Измерил постоянный ток

Преобразовываем одни вольты и амперы в другие вольты и амперы.
webkirov
Сообщения: 270
Откуда: Депрессивный регион

Сообщение webkirov » 21 окт 2011, 01:09

Потребовалось мне недавно измерить постоянный ток со значением 80 Ампер. Сначала хотел шунт, но увидев цены на них - передумал, да ещё шунт имеет неприятную особенность - создавать на себе потери. Решил использовать датчик Холла,ибо дешевле. Нашел полезный документ http://www.lodestonepacific.com/distrib/pdfs/Magnetics/Design_Application_Notes.pdf

Использовал формулы со страницы 4.12 и получил вполне удовлетворительные результаты.

Ну и нацарапал небольшой гайд по изготовлению и расчёту :lol:

Для изготовления токового датчика нам понадобятся: линейный датчик Холла SS495A, кольцевой ферритовый сердечник К20х12х6 М2000НМ, надфиль, кембрик, ангельское терпение.

Берем кольцо и пропиливаем в нём надфилем прорез, он же зазор. Так как феррит весьма твёрдый, для его пропила понадобится некоторое время и много терпения.

После пропиливания, мы видим (хотя и до пропиливания это понятно), что датчик не такой толстый как надфиль и поэтому в зазоре помещается очень свободно, даже слишком свободно. Для уплотнения нам и пригодится отрезок кембрика (трубка ПВХ). Если вы располагаете термопистолетом с термоклеем, то кембрик отдыхает.
Изображение

Замерим толщину (длину) зазора штангенциркулем, набором щупов или линейкой. Сразу переведем это значение в дюймы.

Откроем справочник или сайт производителя в надежде найти там длину магнитного пути нашего ферритового кольца. Найдя, переведем значение в сантиметры. Запомним значение, оно нам понадобится.

Начальная магнитная проницаемость известна из обозначения кольца. В данном случае = 2000. Конечно, в реальности это значение может быть больше/меньше, так как отклонения производителя допускают увеличение на +500 или уменьшение на -300. Плюс к тому, проницаемость может меняться в зависимости от температуры окружающей среды, возраста сердечника, его прошлого опыта (если не новый) др. факторов. В общем, примем как 2000 и ладно.

Зная все эти данные, вычислим эквивалентную магнитную проницаемость сердечника с пропиленным зазором по формуле:

Изображение, где Изображение

Запишем куда-нибудь значение эквивалентной проницаемости; оно нам ещё пригодится!

Пропускаем через кольцо провод с током, подаём питание +5 Вольт на датчик и подключаем к выходу датчика вольтметр. Когда в проводнике не течет ток, вольтметр показывает значение половины питания датчика ( +2,5 Вольта).

Подаём ток в провод и наблюдаем за значением напряжения на шкале вольтметра. Если значение увеличилось, то из этого нового значение вычитаем значение половины питания ( +2,5В). Если значение напряжения на вольтметре уменьшилось, значит, из половины питания вычитаем новое значение. Так сказать, находим приращение. Переводим это приращение в милливольты. Открываем Datasheet на датчик Холла и находим там значение Sensitivity (mV/G), то есть, сколько милливольт на Гаусс. В нашем случает: 3,125 мВ на один Гаусс. Делим приращение на 3,125 (помним, что приращение в милливольтах). Теперь мы знаем значение индукции в сердечнике. Запомним или запишем.


Применим вторую формулу для нахождения тока в проводнике.
Изображение, где Изображение
Пояснение: N - количество витков провода с измеряемым током. Так как провод просто пропущен через кольцо, то N=1.

1Тесла = 10’000 Гаусс

В ходе экспериментов было установлено, что значение тока измеренного мультиметром M890G (возможно, клон Mastech) и значение измеренного датчиком Холла SS495A отличаются на 3% в сторону завышения тока датчиком Холла. Но это мало что говорит, так как мультиметр – безродный Китай, да и SS495A не прецизионный совсем.
Изображение
Последний раз редактировалось webkirov 24 фев 2012, 00:03, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3557
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 21 окт 2011, 01:27

Спасибо огромного, что делишься результатами! Ты просто не представляешь, как ты в тему попал :) Как-раз сегодня обсуждали с другом, как измерить 20А без больших потерь.

Анонсировал на главной: http://bsvi.ru/izmerenie-bolshogo-posto ... kom-xolla/

Pah
Сообщения: 8

Сообщение Pah » 21 окт 2011, 11:21

Да, тоже так делал, только гайку распиливал)) да и калибровал по токовым клещам

Melted Metal
Сообщения: 39
Откуда: Новосибирск

Сообщение Melted Metal » 21 окт 2011, 15:05

Спасибо за инфу.

