Come funziona il calcolatore di shunt
Uno shunt è una resistenza di valore molto basso posta nel percorso della corrente; la corrente è la tensione ai suoi capi divisa per la resistenza. Gli shunt industriali si specificano per corrente e caduta di tensione, come 100 A / 75 mV, le resistenze di misura su scheda in milliohm.
Il calcolatore lavora con entrambi. Indica la resistenza, la tensione e la dissipazione alla tua corrente e alla corrente massima, l’errore di resistenza da tolleranza e coefficiente di temperatura, e il guadagno dell’amplificatore e la corrente per codice dell’ADC se inserisci l’ingresso di fondo scala del convertitore.
Taglia e resistenza
Uno shunt da 100 A / 75 mV fa cadere 75 mV a 100 A, quindi R = 75 mV / 100 A = 0,75 mΩ. A 50 A cadono 37,5 mV e dissipa 1,9 W; a 100 A dissipa 7,5 W. La dissipazione scalda lo shunt e la sua resistenza cambia con il coefficiente di temperatura: 50 ppm/K su un riscaldamento di 40 K fanno lo 0,2 %. I costruttori indicano quanto sotto la corrente nominale uno shunt deve lavorare in continuo; segui il loro declassamento.
Scegliere la caduta di tensione
Una caduta maggiore si misura con più precisione ma spreca potenza e scalda lo shunt. 50, 60, 75 e 100 mV sono comuni negli shunt industriali. Su scheda sono tipiche cadute da 10 a 100 mV a piena corrente, scelte perché la tensione di offset dell’amplificatore resti piccola rispetto al segnale. Sotto circa 10 mV a piena corrente, offset e tensioni termoelettriche dei collegamenti diventano una parte rilevante della lettura.
Collegamenti e amplificatore
Misura ai morsetti di misura dello shunt, non a quelli di corrente. Un collegamento a quattro fili (Kelvin) tiene fuori dalla misura la resistenza dei contatti a vite e del cavo. L’offset dell’amplificatore diviso per R è un errore di corrente che prevale alle basse correnti: 100 µV su 0,75 mΩ fanno 0,13 A.
Inserisci l’ingresso di fondo scala dell’amplificatore o dell’ADC per vedere il guadagno che porta la corrente massima al fondo scala, e i bit dell’ADC per vedere la corrente per codice. Il calcolatore di risoluzione dell’ADC e il calcolatore di guadagno dell’amplificatore da strumentazione portano avanti il progetto.
Domande frequenti
Lato alto o lato basso?
Uno shunt sul lato basso, nel ritorno verso massa, è facile da misurare ma solleva la massa del carico. Uno shunt sul lato alto lascia intatta la massa ma richiede un amplificatore che tolleri la tensione di modo comune dell’alimentazione. Gli amplificatori di misura della corrente sono fatti per il lato alto.
Quando è meglio un sensore a effetto Hall?
Quando la corrente è alta, il circuito deve essere isolato o la dissipazione di uno shunt è inaccettabile. Un trasduttore Hall ad anello chiuso non aggiunge calore nel conduttore e fornisce isolamento, a fronte di costo e offset maggiori.
E un trasformatore di corrente?
Un trasformatore di corrente misura solo la corrente alternata ed è limitato dal suo carico; il calcolatore della prestazione dei trasformatori di corrente lo verifica. Uno shunt misura allo stesso modo corrente continua e alternata.