Датчик тока своими руками

Датчики электрического тока

Глобальные тренды — спрос на снижение выбросов CO2, повышение интенсивности энергосбережения — приводят к необходимости сбалансированного потребления энергии, для чего большую помощь могут оказать электронные схемы управления процессами. Наиболее распространённые случаи — это оптимизация эксплуатационных характеристик аккумуляторов, контроль скорости вращения двигателей и переходных процессов в серверах, управление солнечными батареями. Для операторов таких систем важно, в частности, знать, какой ток протекает в цепи. Неоценимую помощь в этом могут оказать датчики тока.

Почему необходимы датчики тока

Датчиками называют блоки, задача которых измерить некоторый параметр, а потом, сравнив его с эталонным для данной технической системы значением, подать соответствующий сигнал на исполнительный элемент схемы. Поскольку большинство систем используют электродвигатели, то наиболее распространёнными типами являются датчики тока и напряжения (общий вид последнего представлен на следующем рисунке).

Широкое внедрение таких устройств обусловлено развитием сенсорных методов управления, когда исходный сигнал — электрический или оптический — преобразуется в необходимые параметры управления.

По сравнению в другими управляющими технологиями (например, контакторного контроля) датчики обеспечивают следующие преимущества:

Компактность.
Безопасность в применении.
Высокую точность.
Экологичность.

Малые размеры и вес часто позволяют изготавливать многофункциональные датчики, например, такие, которые могут контролировать несколько параметров цепи. Таковыми являются современные датчики тока и напряжения.

В состав таких детекторов входят:

Контактные группы входа;
Контактные группы выхода;
Шунтирующий резистор;
Усилитель сигнала;
Несущая плата;
Блок питания.

Идея того, что устройства можно подключать к уже имеющейся сети, не выдерживает проверку временем, ибо часто в экстремальных ситуациях (пожар, взрыв, землетрясение) именно системы встроенного электроснабжения первыми выходят из строя.

Детекторы подразделяют на активные и пассивные. Первые не только передают конечный сигнал на управляющий элемент, но и управляют его действием.

Классификация и схемы подключения

Датчики тока предназначаются для оценки параметров постоянного и/или переменного тока. Сравнение выполняется двумя методами. В первом случае используется закон Ома. При установке шунтирующего резистора в соответствии с нагрузкой системы на нём создаётся напряжение, пропорциональное нагрузке системы. Напряжение на шунте может быть измерено дифференциальными усилителями, например, токовыми шунтирующими, операционными или разностными. Такие устройства используются для нагрузок, которые не превышают 100 А.

Измерение переменного тока выполняется в соответствии с законами Ампера и Фарадея. При установке петли вокруг проводника с током там индуцируется напряжение. Этот метод измерения используется для нагрузок от 100 А до 1000 А.

Схема описанных измерений представлена на рисунке:

Измерение обычно производится при низком входном значении синфазного напряжения. При помощи чувствительного резистора датчик тока соединяется между нагрузкой и землей. Это необходимо, поскольку синфазное напряжение всегда учитывает наличие операционных усилителей. Нагрузка обеспечивает питание прибора, а выходное сопротивление заземляется. Недостатками данного способа считаются наличие помех, связанных с потенциалом нагрузки системы на землю, а также невозможность обнаружения коротких замыканий.

какая бывает температура воды из под крана

Для слежения работой мощных систем детектор присоединяют к усилителю между источником питания и нагрузкой. В результате непосредственно контролируются значения параметров, подаваемых источником питания. Это позволяет идентифицировать возможные короткие замыкания. Особенность подключения заключается в том, что диапазон синфазного напряжения на входе усилителя должен соответствовать напряжению питания нагрузки. Перед измерением выходного сигнала контролируемого устройства нагрузка заземляется.

Как функционирует датчик тока

Работа данного элемента включает следующие этапы:

Измерение нагрузки в контролируемой схеме.
Сравнение полученного значения с эталонным, которое программируется в процессе настройки.
Фиксация полученного результата (может быть выполнена в цифровом или аналогом виде).
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.

Практика применения

Чаще всего данные изделия используются как измерители в схемах токовых реле, которые управляют режимами работы различного электроприводного оборудования и предохраняют его от экстремальных ситуаций.

Токовые реле способны защитить любое механическое устройство от заклинивания или других условий перегрузки, которые приводят к ощутимому увеличению нагрузки на двигатель. Функционально они определяют уровни тока и выдают выходной сигнал при достижении указанного значения. Такие реле используются для:

Сигнала сильноточных условий, например, забитая зёрнами доверху кофемолка;
Некоторых слаботочных условий, например, работающий насос при низком уровне воды.

Чтобы удовлетворить требования разнообразного набора приложений, в настоящее время используется блочный принцип компоновки датчиков, включая применение USB-разъёмов, монтаж на DIN-рейку и кольцевые исполнения устройств. Это обеспечивает выполнение следующих функций:

Надёжную работу на любых режимах эксплуатации;
Возможность применения трансформаторов;
Регулировка текущих параметров, которые могут быть фиксированными или регулируемыми;
Аналоговый или цифровой выход, включая и вариант с коротким замыканием;
Различные исполнения блоков питания.

В качестве примера рассмотрим схему датчика тока для управления работой водяного насоса, обеспечивающего подачу воды в дом.

Кавитация — это разрушительное состояние, вызванное присутствием пузырьков, которые образуются, когда центробежный насос или вертикальный турбинный насос работает с низким уровнем жидкости. Образующиеся пузырьки затем лопаются, что приводит к точечной коррозии и разрушению исполнительного узла насоса. Подобную ситуацию предотвращает токовое реле.

Когда насос работает в нормальном режиме, и жидкость полностью перекрывает его впускное отверстие, двигатель насоса потребляет номинальный рабочий ток. В случае снижения уровня воды потребляемый ток уменьшается. Если кнопка запуска нажата, одновременно включаются стартёр M и таймер TD. Реле CD настроено на максимальный ток, поэтому его контакт при первоначальном запуске двигателя не будет замкнут. При падении силы тока ниже установленного минимума реле включается, а, после истечения времени ожидания TD, включается в его нормально замкнутый контакт. Соответственно контакты CR размыкаются и обесточивают двигатель насоса.

Применение такого детектора исключает автоматический перезапуск насоса, поскольку оператору необходимо убедиться в том, что уровень жидкости перед впускным отверстием достаточен.

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.

Операционный усилитель LM741, или любой другой, который мог бы действовать как компаратор напряжения.
Резистор 1 кОм.
Резистор 470 Ом.
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.

Видео по теме

Малогабаритный датчик переменного тока

Для обустройства электроснабжения гаража очень удобно знать ток, который потребляется тем или иным устройством, включаемым в эту сеть. Спектр этих устройств достаточно широк и увеличивается постоянно.: дрель, точило, болгарка, нагреватели, сварочные аппараты , ЗУ, промышленный фен, да и много ещё чего….

Для измерения переменного тока, как известно, в качестве собственно токового датчика, как правило, применяют трансформатор тока. Этот трансформатор, в общем похож на обычный понижающий, включенный как бы «наоборот», т.е. его первичная обмотка –это один или несколько витков (или шина) пропущенные через сердечник – магнитопровод, а вторичная представляет собой катушку с большим количеством витков тонкого провода, располагаемую на этом же магнитопроводе (рис1).

Однако, промышленные трансформаторы тока достаточно дороги, громоздки и зачастую рассчитаны на измерение сотен ампер. Трансформатор тока, рассчитанный на диапазон бытовой сети, встретишь в продаже нечасто. Именно по этой причине родилась идея использовать для этой цели электромагнитное реле постоянного/переменного тока, без какого либо использования контактной группы такого реле. В самом деле, любое реле уже содержит катушку с большим количеством витков тонкого провода и единственное, что необходимо для превращения его в трансформатор – это обеспечить вокруг катушки наличие магнитопровода с минимумом воздушных зазоров. Кроме этого, конечно, для такой конструкции необходимо достаточно места , чтобы пропустить первичную обмотку, представляющую вводную сеть.На снимке показан такой датчик, изготовленный из реле типа РЭС22 на 24 В постоянного тока . Это реле содержит обмотку сопротивлением примерно 650 ом. Скорее всего, подобное применение могут найти и многие реле других типов и в том числе остатки неисправных магнитных пускателей и т.п. Для обеспечения магнитопровода якорь реле механически блокируется при максимальном сближении с сердечником. Реле, как бы постоянно находится в сработке. Далее, вокруг катушки делается виток первичной обмотки ( на снимке это тройной провод синего цвета ).

Собственно, на этом датчик тока готов, без лишней суеты с наматыванием провода на катушку. Конечно, данное устройство трудно считать полноправным трансформатором и ввиду незначительной площади поперечного сечения вновь полученного магнитопровода и, возможно, ввиду отличия характеристики его намагничивания от идеальной. Однако все это оказывается менее важно ввиду того, что мощность такого «трансформатора» нам нужна минимальна и необходима лишь для того, чтобы обеспечить пропорциональное (желательно линейное ) отклонение стрелочного индикатора магнитоэлектрической системы в зависимости от тока в первичной обмотке.

