменения измеряемых величин.

Токоизмерительные клещи-мультиметр АКТАКОМ АСМ-2056

Токовые клещи АКТАКОМ АСМ-2056 позволяют проводить измерение тока на воздушной линии, находясь при этом за монитором ПК в передвижной лаборатории или соседнем здании (на расстоянии нескольких десятков метров!).

Токовые клещи АКТАКОМ АСМ-2056

— это профессиональный прибор с широким набором функций и возможностей, необходимых для обслуживания электроустановок. Возможность измерения истинных среднеквадратичных значений тока и напряжения (True RMS) позволяет токовым клещам АСМ-2056 получать корректные результаты измерений сигналов несинусоидальной и искажённой формы. Кроме того, в токовых клещах АСМ-2056 имеется бесконтактный детектор напряжения, а также беспроводной интерфейс USB, что позволяет передавать данные на компьютер.

Бесконтактное измерение постоянного напряжения

Источники питания электронной аппаратуры, импульсные и линейные регуляторы. Топологии AC-DC, DC-DC преобразователей (Forward, Flyback, Buck, Boost, Push-Pull, SEPIC, Cuk, Full-Bridge, Half-Bridge). Драйвера ключевых элементов, динамика, алгоритмы управления, защита. Синхронное выпрямление, коррекция коэффициента мощности (PFC)

  • 3 часа назад
  • Тема:
    Мощный блок питания с питанием от 3-х фазной сет…
  • От:
    Александр Мылов

    Обратная Связь, Стабилизация, Регулирование, Компенсация

    Организация обратных связей в цепях регулирования, выбор топологии, обеспечение стабильности, схемотехника, расчёт

    Бесконтактный TrueRMS измеритель тока

    При проверке силовых электрических цепей часто возникает необходимость в измерении силы тока. Чтобы измерить величину постоянного тока, как правило, применяют резисторный шунт, включенный последовательно с нагрузкой, напряжение на котором пропорционально току. Однако, если возникнет необходимость в измерении больших токов, то потребуется шунт внушительной мощности, поэтому целесообразнее использовать другие методы измерения.

    В связи с этим у меня возникла идея собрать измеритель тока на основе датчика Холла. Его схема представлена на рисунке.

    Особенности амперметра:

    • Измерение силы переменного или постоянного тока без электрического контакта с цепью
    • Измерение истинного среднеквадратичного (TrueRMS) значения тока независимо от формы сигнала, а также максимального значения за период (приблизительно 0.5 секунды)
    • Вывод информации на символьный LCD дисплей
    • Два режима измерения (до 10А и до 50А)

    Схема работает следующим образом. Провод с током располагается внутри ферритового кольца, создавая при этом магнитное поле, величина которого прямо пропорциональна силе тока. Датчик Холла, расположенный в воздушном зазоре сердечника, преобразует величину индукции поля в напряжение, и это напряжение подается на операционные усилители. ОУ необходимы, чтобы привести уровни напряжения с датчика к диапазону входных напряжений АЦП. Полученные данные обрабатываются микроконтроллером и выводятся на LCD дисплей.

    Предварительный расчет схемы

    В качестве сердечника использовано кольцо R20*10*7 из материала N87. Датчик Холла — SS494B.

    С помощью надфиля в кольце протачивается зазор такой толщины, чтобы там поместился датчик, то есть около 2 мм. На данном этапе уже можно примерно оценить чувствительность датчика к току и максимально возможный измеряемый ток.

    Эквивалентная проницаемость сердечника с зазором приблизительно равна отношению длины магнитной линии к величине зазора:

    Тогда, подставив это значение в формулу расчета индукции в сердечнике и умножив это все на чувствительность датчика, найдем зависимость выходного напряжения датчика от силы тока:

    Здесь KB — чувствительность датчика к индукции магнитного поля, выраженная в В/Тл (берется из даташита).

    Например, в моем случае lз = 2 мм = 0,002 м, KB = 5 мВ/Гаусс = 50 В/Тл, откуда получаем:

    Реальная чувствительность к току оказалась равной 0,03В/А, то есть расчет получается весьма точным.