Pah писал(а):Да, тоже так делал, только гайку распиливал)) да и калибровал по токовым клещам


Это не твою статью я читал?)) http://arvresearch.nm.ru/text/sensor.dhtml

Pah
Сообщения: 8

Сообщение Pah » 22 окт 2011, 14:24

Неа, не моя
просто когда срочно надо было, нашел пару колец из распыленного железа и гайку. Второе мне показалось распилить легче))

kazimirius
Сообщения: 14
Откуда: г.Чернигов

Сообщение kazimirius » 22 окт 2011, 20:11

Главная проблема, как умудриться пропилить тоненький зазор?

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3557
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 22 окт 2011, 21:32

Я как-то дремелем пилил. Пыли много, но потерпеть можно.

webkirov
Сообщения: 270
Откуда: Депрессивный регион

Сообщение webkirov » 23 окт 2011, 01:19

Кстати, ножовочным полотном тоже неплохо пилится. Полотно тоньше надфиля.

runaway
Сообщения: 4
Откуда: г. Чернигов

Сообщение runaway » 27 окт 2011, 21:51

Здравствуйте, уважаемые участники!

Вопрос топикстартеру - а как ты калибровал свой прибор? Я к чему - если кому надо, могу изготовить однопроцентный шунт на 1мОм, на работе имеется старинный мост Р316, регулярно проходящий госповерку. Крайне чувствительный аппарат. Недавно товарищ попросил сделать такой для измерения тока КЗ самодельного свинореза (200 А) - результатом остался доволен. В том смысле, что результат хорошо совпал с расчётным значением. Так что, чем могу - помогу.

Melted Metal
Сообщения: 39
Откуда: Новосибирск

Сообщение Melted Metal » 27 окт 2011, 21:57

А можно фоток шунтов?

runaway
Сообщения: 4
Откуда: г. Чернигов

Сообщение runaway » 27 окт 2011, 22:09

Шунта. Завтра, ибо на работе. Пластина константана (как клятвенно утверждал донор) 12 х 25 х 1,5 припаяна к двум медным шинкам примерно таких же габаритов, с дырочками под М6. Прямо к шинкам крокодильцами цепляется входной кабель осциллографа. За время замера (несколько секунд) железяка успевает нагреться примерно до температуры человеческого тела (мощность рассеяния около 40 Вт), так что ТКС вносит очень небольшую погрешность. Которая, кстати, была предварительно оценена тем же Р316 и не превышала одного процента.

runaway
Сообщения: 4
Откуда: г. Чернигов

Сообщение runaway » 28 окт 2011, 13:27

мост_р316.jpg
Это аппарат, которым измерял сопротивление. Старинный, но в отличном состоянии, на некоторых пределах заявлен "класс 0,2" - в смысле 0,2% относительной погрешности.
мост_р316.jpg (32.93 КБ) 29764 просмотра

шунт.jpg
На фоне DB25 в качестве масштабного предмета. Дырка в константановой пластине была, сопротивление подгонял с ней.
шунт.jpg (21.6 КБ) 29764 просмотра


Приношу извинения за качество фото, но я думаю, что его вполне достаточно, чтобы составить себе общее представление.

webkirov
Сообщения: 270
Откуда: Депрессивный регион

Сообщение webkirov » 28 окт 2011, 16:01

runaway писал(а):Вопрос топикстартеру - а как ты калибровал свой прибор?


Никак - нечем.

Просто включил малопотребляющую нагрузку и измерил ток мультиметром, а потом, при этой же нагрузке, измерил ток датчиком Холла.

webkirov
Сообщения: 270
Откуда: Депрессивный регион

Сообщение webkirov » 15 ноя 2011, 01:35

Случайно наткнулся на онлайн-калькулятор для подобного датчика Холла.
http://www2.mag-inc.com/calculators/cur ... n-software

Lestat
Сообщения: 34
Откуда: Ukraine-Germany

Сообщение Lestat » 16 авг 2013, 11:18

я использовал http://www.kosmodrom.com.ua/prodlist.ph ... TOK&page=0 для замера 20 Ампер, причем ток течет через датчик, ничего пилить не нужно.

Аватара пользователя
N1X
Сообщения: 320
Откуда: Беларусь, Гомель

Сообщение N1X » 17 авг 2013, 09:19

Ну эти датчики известны :) Только говорят что уж больно они чувствительны к внешнему магнитному полю... Где-то кто-то писал, что чуть ли не на магнитное поле Земли реагируют... Тут может и перегиб конечно, но я не проверял =) Интересно было бы провести эксперимент, особенно интересно, если ток нужно измерять точно...

