Использование шунтов для измерения силы тока — наиболее простая и недорогая альтернатива измерению силы тока с помощью датчиков. Однако это прецизионные измерительные приборы, поэтому для достижения необходимой точности следует учесть несколько факторов.

Как работает шунт?

Шунт представляет собой низкоомный резистор для измерения силы тока. Шунтирование применяется в тех случаях, когда измеряемый ток превышает пределы допустимых значений для измерительного устройства. Шунт подключается параллельно измерительному устройству. Весь ток проходит через шунт, при этом возникает падение напряжения, которое впоследствии измеряется. Зная сопротивление и результаты измерений, можно вычислить силу тока по закону Ома (I = V/R). Чтобы свести к минимуму потери мощности (и, как следствие, выделения тепла), шунт должен иметь очень низкое сопротивление, порядка нескольких миллиом.

Шунты, как правило, подходят для измерения тока любого типа, как постоянного, так и переменного.

Преимущества шунтов при измерении силы тока:

* Возможность оперативно выявлять и устранять короткие замыкания делает шунты интересными с практической точки зрения для приложений, связанных с обеспечением безопасности, где требуется выявление коротких замыканий.

* Они также обеспечивают высокую точность измерений, что позволяет, например, эффективно контролировать приводы или вести мониторинг систем управления аккумуляторной батареей.

* Шунты имеют отличное соотношение цена/качество.

Какие бывают шунты и какие из них подходят для измерения силы тока?

Имеются пленочные металлические и цельнометаллические шунты.

Преимущества и недостатки пленочных металлических резисторов:

Преимущество: они значительно дешевле.

Недостаток: их температурный коэффициент хуже, чем у цельнометаллических шунтов.

Недостаток: результаты измерения силы тока немного искажаются из-за конструктивных особенностей, поэтому такие шунты следует выбирать только в тех случаях, когда индукционные токи не являются важным фактором. При использовании пленочных металлических резисторов (шунтов) на керамическую подложку наносится паста, а для достижения требуемого значения используется лазерная обрезка. Из-за этого возникает неоднородная структура, которая приводит к появлению последовательно подключенной индуктивности в дополнение к существующей паразитной индуктивности. В итоге к подобной цепи нельзя применять закон Ома в базовой форме, поэтому результаты измерений силы тока искажаются. В этом случае падение напряжения на шунте описывается формулой: U = I x R – L(di/dt).

Преимущества и недостатки цельнометаллических шунтов:

Недостаток: их цена выше, чем у пленочных металлических шунтов.

Преимущество: согласованные, неискаженные результаты измерений. Поскольку цельнометаллические шунты изготавливаются из однородного резистора, дополнительная индуктивность отсутствует, что делает шунт идеальным выбором для приложений высокой точности, таких как медицинская техника или прецизионное измерительное оборудование.

Преимущество: высокая точность измерений и устойчивость к скачкам температуры.

Преимущество: возможность использования при мощности до 7 Вт и максимальной температуре 275 °C.

Преимущество: разнообразные варианты конструкции, в том числе более крупные, чем стандартные чип-резисторы, температурный коэффициент значительно ниже 100 ppm/K, значения сопротивления достаточно низкие для измерения значений порядка нескольких мОм.

Какие сопротивления идеально подходят для измерения силы тока

Идеальное значение сопротивления цельнометаллических шунтов можно определить сравнительно простым способом: низшее измеренное значение напряжения, позволяющее получать достаточно точные результаты, нужно разделить на низшее значение тока в измеряемом диапазоне.

Четырехпроводные шунты

Вариантом цельнометаллических шунтов является четырехпроводной шунт, в котором ток протекает через два вывода, а напряжение измеряется на двух других. Падение напряжения на резисторах можно определить, используя внутренние разъемы Кельвина, чтобы исключить результирующие ошибки измерений.

Четырехпроводные шунты используются в двух сценариях:

1. Там, где сопротивления линии и контактов сравнительно высоки и не могут считаться пренебрежимо малыми относительно измеряемого сопротивления.

2. Там, где значение сопротивления ниже 10 mR, поскольку значения сопротивления проводников также измеряются в миллиомах и должны учитываться.

Существует тенденция уменьшения размеров и увеличения уровней мощности; все большим спросом пользуются изготавливаемые на заказ версии с различной геометрией выводов и формой шунтов. Являются ли такие шунты более предпочтительными, чем стандартные, зависит от их применения.

Совет: проводите тестирование, чтобы узнать, какой шунт лучше подходит для вашего приложения! Поскольку шунтирующие резисторы относительно дороги по сравнению с другими резисторными технологиями, они предлагаются небольшими партиями и в качестве тестовых образцов.