    Согласно даташиту на SS494B, максимальная измеряемая датчиком индукция равна 420 Гауссов, следовательно максимальный измеряемый ток равен:

    Расчет цепей ОУ

    В амперметре имеется два канала: до 10 А (23 вывод МК), и до 50 А (24 вывод МК). Переключением режимов занимается мультиплексор АЦП.

    В качестве опорного напряжения АЦП выбран внутренний ИОН, поэтому сигнал необходимо привести к диапазону 0 — 2.56 В. При измерении токов величиной ±10 А напряжение датчика составляет 2,5±0,3 В, следовательно нужно усилить и сместить его так, чтобы нулевая точка находилась точно посередине диапазона АЦП. Для этого используется ОУ IC2:A, включенный как неинвертирующий усилитель. Напряжение на его выходе описывается уравнением:

    Здесь под R2 подразумеваются последовательно соединенные R2 и P2, а под R3 соответственно R3 и P3, чтобы выражение не выглядело слишком громоздким. Чтобы найти сопротивления резисторов запишем уравнение дважды (для токов -10А и +10А):

    Задав R4 равным 20 кОм, получаем систему из двух уравнений, где переменными являются R2 и R3. Решение системы можно легко найти с помощью математических пакетов, например MathCAD (файл расчетов приложен к статье).

    Аналогичным образом рассчитывается и вторая цепь, состоящая из IC3:A и IC3:B. В ней сигнал с датчика сначала проходит через повторитель IC3:A, а затем попадает на делитель на резисторах R5, R6, P5. После ослабления сигнала, он дополнительно смещается операционным усилителем IC3:B.

    Описание работы микроконтроллера

    Микроконтроллер ATmega8A выполняет обработку сигналов с ОУ и вывод результатов на дисплей. Он тактируется от внутреннего генератора на 8 МГц. Фьюзы стандартные, за исключением CKSEL. В PonyProg они выставляются так:

    АЦП сконфигурирован на работу с частотой 125 кГц (коэффициент деления равен 64). По окончании преобразования АЦП вызывается обработчик прерывания. В нем запоминается максимальное значение тока, а также суммируются квадраты токов последовательных выборок. Как только число выборок доходит до 5000, микроконтроллер вычисляет RMS значение тока и выводит данные на дисплей. Затем переменные обнуляются и все происходит с начала. На схеме указан дисплей WH0802A, но можно использовать любой другой дисплей с контроллером HD44780.

    Прошивка микроконтроллера, проект для CodeVision AVR и файл симуляции в Proteus приложены к статье.

    Настройка схемы

    Настройка устройства сводится к регулировке подстроечных резисторов. Сначала нужно настроить контрастность дисплея, вращая P1.

    Затем, переключившись кнопкой S1 в режим до 10А, настраиваем P2 и P3. Выкручиваем один из резисторов максимально вправо и, вращая второй резистор, добиваемся нулевых показаний прибора. Пробуем измерить ток, величина которого точно известна, при этом показания амперметра должны получиться ниже, чем есть на самом деле. Подкручиваем оба резистора немного влево, так чтобы сохранилась нулевая точка, и опять измеряем ток. На этот раз показания должны стать чуть больше. Продолжаем это до тех пор, пока не добьемся точного отображения величины тока.

    Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

    Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, применяются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким образом, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, осуществляют замер.

    Это просто и удобно. Результат измерения прибор отображает на своей шкале в виде напряжения или тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство метода заключается еще и в том, что прибор может и не иметь достаточно широкого входного диапазона, тогда как датчик — клещи вполне в состоянии свободно принять проводник даже с очень большим током.

    Проводник с измеряемым током не только остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного прибора. Сам же прибор может иметь входную цепь с очень высоким импедансом и даже быть заземлен. Здесь нет необходимости как-то регулировать или включать и выключать питание цепи, параметры которой измеряются клещами, а значит в работе питаемого оборудования не будет простоев.

    Среднеквадратичное значение тока в диапазоне частотных характеристик датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным измерять среднеквадратичные значения. В данном случае диапазон будет ограничен возможностями (шкалой) мультиметра. Лучшие результаты достигаются с датчиками обладающими широкой частотной характеристикой, минимальным фазовым сдвигом и высокой точностью.

    Для измерения параметров переменного тока используются датчики, работающие по принципу обычного измерительного токового трансформатора. Любой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке соответствующую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

    Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из одного единственного витка, значение тока в котором необходимо узнать.

    Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, то есть во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 или 100.

    Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 или 1мА/А — это значит что 1 мА в показаниях прибора тождественен 1А в исследуемом проводнике. Или 1А на приборе — 1000 А в проводнике.

    Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 или 2000:2, в зависимости от назначения прибора. Однако в большинстве случаев клещи работают в паре с обычным мультиметром и соотношение, как правило, 1000:1.

    При соотношении 1000:1 или 1мА/А показания прибора будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит потому, что выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с выбранным диапазоном значений.

    Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра умножаются на коэффициент датчика. Главное — чтобы измерительный прибор имел требуемое входное сопротивление.

    Если измерительный прибор имеет вход только по напряжению (вольтметр или осциллограф), то он также может использоваться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика необходимо согласовать с входом прибора, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.

    Существуют токовые клещи, способные измерять не только переменный, но и постоянный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда параметры тока выводятся из параметров порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.

    Тонкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который требуется измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во внешнем магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, и тогда в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).

    При постоянном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. То есть напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит внутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет большие преимущества перед устройствами на базе трансформатора тока.

    Поскольку генерация ЭДС Холла не зависит от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на основе эффекта Холла измеряет как переменный, так и постоянный ток. К тому же датчик абсолютно точно фиксирует фазу изменения (направления) магнитного поля, а значит пригоден для наблюдения формы тока.

    Клещи с датчиком Холла бывают с одним либо с двумя встроенными датчиками. Различные модели клещей обладают широким динамическим диапазоном и частотной характеристикой, линейностью сигнала и высокой точностью.

    Область применения таких клещей охватывает всё оборудование с постоянным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в десятки килогерц также измерим при помощи клещей на базе эффекта Холла, причем форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.

    Проверенный «бюджетный» вариант

    Вот, что надо предпринять для изготовления такого варианта:

    • в ферритовом кольце пропилить канавку по толщине корпуса;
    • на эпоксидный клей посадить МС;
    • сделать определенное количество витков на кольце (кол-во витков будет зависеть от конкретного напряжения);
    • в итоге получится бесконтактный вариант реле, функционирующий на электромагнитной основе.

    Точность срабатывания такого ДТ и регулярность достаточно высокая. Единственным недостатком схемы можно назвать кол-во витков, определяемых чисто эмпирически. На самом деле расчетов конкретного типа нигде и нет. Приходится определять число витков для конкретного сердечника.

    Готовый ДТ MLX91206

    Кумулятивная схема, где используется тончайший слой ферромагнитоструктуры или ИМС. Последний выступает в качестве коммутатора магнитполя, обеспечивая тем самым, высокое усиление и наладку эквивалентности шумосигнала. Более актуален этот вариант ДТ для измерения постоянно-переменного напряжения до 90 кгц с изоляцией омического свойства, что характеризуется незначительными внедряемыми потерями и малым временем отклика.

    Кроме того, из преимуществ можно выделить простоту сборки и маленькие размеры фюзеляжа.

    ДТ MLX91206 – это регулятор, который пока удовлетворяет спрос в автопромышленности. Помимо этого, ДТ этого типа применяется в других источниках питания: для защиты от перегрузки, в двигательных системах и т.д.

    Чаще всего ДТ на микросхеме MLX91206 применяется в гибридных автомобильных системах, как автоинверторы.

    Интересно и то, что датчик этот оснащен качественной защитной системой от перенапряжения, что позволяет использовать его в качестве отдельного регулятора, интегрированного к кабелю.

    Принцип функционирования датчика подобного типа основан на преобразовании магнитполя, возникаемого от токов, проходящих сквозь проводник. Схема не имеет верхнего ограничения измеряемого уровня напряжения, так как выход и его параметры в данном случае зависят от проводникового размера и непосредственной дистанции от ДТ.