Pawel
Сообщения: 9

Сообщение Pawel » 31 авг 2013, 13:05

Измерение больших токов проблем нет а вот возникла проблема измерить до одного ампера 3000в.
Проблема в том что прибор без трансформаторный выдаёт 3000в и датчик нужен только без контактный типа датчик Холла.
шунт не подходит так как надо будет все платы включая трансформатор (вторичку) изолировать на пробивное напряжение не менее 3000вольт
Измеритель тока и напряжение хочу сделать из линейки света диодов.
С напряжением проще развязка на оптроне а вот ток пока не пришло в голову как измерить от 50ма до 1А..
Мои эксперименты на разных колечках и с разными витками не принесли желаемого результата. Слишком уж ограниченный придел измерений.

Аватара пользователя
N1X
Сообщения: 320
Откуда: Беларусь, Гомель

Сообщение N1X » 31 авг 2013, 19:48

Сделать плату с изолированным питанием и изолированным интерфейсом, а там хоть шунтом, хоть датчиком мерять...
А если ток переменный то вообще тупо трансформатор тока и дело с концом...

Pawel
Сообщения: 9

Сообщение Pawel » 31 авг 2013, 20:15

N1X писал(а):Сделать плату с изолированным питанием и изолированным интерфейсом, а там хоть шунтом, хоть датчиком мерять...
А если ток переменный то вообще тупо трансформатор тока и дело с концом...

Вы наверно не представляете что значит сделать изолированное питание на 3кв. Наверняка есть альтернатива я думаю применить два датчика только второй будет подключён последовательно первого датчика по выходу.

Pawel
Сообщения: 9

Сообщение Pawel » 31 авг 2013, 20:22

webkirov писал(а):
Берем кольцо и пропиливаем в нём надфилем прорез, он же зазор. Так как феррит весьма твёрдый, для его пропила понадобится некоторое время и много терпения.


Я пропиливал маленькой болгаркой, диск брал 1мм Легко и быстро.

Аватара пользователя
N1X
Сообщения: 320
Откуда: Беларусь, Гомель

Сообщение N1X » 01 сен 2013, 21:33

Pawel писал(а):Вы наверно не представляете что значит сделать изолированное питание на 3кв. Наверняка есть альтернатива я думаю применить два датчика только второй будет подключён последовательно первого датчика по выходу.


Ну я это представлял как и на 220В, только изоляция трансформатора соответствующая, а в чем проблема?

Pawel
Сообщения: 9

Сообщение Pawel » 02 сен 2013, 09:26

1 Изолировать вторичную обмотку от первичной на напряжение 3кв нужно будет найти транс почти в двое больше и перемотать. 2 лучше изолировать от корпуса платы. 3 соответствующие высоковольтные провода которые будут стягиваться в жгут. 4 всегда надо помнить сто все детали будут под высоким напряжением.
Если не найду варианта придётся ставить амперную измерительную головку.

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3557
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 02 сен 2013, 12:46

если не нужно измерять высокие частоты, то можно поставить со стороны провода светодиод, а со стороны платы - фотодиод :) Температурную зависимость светодиода можно компенсировать транзистором. Хотя, это из области изврата в современном мире. На 3кв транссформатор намотать элементарно. Можно даже не мотать, а использовать трансформатор строчника. Если лень мотать, можно поставить несколько готовых трансформаторов последовательно.

Pawel
Сообщения: 9

Сообщение Pawel » 02 сен 2013, 17:37

BSVi писал(а):если не нужно измерять высокие частоты,

Вы наверное не поняли темы вопроса!
Постараюсь более подробно объяснить. Ламповый усилитель мощности с бестрансформаторным питанием, анодное постоянное 3000в.
При постройки таких конструкций самое главное надёжно изолировать все элементы от массы и применить хорошую межвитковую изоляцию по накальному трансформатору рассчитанную на пробивное напряжение 3кв.
По катоду ( там тоже могут присутствует относительно корпуса 1500вольт) нельзя так как будут суммироваться сеточные токи. только по анодному должны быть замеры в данной схеме.
Можно просто поставить шунт и микроамперметр но задумка применить светодиодную шкалу (линейка)
Я пробовал с шунтом на фото паре FOD817A пробивное напряжение 5000в. Так вот при маленьких токах 50ма приходится ставит кОмный шунт (точно уже не помню сколько) чтобы включился диод
Как можно замерить ток лампы от 50ма до 1Ампера.?.

Аватара пользователя
BSVi
Адепт
Сообщения: 3557
Откуда: Киев

Сообщение BSVi » 02 сен 2013, 18:00

Начнем с того, что безтрансформаторный БП - это очень, очень-очень-очень плохо.

Я бы такое решал просто - поставил бы стабилитрон в анодное и снимал с него 3.3 вольта. От 3.3 вольт питать микроконтроллер и оптопару. Предельная моща на стабилитроне - 3.3вт, что на фоне 3кВт усилителя на лампах просто пренебрежимо мало :)

Вернуться в «Силовая электроника»



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя