So funktioniert der Rechner für Strom-Shunts
Ein Shunt ist ein Widerstand mit sehr kleinem Wert im Strompfad; der Strom ist die Spannung über ihm geteilt durch seinen Widerstand. Industrielle Shunts werden mit Strom und Spannungsabfall angegeben, etwa 100 A / 75 mV, Strommesswiderstände auf Leiterplatten in Milliohm.
Der Rechner arbeitet mit beidem. Er nennt den Widerstand, Spannung und Verlustleistung bei Ihrem Strom und beim höchsten Strom, den Widerstandsfehler aus Toleranz und Temperaturkoeffizient sowie die Verstärkung und den Strom pro ADC-Code, wenn Sie den Vollausschlag des Wandlers eingeben.
Nennwert und Widerstand
Ein Shunt 100 A / 75 mV fällt bei 100 A um 75 mV ab, also R = 75 mV / 100 A = 0,75 mΩ. Bei 50 A fallen 37,5 mV ab und er setzt 1,9 W um; bei 100 A sind es 7,5 W. Die Verlustleistung erwärmt den Shunt, und sein Widerstand ändert sich mit seinem Temperaturkoeffizienten: 50 ppm/K über 40 K Erwärmung sind 0,2 %. Hersteller geben an, wie weit unter dem Nennstrom ein Shunt dauernd betrieben werden soll; folgen Sie ihrer Leistungsminderung.
Den Spannungsabfall wählen
Ein größerer Abfall lässt sich genauer messen, verschwendet aber Leistung und erwärmt den Shunt. 50, 60, 75 und 100 mV sind bei industriellen Shunts üblich. Auf Leiterplatten sind 10 bis 100 mV bei Vollstrom typisch, so gewählt, dass die Offsetspannung des Verstärkers klein gegen das Signal bleibt. Unter etwa 10 mV bei Vollstrom werden Offset und Thermospannungen an den Anschlüssen ein merklicher Teil des Messwerts.
Anschluss und Verstärker
Messen Sie an den Messklemmen des Shunts, nicht an seinen Stromklemmen. Ein Vierleiteranschluss (Kelvin) hält den Widerstand der Schraubkontakte und der Leitung aus der Messung. Die Offsetspannung des Verstärkers geteilt durch R ist ein Stromfehler, der bei kleinen Strömen überwiegt: 100 µV an 0,75 mΩ sind 0,13 A.
Geben Sie den Vollausschlag von Verstärker oder ADC ein, um die Verstärkung zu sehen, die den höchsten Strom auf Vollausschlag bringt, und die ADC-Bits für den Strom pro Code. Der Rechner für ADC-Auflösung und der Rechner für Instrumentenverstärker-Verstärkung führen die Auslegung weiter.
Häufige Fragen
High-Side oder Low-Side?
Ein Low-Side-Shunt in der Rückleitung zur Masse ist leicht zu messen, hebt aber die Masse der Last an. Ein High-Side-Shunt lässt die Masse unberührt, braucht aber einen Verstärker, der die Gleichtaktspannung der Versorgung verträgt. Strommessverstärker sind für die High-Side gebaut.
Wann ist ein Hall-Sensor besser?
Wenn der Strom hoch ist, der Kreis galvanisch getrennt sein muss oder die Verlustleistung eines Shunts nicht tragbar ist. Ein kompensierter Hall-Wandler erzeugt keine Wärme im Leiter und bietet Trennung, bei höheren Kosten und mehr Offset.
Wie schneidet ein Stromwandler ab?
Ein Stromwandler misst nur Wechselstrom und ist durch seine Bürde begrenzt; der Rechner für die Bürde von Stromwandlern prüft das. Ein Shunt misst Gleich- und Wechselstrom gleichermaßen.