    Что касается отличий этого типа ДТ от аналогичных:

    1. Скорость аналогового выхода, которая выше (этому способствует ЦАП 12 бит).
    2. Наличие программируемого переключателя.
    3. Надежная защита от переплюсовки и перенапряжения.
    4. Выход ШИМ с разрешением АЦП 12 бит.
    5. Большущая полоса пропускания, параметры которой равны 90 кГц и многое другое.

    ДТ на эффекте Холла: общий взгляд

    Что такое эффект Холла? Как известно, это явление основано на том, что если поместить в магнитное поле какой-либо полупроводник прямоугольного типа, и пропустить сквозь него напряжение, то на краях материала обязательно возникнет электрическая сила, направленная перпендикулярно магнитному полю.

    Именно по этой причине магнитный датчик принято называть ДХ в честь ученого Холла, которому удалось первым раскрыть этот самый эффект.

    Что дает этот самый эффект в автомобильной электрике? Все просто. Когда к ДХ подносится напряжение, то на краях пластины (она бывает расположена внутри ДХ) возникает разность потенциалов, и дается значение, пропорциональное СМП (силе магнитного поля).

    Таким образом, в автомобильной сфере удалось использовать бесконтактные элементы, значительно лучше показавшие себя на практике, чем детали, оснащенные контактными группами. Последние приходилось регулярно чистить, ремонтировать, менять.

    Бесконтактные ДХ успешно контролируют, например, скорость вращения валов, широко используются в системах зажигания, применимы в тахометрах и АБС.

    Для измерений силы тока в различных электрических цепях с помощью микросхемы АС712 это удается сделать. Эффект Холла в данном случае оказывает неоспоримую помощь. Таким образом, удается изготавливать датчик или регулятор электрического тока на ДХ.

    Подобные датчики позволят измерять силу не только постоянного, но и переменного тока, получать значения в млА.

    Как правило, модуль с микросхемой АС712 функционирует строго от 5В, зато позволяет измерять максимальный уровень тока до 5 А. При этом напряжение должно быть выставлено в пределах значений от 2 квт.

    Вообще, ДТ применяются повсеместно в электротехнике для создания коммуникаций обратной связи. В зависимости от конкретного места функционирования, ДТ классифицируются на несколько видов. Известны резистивные ДТ, токово-трансформаторные, ну и конечно, ДТ на эффекте Холла.

    Нас интересуют ДТ на эффекте Холла. Они еще называются открытыми регуляторами или приборами с выходным сигналом по напряжению. Предназначение их: бесконтактным способом измерять переменный, постоянный и импульсный ток в диапазонах от плюс/минус 57 до плюс/минус 950 Ампер при в.о. 3 млс.

    Выходное напряжение ДТ бывает четко соизмерно вычисляемым параметрам тока. 0-е значение напряжения равняется половинной величине тока питания. Тем самым, диапазон выхода тока составляет 0,25-0,75 В.

    Настройку чувствительности ДТ легко провести методом трансформации числа витков тестируемого проводника по кругу магнитопровода регулятора.

    Корпус ДТ обязан быть устроен из прочного РВТ пластика.

    РВТ пластик – это пластиковый материал, получаемый посредством однородного сваривания.

    Что касается жестких выводов корпуса ДТ, то их бывает 3. Предназначены они для пайки на плату.

    Цепь выхода ДТ – пара комплектарно-биополярных транзисторов. Другими словами, это не что иное, как полупроводниковый прибор, в котором сформировано два перехода, а перенос заряда осуществляется носителями 2-х полярностей или иначе – электронами и квазичастицами.

    ДТ на эффекте Холла бывают также оригинального и неоригинального производства. Первые выделяются привлекательным дизайном, надежны и способны давать высочайшую точность показаний. А вот ДТ неоригинального производства таких параметров не имеют, хотя тоже способны предоставить свои преимущества. К ним относится разборный корпус и низкая стоимость.

    Внимание. Если ДТ легко разбирается путем вывинчивания 4-х винтиков, то перед вами не оригинальный прибор.

    Разборка корпуса оригинального ДТ обязательно приведет к неудаче, так как они изготовлены в закрытом варианте. Конечно, можно постараться и добраться до внутренностей, однако это обязательно приводит к поломкам. Корпус таких приборов запаян со всех сторон, по всем стыкам.

    Для сравнения внутренностей заводского ДТ и последующего собирания самодельной схемы рекомендуется воспользоваться, как и было написано выше, неоригинальным устройством. Например, пусть это будет китайский ДСТ-500. Он легко разбирается, схема срисовывается на ура, так как она простая, не содержит сложных заковырок.

    Что касается функционирования, то она одинакова во всех типах ДТ:

    • силовой проводник под напряжением идет через магнитопровод;
    • образуется циклотронное поле;
    • ток идет по выравнивающей обмотке магнитопровода, чтобы стабилизировать поле;
    • компенсируемое напряжение должно быть ровно пропорционально напряжению в сил. проводнике.

    Помимо этого, для компенсирования магнитпровода датчика, требуется измерять величинные и знаковые значения ДТ. Для этих целей в магнитопроводе следует прорезать отверстие, через которое, собственно говоря, и вставляется датчик Холла. Сигнал прибора будет форсироваться, снабжать мощностный эндотрон, выход которого интегрирован со стабилизирующей обмоткой.

    Данным образом, основной целью подобной схемы станет пропуск такой доли напряжения сквозь обмотку, которая бы воздействовала на магнитное поле так, чтобы в разрыве магнитопровода значение приближалось к 0.

    В целой зоне измеряемого напряжения при этом сохранится ювелирная точность КПД соизмеримости. Для измерения точного напряжения компенс. обмотки используется низкоомный резистор-прецизион. Величина падения тока на таком резисторе будет равна значению напряжения в силовой цепи.

    ДТ подобного типа можно легко изготовить своими силами. Потребность в таких регуляторах постоянно растет, стоят они, как и говорилось, недешево.

    Датчик Холла в конкретном случае желательно использовать специфический, бескорпусный. Установить его можно на узкую полоску тонкого фольго-стеклотекстолита. Под ним должно быть предусмотрено посадочное углубление, где он будет посажен на эпоксидный клей очень плотно.

    Внимание. Толщина полоски текстолита в 0,8 мм будет считаться нормальной, так как зайдет в зазор без излишнего трения о стенки и без эффекта болтания.

    ДТ — эталонная установка для вычисления напряжения высоковольтажного пульсара питания. Например, ток, потребляемый стартером или генератором. И с помощью датчика Холла осуществить это удается, используя всего лишь одну микросхему.

    Напоследок интересное видео про датчик тока на основе датчика холла

    Классификация датчиков

    Датчики, применяемые в различных устройствах, классифицируются в соответствии с определенными признаками. По возможности измерений входных величин, они могут быть: электрическими, пневматическими, датчиками скорости, механических перемещений, давления, ускорения, усилия, температур и других параметров. Среди них измерение электрических и магнитных величин занимает примерно 4%.

    Каждый датчик преобразует входную величину в какой-либо выходной параметр. В зависимости от этого, контрольные устройства могут быть неэлектрическими и электрическими.

    Среди последних чаще всего встречаются:

    • Датчики постоянного тока
    • Датчики амплитуды переменного тока
    • Датчики сопротивления и другие аналогичные приборы.

    Основным достоинством электрических датчиков является возможность передачи информации на определенные расстояния с высокой скоростью. Применение цифрового кода обеспечивает высокую точность, быстродействие и повышенную чувствительность измерительных приборов.

    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.

    Принцип действия

    По принципу работы все датчики разделяются на два основных вида. Они могут быть генераторными — непосредственно преобразующими входные величины в электрический сигнал. К параметрическим датчикам относятся устройства, преобразующие входные величины в измененные электрические параметры самого датчика. Кроме того, они могут быть реостатными, омическими, фотоэлектрическими или оптико-электронными, емкостными, индуктивными и т.д.