Возможная схема сопряжения датчика тока с таким индикатором изображена на схеме (рис.2). Она довольно проста и напоминает схему детекторного приемника. Выпрямительный диод (Д9Б) – германиевый и выбран ввиду малости падения на нем напряжения (около 0,3 В). От этого параметра диода будет зависеть порог минимального значения тока, который способен определить данный датчик. В этой связи, для этого лучше использовать так называемые детекторные диоды с малым падением напряжения, например ГД507 и подобные. Пара кремниевых диодов кд521в установлена в целях защиты стрелочного прибора от перегрузки, которая возможна при значительных бросках тока, вызванных, например, коротким замыканием внутри сети, включением мощных трансформаторов или сварочника. Это весьма обычный в таких случаях прием. Следует заметить, ч то такая простейшая схема имеет тот недостаток что абсолютно может не «увидеть» нагрузку в виде тока одной полярности, как например, нагреватель или ТЭН, подключенный через выпрямительный диод . В этих случаях применяют несколько «усложненную» схему, например, в виде выпрямителя с удвоением напряжения (рис.3).

Датчик тока на датчике холла своими руками по микросхемам

При проведении измерений в автомобильной электрике часто приходится снимать осциллограммы величин тока. Другими словами, не просто измерять, а подробно изучать. Классически для таких целей используются токовые трансформаторы или резисторы. Однако последние имеют частотные ограничения и влияют на изучаемую схему. Токовой датчик, основанный на регуляторе Холла, призван решить эту проблему.

Все бы хорошо, но стоят такие датчики недешево. Если же суметь собрать такой вариант своими руками, то можно неплохо сэкономить. Чтобы суметь изготовить модель собственного производства, можно использовать несколько эффективных схем.

Схема на микросхеме 711

ACS 711 – тот самый чип, благодаря которому удастся изготовить токовый датчик или ТД на основе ДХ (датчика Холла). ЧД такого датчика будет равен почти 100 кГц, что будет вполне эффективно для проведения измерений.

Микросхема этого типа имеет выход, который интегрируется с усилителем. Последний, в свою очередь, за счет своей оперативности способен увеличивать возможности схемы вплоть до 1 А/В.

Что касается питания, то напряжение на усилитель поступает за счет применения внутреннего источника 2-полярного типа. Это может быть вариант NSD10 либо какой-нибудь другой. Сама микросхема питается уже посредством стабилизатора, имеющего выход с напряжением 3,3 В.

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:

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

Одним словом, ДТ этого типа является компактным и эффективным датчиком, изготовленным по технологии Триасис Холл. Технология подобного типа считается классической и традиционной, она чувствительна к плотности потока, который приложен четко параллельно поверхности.

Измерения, которые удается провести с помощью готового датчика, изготовленного по технологии Триасис Холл, делятся на измерения небольшого напряжения до 2 А, тока средн. величины до 30 А и токов до 600 А (больших).

Рассмотрим подробнее возможности этих измерений.

Малые токи измеряются с помощью датчика за счет повышения параметров магнитполя через катушку вокруг ДТ. В данном случае чувствительность измерения будет обусловлена габаритами катушки и кол-вами витков.
Токи в диапазоне до 30 А или средние токи измеряются с учетом допустимости напряжения и общей рассеиваемости мощности дорожки. Последние обязаны быть довольно толстыми и широкими, иначе непрерывной обработки среднего тока достичь не удастся.
Наконец, измерение больших токов – это использование медных и толстых дорожек, способных приводить напряжение на обратной стороне печатной платы.

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

Датчик тока своими руками

Измерение больших токов

Автор: maksipus, maksipus@yandex.ru
Опубликовано 07.09.2015
Создано при помощи КотоРед.

Измерить ток? Что может быть проще!

Но есть случаи, когда эти измерения простым тестером или осциллографом не провести. Например, измерение больших токов, да еще и гальванически связанных с сетью. Под “измерением” я подразумеваю вывод на экран осциллографа. В другом случае, визуализация стартерного тока автомобиля покажет вам состояние поршневой группы двигателя без выкручивания свечей (на многих моделях это уже проблема). Увидев ток бензонасоса или форсунок автомобиля, Вам лапшу на уши автомастер не навесит. При изготовлении ИБП, мощных 50Гц трансформаторов с ШИМ управлением желательно, а если конструкция не клон, а новодел, то в обязательном порядке надо видеть, что происходит на высокой стороне. При проектировании сварочных инверторов нужен рабочий сварочный ток и не на шунте, а в реалии. Иначе может получиться конструкция, которая работает только у автора, а повторяющий страстно мечтает плюнуть в фейс автору. Можно привести еще массу случаев, когда надо бы измерить ток, но сдерживает или отсутствие приборов или ТБ при измерении.

Цель этой статьи поделится практическим опытом измерения (визуализации) больших токов с гальванической развязкой от измерительных приборов. Именно практическим. То что проверено и используется.

1. Датчик тока на микросхеме ACS712

Прекраснейшая микросхема фирмы Allegro. Как называет её фирма “Линейный токовый датчи на эффекте Холла с ультра низким проходным сопротивлением” Существует 3 клона, на 5А, 20А и 30Ампер. Изготовляется в 8-лапковом SOIC корпусе, выдерживает при этом 30А ток в долговременном режиме, в импульсе до 100А! Неоднократно пропускал 50А 1-2сек. С полной документацией можно ознакомится на сайте производителя. https://www.allegromicro.com/

Коротко о хорошем:

– Возможность работы от постоянного до 80 кГц тока.

– 0,0012 Ом проходное сопротивление!

– все внутри (из обвязки: два конденсатора, по питанию и в фильтре.)

– хорошая линейность (1,5%)

– дополнительные очень интересные возможности, которые не приводятся в описании.

-шум. Для ACS712 30А клона это 7мВ или в рабочем пересчете на уровне 0,106А измеряемого тока. Но эта м/с не метрологическая и она не для мини токов. Она заточена для использования с микроконтроллером и нивелировать этот шум программно просто. Увеличение емкости конденсатора фильтра к уменьшению шума не приводит (должно бы, но у меня по непонятной причине не получилось).

Фирма Allegro выпускает широкую номенклатуру датчиков тока, с различными параметрами. Выбрать можно для любой поставленной задачи. От 5А до 200Ампер.

В данной статье пойдет разговор, как сделать ACS712 в применении более удобной для измерений в радио лаборатории. При проведении измерений у неё есть два неудобных параметра:

– коэффициент пересчета тока 66мВ/1А и при отсутствии проходного тока, выходное напряжение равно 1/2 питания. В классическом применении в связке с м/контроллером это правильно и логично. В лаборатории неудобно постоянно тыкать пальцем в калькулятор и совершенно невозможно смотреть переменный ток с небольшой постоянной составляющей. Вход осциллографа не закроеш, а 1/2 постоянки на выходе мешает.

Решение этой проблемы очень простое.

Операционным усилителем смещаем выходное напряжение прибора при отсутствии тока через м/с ACS712 на ноль и усиливаем выходное напряжение до коэффициента масштабирования = 0.1В/1А. Напряжение питания схемы (мах допустимое) выбрал 8В (рекомендованное 5В), и сделал его двуполярным для питания операционного усилителя с помощью м.с. ICL7660. Стало очень удобно и с осциллографом, и с выходом на тестер, в уме умножаем полученное напряжение на 10, получаем измеряемый ток.

У меня получилась вот такая миниатюрная коробочка.

На улицу вывел ручку переменного сопротивления (R7) подстройки ноля, подстроечником R6 подстраиваем масштабирование устройства 1А = 0,1В. Операционный усилитель можно поставить более современный и лучше Rail-to-Rail. Плату приводить нет смысла. Схема очень простая и делается по применяемой металлической коробочке. Именно металлической, м/схема подвержена воздействию внешних магнитных полей.

Но в этом недостатке и есть нестандартные дополнительные возможности. В формате этой статьи не получится рассказать о этих возможностях. Коротко напишу, что это возможность в реальном времени увидеть на экране осциллографа напряженность магнитного поля трансформатора, смотреть петлю Гистерезиса, дистанционно измерять ток. Очень неординарная функция – это измерять напряженность магнитного поля в реальном времени. Мне не встречались любительские приборы (да еще такой элементарной схемотехники) которые позволяют это делать.

2. Токовые клещи. АРРА-30Т.

Отличие от широко распространенных клещей – выход на осциллограф. Очень удобный и надежный инструмент, качество изготовления высокое, но для любительского применения получается относительно дороговато. Пользоваться удобно, измеряет как постоянный так и переменный ток на двух пределах 40А и 300А (смотрел сам 500А, но видимо на таких токах большая нелинейность). Очень хорошо смотреть стартерные токи автомобиля с пишущим осцилоскопом. И втягивающее видно и сам стартер и работу каждого цилиндра. Отсутствие цифрового дисплея не напрягает. В любом случае при измерениях тестер рядом. Можно включить паралельно осциллографу если уже приспичит. Дополнительные коннекторы приложены.

3. Пояс Роговского.

Рисунок из википедии:

Это самый казусный прибор в моей лаборатории. Появился для измерений токов в тысячи ампер. Прикинув, чем можно измерить такие токи остановился на Поясе (кольце) Роговского, так как сделать что то другое проблематично или дорого. Помыкался по инету. Описаний возможностей этого чуда много, готовые изделия в продаже есть. Реальных измерений ноль, не смотря на массу публикаций. Плюнул и за вечер сделал конструкцию.

Кольца из ламина для пола, кусочки канализационных труб диаметром 100мм и 50мм, ВЧ разьем вот и вся механика.

Кусок от фидера неизвестной породы.

На него плотно намотан провод D=0,22mm.

Витки не считал, пересчитал по длинне и плотности намотки. Получилось 1500витков. Терпеть не могу мотать катушки, но этот пояс намотал за 20мин. Начало провода припаял к центральной жиле кабеля. Центральная жила в конце намотки и сам конец провода катушки это два выхода катушки.

Пояс удобно встал в уплотняющий паз трубы. Длина пояса конечно была определена заранее.

Нагрузил пояс на сопротивление 220ом. Собрал, получил такую конструкцию.

Пропустив через экспериментальный проводник синусоидальный ток силой 400Ампер, замерил выходное напряжение поделки, одновременно сняты показания с клещей АРРА-30. Получилось, что ток силой 1000А создает в поясе Роговского ЭДС равную 0.22вольт. У Кита Сукера в книге “Силовая электроника” есть имперический расчет катушки Роговского. Посчитал, получил 0.23вольта. Остался доволен, витки я точно не считал, да и расчет у Кита имперический. Крутит прибор фазу? Ну и Бог с ней, пусть крутит.Поиметь за вечер такой нужный прибор, задаром, очень удачно. Все было хорошо до начала реальных замеров. Подключив мощный 50Гц трансформатор, к автоматике с ШИМ модуляцией тока и увидев на экране ужас электрика, поматерил Википедию, других авторов-теоретиков, себя и понял почему этот прибор так и не получил широкого распространения появившись аж в 1912г.

Все авторы публикаций характеризуют этот прибор (видимо переписывая друг у друга) как трансформатор тока (это меня и ввело в ступор, хотя формула наводимого ЭДС говорит другое). И бубнят о необходимости интегратора на выходе, для восстановления формы тока. Выходное напряжение пояса Роговского зависит не от силы исследуемого тока, а от скорости и вектора его изменения!

Это далеко не трансформатор тока и никаким интегратором реальную форму тока не восстановить. Прибор, конечно, используется, другим прибором я и не могу измерить 1000-5000Ампер в проводнике. Результат я получаю правильный, но только тогда, когда форма тока чистая синусоида, 50Гц и я в этом уверен на 100%. В энергетике он применяется видимо тоже с ограничениями. Мои знакомые энергетики о поясе Роговского ни гу-гу.

Устройство специфическое, с массой ограничений в применении итд. Но при необходимости можно работать, так как изготовление быстрое и ничего не стоит.

Выводы: Измерять большие токи сегодня для радиолюбителя не сложно и дешево. Мой любимый прибор это датчик тока на ACS715. Лет пятнадцаь назад делал автоматику на самодельных трансформаторах тока. Но сегодня во многих конструкциях не рационально их применять. По цене дороже получается, линейность хуже и удлиняется время наладки прибора. С интегральным датчиком, как на калькуляторе посчитал, так в реалии и получил. Хотя конечно трансформаторы тока имеют свою незаменимую нишу в конструкциях.

Скажу коротко, что эксперименты с датчиком тока на ACS715 в корень развенчали миф аудиофилов о насыщении трансформатора рабочим током. Привели к переосмысливанию и к совершенно новому алгоритму управления сварочным током аппарата контактной сварки. Доводится до ума автомат пуска (с системой защиты и рестартов) трехфазного двигателя в однофазной сети. На них сейчас оформляется патент на полезную модель. Итд Итп. И все это в направлении электрики и электроники, которая жевана-пережевана еще в прошлом веке. Появились новые компоненты и то что было невозможно совсем недавно, сегодня уже рутина. Но это будет уже другая история.

Arduino.ru

Самодельный датчик тока

Всем привет, ищу схемку или кто бы помог сделать схемку бюджетного датчика тока, не те что продаются а что-то на базе “цементных” резисторов на 0.1 Ом 5 Вт, есть парочка таких под рукой, так же валяется ОУ LM358N.
Вот нашёл в сети такую картинку:

Я так понимаю что это почти то, что мне нужно, два резистора на 0.1 Ом соединенные параллельно вроде как превратятся в один на 0.05 Ом, потом при помощи ОУ падение напряжения усиливается в хз сколько раз, так как я в этом не бум бум.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

так бум мерять или прото проверять наличие?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

358 не пойдет если измерять от 0

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

так бум мерять или прото проверять наличие?

Скажем так, переводить сотни милиампер в LSB .

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

так бум мерять или прото проверять наличие?

Скажем так, переводить сотни милиампер в LSB .

моя твоя не понимает. давай поподробней и с начала. чего собираем то?

вот народ обычно пользуется ACS712. капеешная фиговина

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

.
вот народ обычно пользуется ACS712. капеешная фиговина

У меня в городе такую микруху достать не реально.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

В соседней теме нашёл вот такую картинку:

Хотя в конечном итоге автор темы отказался от LM358, но меня интересует проканает ли кусочек с обвязкой U1A для создания платки амперметра у которой при токе в 10 А на выходе было напряжение 1 В ну и при этом в качестве шунта были 2-3 резистора на 0.1 Ом, то есть сопротивление их было в сумме 0.025 Ом ну там +/- из за погрешности номинала самых резисторов.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Проканает, потом можно поменять на другой ОУ, если не понравиться, второй ОУ тоже советую задействовать на напряжение, увелиивается входное сопротивление, соответственно и точность.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А какие подобрать номиналы резисторов если сопротивление шунта будет 0.025 Ом(тоесть три по 0.1 Ом ) ?
Я так понимаю что при измерении напряжения питания ОУ будет и изменятся коэффициент усиления, не так ли?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Почиму то ничего не могу вставить в коментарий. Хотел хорошими ссылками поделиться рабочая схема проверенная.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

потиму что нада нажимать Contr+V

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А вы думали что это делается подругому.Если бы этот метод работал я бы не спрашивал

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А вы думали что это делается подругому

я думаю только по серьезным поводам. все остальное уже давно обдумано и решения давно приняты.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А какие подобрать номиналы резисторов если сопротивление шунта будет 0.025 Ом(тоесть три по 0.1 Ом ) ?

Я так понимаю что при измерении напряжения питания ОУ будет и изменятся коэффициент усиления, не так ли?

Изменение напряжения влияет только на Uвых макс, Кус не измениться, он зависит только R10/R11.

Я обычно в мультисим загоняю, дабы не считать самому. 🙂

Кроме того на какой максимальный ток нужен? Там на схеме приблизительные примеры приведены. На плате я сделал разводку – R10 = 1 подстроечный+1обычный.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

теория Операционных Усилтелях такая:

Соотношение резистора обратной связи и шунтирующего резистора определяет коэфициент услиления.

К усиления оу = R обратной отрицательной связи / R шунта на землю (если давим в положительный вход)

Возми ОУ входы повесь на шунте и увидишь падение напряжения на нем, это и есть ток.

Загоняй его в АЦП в ардуину и смотри на “крутом” экране чудо цифрами.

Штоб сразу не схорело тренируйся на 5 вольтах смотри чтоб твой 358-ой он вроде не боиться 5 вольт.

Остальное делители делители делители

А дешевый датчик что предлагали тебе купить, это тоже самое только он магнитным датчиком с шунта силу Лоренца меряет. Там еще гальваническая развязка получается из-за Лоренца. Ну и резисторы подобраны уже на токи замеряемые максимальные 5а 10а 20а.

А я тебе классическую схему нарисовал токи в принципе не ограничены но больше 380в 50а обычно тоже галванически развязывают на трансформаторх тока уже.

Входы Операционных Услилителей если больше 5 вольт защищают чем душе угодно.

Стопками резисторов диодов стабилитронов трансформаторами.

А схема что ты привел. Зачем она тебе нужна? Это замороченная недо-зарядка. В заводском исполнение она может имеет смысл а в рукопашном ручном смылсе сразу в мусорку и использовать классику для зарядок. Классический трасформатор 1 диод регулятор напряжения аналогаовая головки вольтметра 1-15в и амерметра 45ма-5ампер. И заряжай что часы у мамы что крайслер у папы.

возьми эту AC712-ую за осонву выкинь всякие глупости типа борьба за дрейф от температуры на входе буфер просто так на всякий случай на выходе. Короче обложи свои мощные слабообмные резисторы операционниками и преобразовывай напряжения падения в сотые вольта в пригодные для АЦПирования ардуиной это и будет токи

Что ты спалишь на 5 вольтах? Ничего.

для твоих ОУ написано 2 вольта во вход вообще идеальненько а так в принипе 7 вольт у этих 30 вольтовых ОУ не проблема

сам смотри что у тебя в твоих LM358 особенного. Ничего

Оригинальный усилитель “Ретро” своими руками

Оригинальный усилитель “Ретро” своими руками

Как то в один прекрасный момент меня наконец то достали хрипы, хрюканье и дикие искажения от не серьёзных компьютерных колонок.