    К работе всех датчиков предъявляются определенные требования. В каждом устройстве входная и выходная величина должны находиться в непосредственной зависимости между собой. Все характеристики должны быть стабильными во времени. Как правило эти приборы отличаются высокой чувствительностью, небольшими размерами и массой. Они могут работать в самых разных условиях и устанавливаться различными способами.

    Современные датчики тока

    Датчиками тока являются устройства, с помощью которых определяется сила постоянного или переменного тока в электрических цепях. В их конструкцию входят магнитопровод с зазором и компенсационной обмоткой, а также электронная плата, выполняющая обработку электрических сигналов. Основным чувствительным элементом служит датчик Холла, закрепляемый в зазоре магнитопровода и соединяемый со входом усилителя.

    Принцип действия в целом одинаковый для всех подобных устройств. Под действием измеряемого тока возникает магнитное поле, затем, с помощью датчика Холла осуществляется выработка соответствующего напряжения. Далее это напряжение усиливается на выходе и подается на выходную обмотку.

    Основные виды датчиков тока:

    Датчики прямого усиления (O/L)

    . Обладают небольшими размерами и массой, низким энергопотреблением. Диапазон преобразований сигналов существенно расширен. Позволяет избежать потерь в первичной цепи. Работа устройства базируется на магнитном поле, которое создает первичный ток
    Ip
    . Далее происходит концентрация магнитного поля в магнитной цепи и его дальнейшее преобразование элементом Холла в воздушном зазоре. Сигнал, полученный с элемента Холла усиливается и на выходе образуется пропорциональная копия первичного тока.

    . Характеризуются широким диапазоном частот и расширенным диапазоном преобразований. Преимуществами данных устройств является низкое энергопотребление и незначительное время задержки. Работа устройства поддерживается однополярным питанием от 0 до +5 вольт. Действие прибора основано на комбинированной технологии, в которой используется компенсационный тип и прямое усиление. Это способствует существенному улучшению характеристик датчика и более сбалансированному функционированию.

    Датчики тока компенсационные (C/L)

    . Отличаются широким диапазоном частот, высокой точностью и малым временем задержки. У приборов этого типа отсутствуют потери первичного сигнала, у них отличные характеристики линейности и низкий температурный дрейф. Компенсация магнитного поля, создаваемого первичным током
    Ip
    , происходит за счет такого же поля, образующегося во вторичной обмотке. Генерация вторичного компенсирующего тока осуществляется элементом Холла и электроникой самого датчика. В конечном итоге, вторичный ток представляет собой пропорциональную копию первичного тока.

    Датчики тока компенсационные (тип С)

    . Несомненными достоинствами этих приборов является широкий диапазон частот, высокая точность информации, отличная линейность и сниженный температурный дрейф. Кроме того, данные приборы могут измерять дифференциальные токи (CD). Они обладают высокими уровнями изоляции и пониженным влиянием на первичный сигнал. Конструкция состоит из двух тороидальных магнитопроводов и двух вторичных обмоток. В основе работы датчиков лежит компенсация ампер-витков. Ток с небольшим значением из первичной цепи проходит через первичный резистор и первичную обмотку.

    . Для преобразования переменного тока используется широкий динамический диапазон. Прибор отличается хорошей линейностью, незначительными температурными потерями и отсутствием магнитного насыщения. Преимуществом конструкции являются небольшие габариты и вес, высокая устойчивость к различным видам перегрузок. Точность показаний не зависит от того как в отверстии расположен кабель и не подвержена влиянию внешних полей. В этом датчике используется не традиционная разомкнутая катушка, а измерительная головка с сенсорными печатными платами. Каждая плата состоит из двух раздельных катушек с воздушными сердечниками. Все они смонтированы на единую базовую печатную плату. Из сенсорных плат формируются два концентрических контура, на выходах которых суммируется наведенное напряжение. В результате, получается информация о параметрах амплитуды и фазы измеряемого тока.

    . Характеризуются высокой точностью показаний, широким частотным диапазоном, низким шумом выходного сигнала, высокой стабильностью температуры и низким перекрестным искажением. В конструкции этих датчиков отсутствуют элементы Холла. Первичный ток создает магнитное поле, которое в дальнейшем компенсируется вторичным током. На выходе вторичный ток представляет собой пропорциональную копию первичного тока.