Краткое описание усилителя и его характеристик:

Мощность усилителя 2х25W, сделан на микросхемах TDA 7265 – это основной усилок, TDA 1517 – это усилок для наушников 2х5W,это основные. Превосходства его конечно очевидны хотя бы уже в показателях выходной мощности. Но я его делал не только для ушей, подобные экземпляры которые есть в продаже не соответствуют моим запросам вообще. и в том числе по удобству эксплуатации. Например чтобы подключить наушники с толстым штекером Jack 6,3 мм это ваще целая эпопея с переходниками и прочей ерундой, не говоря о том что они не могут в полной мере с приличным качеством просто напросто такие наушники прокачать. Внешний вид у покупных изделий оставляет желать лучшего и такие коробочки хочется убрать под стол, чтобы их не видеть ни когда, где неудобно их включать, данный усилитель лишён этого недостатка, потому что он включается и выключается синхронно с компьютером. Вся подсветка отключается кнопкой на задней стенке дабы не мешать пользоваться компьютером в темноте, после очередного включения она автоматически включается опять. Кнопки на лицевой панели “СЕТЬ” и отключение и включение АС.

Индикатор хотелось сделать похожим на индикаторы знаменитых усилков моей молодости. Вдохновившись воспоминаниями о бурных временах, приступил к работе.

Стильный индикатор, который хотелось бы, не представлялось возможным приобрести. Было решено исполнить его самому, из специально купленных китайских тестеров. Из них извлечены миллиамперметры, красные стрелки перекрашены в чёрный цвет.

Шкала нарисована в программе Фронт Дизайнер, с последующей доработкой в Корел Драв, потому что первая фигово дружит с разными шрифтами, а нужно было написать поинтереснее.

Примерка индикаторов. Потом они убраны подальше до конечной сборки прибора (очень нежные детали, легко можно испортить).

Для управления спаян усилитель напряжения чтобы не было влияния на звуковой тракт и работа была корректной. Проверяем – всё зашибись, работает отлично. Схема найдена в сети от какого то совкового советского мафона, по моему Весна я не запоминал.

Вот и шкала, надпись mr. Kolesov – это моя фамилия от скромности не умру. да и хотелось какое то название сделать..копировать какие то бренды по моему глупо. А так необычно ну и друзей приколоть можно.

Регулятор конечно хотелось сделать классический, большой круглый,обязательно не кнопочный.. Чтобы при соприкосновении и вращении чувствовалось что маешь вещь, а не какое нибудь игрушечное китайское барахло. На энкодере регулировка у меня отпала сама собой, нужна была подсветка положения на ручке, а бесконечно вращать с проводом её не получится. Вообщем я не стал заморачиваться и решил сделать на переменном резисторе. В конце концов если начнёт шкрипеть его поменять 5 сек.
И так к вашему вниманию – очередной изврат..

Пошукав по дому наткнулся на тюбик с кремом. После переговоров с женой, она презентовала мне от него крышку для последующего растерзания.

По задумке планировалась подсветка на ручке для того чтобы можно было легко и быстро определить положение регулятора (особенно это актуально в темноте). Просверлено отверстие 1мм,позади в дальнейшем приделаю светик.

На эпоксидку садим светодиод,предварительно обклеив его фольгой (он очень яркий я не хотел чтобы он просвечивал насквозь стенки ручки), заодно вытекшие в отверстие излишки смолы образовали некий световод,подтёки шкурятся и поверзность совершенно гладкая,очень сложно угадать где отверстие, пока не зажгёшь светик.

Шкала сделана в программе Фронт Дизайнер а надпись и символы в Корел Драв. В дизайнере так не получится мало опций.

Напечатаная на глянцевой бумаге шкала помещена между 2мя листами органики, всё соединено для последующих этапов работ.

Получилось не плохо. Впринципе что хотел – всё получилось.

Опоры для сего изделия решено сделать в классическом стиле дизайна радиоаппаратуры – хромированные, но с небольшой изюминкой аля НЛО. У основания ножек планировалась голубая подсветка.

Делалось из того – что нашлось так же на балконе в куче хлама. Хромированная мебельная труба 25мм, органика 3мм (подогнал корефан), светики конечно ходил покупал + клей (суперклей и эпоксидную смолу).

Заготовки порезаны склеены и в них вклеены светики, неправильно для передачи светового потока, но об этом потом..

Слой органики круглой формы предусмотрен для того – чтобы потом при заливке не вытекла эпоксидка. Заготовка из трубы плотно одевается на основание.

Детали высохли. Произведена обработка.Лишнее оргстекло удалено,края аккуратно отшлифованы дабы не испортить хром на металлической части ножки.

Пробное включение светиков не впечатлило и было принято решение сделать рассеивающую линзу. Свет попадает на неё и рассеевается в разные стороны. На этом комбинированном фото виднен эффект рассеивания, сделанный простой манипуляцией сверлом.

В заключительном этапе были сделаны резиновые прокладки из велосипедной камеры. на прокладку наклеена алюминевая фольга с внутренней стороны, (для отражения света) всё склеено на прозрачный момент.

Выключателей и разъёмов минимум, только самое необходимое. Зачем усилку мощности лишние прибамбасы? Все настройки есть в звуковой карте компа.

Выключатель “Сеть”. Выключатель акустических систем, сигнал на наушники постоянный независимый от того включены колонки, или нет – это тоже часть задуманного плана. Сейчас не найдёшь усилителя с такой схемой, даже серьёзные рессиверы делают по принципу “воткнул наушники и нет сигнала на АС”, а раньше все усилки делались именно по такой схеме, как сделал я. Не знаю кому то может удобно и наоборот,но для меня такая схема распределения сигналов очень актуальна.

Отверстия под выключатели выбраны коронками по дереву. Так же коронкой большего диаметра выбрана юбка вокруг отверстия, для того чтобы подсветкой подчеркнуть выключатели (царапанная и необработанная поверхность органики приламляет свет).

Установлены так же разъёмы для наушников. Причём обязательно разных диаметров Jack 3,5 мм и Jack 6.3 мм чтобы потом не париться со всякими переходниками. С каким штекером есть наушники с таким и спокойно без заморочек втыкаешь.

Покраска сначала серебрянкой для равномерного рассеивания света и потом краской чтобы не подсвечивать всё что находится вокруг панельки.

4 светика и вот конечный результат, внутрь гнёзд для наушников тоже по светодиоду для общей картины.

Фактически вся электронная мелочь нашлась дома, специально покупались только микросхемы усилителей и выключатели с разъёмами для наушников. Платы делал и разрабатывал сам, кроме той – что для индикатора, эту я нашёл в сети. Так как у меня уже есть небольшой опыт в постройке электронных устройств, то для меня это не составило особого труда. Даже я бы сказал было интересно вспомнить молодость.

Смонтирован усилитель, микросхема TDA 7265 схема собрана но дашиту с небольшими доработками для своих нужд, лупит честных 2х25W не HI – END конечно но для компа чтобы ухи были довольны вполне достаточно, в конце концов если захочется чего посерьёзнее то в компе есть цифровой выход, и его можно сконектить с рессивером. Реле коммутирует АС (кнопка на панели только включает релюшку). Это не безосновательно обусловлено тем – что контакт у реле более надёжный,чем у переключателя. Это я знаю уже по своему опыту.

Для наушников сделан отдельный небольшой усилок 2х5W чуток великоват по мощности конечно, но зато на 100% прокачает любые наушники, прослушивание мощных больших наушников оставило положительные впечатления, микросхема нагревается на большой громкости достаточно сильно так что потом при конечной сборке я думаю наклеить небольшой радиатор от греха. Отдельный усилок я сделал потому что не хотел чтобы в звуковом тракте присутствовали ограничители типа резисторов и т.п. которые пришлось бы ставить если брать сигнал от основного усилителя. А тут сигнал сразу после усиления поступает на звукоизлучатели без ограничения, что положительно сказывается на качестве безусловно.

Набор деталей бля блока питания. Корпус от какого то принтера найденный к “полезных вещах” дома, трансформатор подогнал корефан ( кстати ему отдельное офигительное спасибо за такой элемент..транс не смотря на свои небольшие размеры при прозвонке показал неожиданные результаты : при 25V он стабильно без нагрева фигачил 10А. ) На фото также выделяется реле стартёра от автомобиля. Тоже найдено дома,им предпологается включать усилитель с помощью компьютера.Берём с компа 12V и вуаля..Это чтобы не париться каждый раз с включением и выключением усилка,он будет управляться с компа и работать синхронно с ним. Для обычной работы без компа поставлю на задней стенке выключатель который коротит контакты реле и исключает его из схемы.

С корпусом пришлось повозиться, но так как это лицо изделия то оно того стоило.

Плита ДСП найдена опять же в куче хлама на балконе, оставшаяся от какой то старой мебели и оставленная как вешь полезная и может пригодиться. что собственно и произошло.

Напилив детали по размерам, скрутил всё на саморезы. Стыки перед сборкой промазал клеем для надёжности.

Вырезал отверстия для установки элементов управления и индикации. Необработанные края смотрятся не очень. Ручным фрезером произведена обработка торцов. Обрабатывать пришлось в несколько заходов чтобы получить идеальную равномерность всех граней.

Для крепления задней стенки установлены бруски, большой отступ от края был сделан для того – чтобы скрыть радиатор охлажения и все элементы коммутации провода и т.п. За счёт этого усилитель можно поставить близко к стене.

Пройдены этапы шпатлёвки и покраски, шпатлевание произведено полимерной шпатлёвкой с добавлением клея ПВА для хорошего удержания на поверхности, грунт после каждого слоя конечно же. Покраска краской НЦ потом лакирование лаком НЦ. Последующая полировка покрытия полировочной пастой и финишной полиролью для кузова авто. В итоге получилать красивая полированная поверхность, которая получилась круче чем на рояле или пианино.