    Осторожно! Бесконтактный индикатор напряжения 1AC-D

    Данный прибор был заказан специально для того, чтобы предупредить покупателей и пользователей об особенностях работы с ним. Сам такими приборами по прямому назначению не пользуюсь и Вам не советую. Прислали в пакетике


    Вид довольно симпатичный, конструкция удобная, есть клипса для крепления на карман.


    Во время срабатывания, громко прерывисто пищит и моргает красным светодиодом под белым пластиковым наконечником. Питается от двух батареек ААА


    Выключателя питания нет и не требуется, т.к. в дежурном режиме прибор потребляет всего 0,3мкА, что значительно меньше тока саморазряда батареек. Естественно прибор был разобран Сам датчик представляет собой обычный резистор с длинными выводами. Вместо резистора с тем-же успехом будет работать любой кусок провода. Видимо резистор было проще запаять. Нехитрая схема на базе триггеров Шмидта в 74HC14D lib.chipdip.ru/223/DOC000223080.pdf


    Чувствительность определяется номиналом резистора 200МОм (редкость для SMD), больше номинал — выше чувствительность. Светодиод подсветки включается кнопкой напрямую и на свежих щелочных батарейках перегружается. Я просто добавил резистор 9,1Ом в разрыв цепи, чтобы светодиод не сгорел.


    Прибор представляет собой простенький индикатор переменного электромагнитного поля, реагирующий только на электрическую составляющую. Расстояние срабатывания до провода под напряжением 1-2см. Статические, высокочастотные и магнитные поля данный прибор НЕ ВОСПРИНИМАЕТ. Как детектор скрытой проводки прибор не работает — слишком мало расстояние обнаружения и любые проводящие поверхности блокируют прохождение наводок с провода.

    Итак, почему-же я настоятельно не рекомендую пользоваться такими приборами как индикаторами напряжения? Они НЕ ГАРАНТИРУЮТ отсутствие опасного напряжения и соответственно могут ввести в заблуждение. Прибор реагирует не на само напряжение, а на переменное поле, создаваемое им. Но в том и проблема, что не всегда провод под напряжением создаёт это самое поле. Например, если провод проходит рядом с металлической заземлёной поверхностью или просто лежит на Земле — поле будет неплохо экранироваться и прибор ничего не покажет. Чтобы не быть голословным — показываю на видео эту особенность, в данном случае рука даже с обратной стороны провода являлась экраном

    Ещё одна особенность — если корпус прибора и особенно его наконечник будут влажными или грязными, чувствительность резко снижается.

    Если уж захотелось приобрести простейший детектор, то за те-же деньги лучше взять такого универсала с переключателем (производится под разными брендами)


    Или просто использовать индикаторную отвёртку с неоновой лампочкой.


    Ещё лучше и правильнее проверять наличие напряжения мультиметром

    Вывод: брать и тем более использовать прибор именно как индикатор напряжения настоятельно не рекомендую.

    Преимущества датчиков тока в современных схемах

    Микросхемы на основе датчиков тока играют большую роль в сохранении энергии. Этому способствует низкое питание и энергопотребление. В интегральных схемах происходит объединение всех необходимых электронных компонентов. Характеристики приборов значительно улучшаются, благодаря совместной работе сенсоров магнитного поля и всей остальной активной электроники.

    Современные датчики тока способствуют дальнейшему уменьшению размеров, поскольку вся электроника интегрирована в единственный общий чип. Это привело к новым инновационным компактным дизайнерским решениям, в том числе касающимся и первичной шины. Каждый новый датчик тока обладает повышенной изоляцией и успешно взаимодействует с другими видами электронных компонентов.

    Новейшие конструкции датчиков позволяют монтировать их в существующие установки без отключения первичного проводника. Они состоят из двух частей и являются разъемными, что позволяет легко устанавливать эти детали на первичный проводник без каких-либо отключений.

    На каждый датчик имеется техническая документация, где отражается вся необходимая информация, позволяющая произвести предварительные расчеты и определить место наиболее оптимального использования.

    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.

    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.

    Источник

Adblock
detector