Датчик струму: принцип дії та сфера застосування

Багато пристроїв, що працюють в електричних ланцюгах, вимагають проведень точних вимірювань в режимі реального часу. Від точності цих вимірів залежить багато чого: якість процесів регулювання в схемах управління, надійна робота захисту, калькуляція при підрахунку споживаної потужності в електроустановках і т.д. Зазвичай для таких вимірів використовують спеціальні прилади, які входять до складу основної схеми. Наприклад, датчик струму широко використовується при роботі багатьох пристроїв. Він може бути реалізований на самих різних елементах, залежно від того чи іншого схемного рішення. Залишається незмінним тільки сам принцип його роботи - відповідно до закладеного в нього коефіцієнтом він перетворює сигнал з вимірювального трансформатора або іншого пристрою в сигнал напруги, який узгоджений з іншою частиною схеми.

Розрізняють датчик струму, який розроблений для роботи в колах змінного і, відповідно, постійної напруги. Як приклад можна розглянути роботу кожного з них. Для змінної напруги в якості вимірювального елемента зазвичай використовується трансформатор струму. Це безконтактний прилад, який стежить за станом контрольованої силового ланцюга. Сигнал з нього і надходить у датчик струму, мета якого - масштабувати отриманий сигнал зі схемою управління.

Дещо інша справа, якщо ми маємо справу з постійним або повільно мінливих в часі параметром. Вищеописаний трансформатор в такій схемі працювати не буде, так як на його виході ми зможемо отримати тільки динаміку вимірюваного параметра. Зазвичай в таких схемах використовується спеціальний шунт, з підвищеним по відношенню до іншої частини електричного кола опором. Він монтується безпосередньо в лінію. У цьому випадку знімається падіння напруга на цій ділянці, яке і буде віддаватися в датчик постійного струму. Так як вхідні кола в такій схемі знаходяться під високим потенціалом, то такий датчик виконує відразу декілька функцій. Він гальванически розділяє силову і вимірювальні ланцюги і одночасно масштабує отриманий сигнал.

Типова схема, за якою працює такий датчик струму, складається з генератора імпульсів високої частоти, розділового ключа і трансформатора. Вступник вимірювальний сигнал перетвориться за допомогою генератора та розподільчого ключа, зібраного зазвичай на польовому транзисторі. Змінна напруга, перетворене таким чином, передається в розділовий трансформатор. Після цього воно фільтрується і посилюється залежно від коефіцієнта, закладеного при проектуванні.

Дещо інший принцип роботи закладений в так званий датчик струму Холла. Він вимірює напруженість магнітного поля, яке виникає з причини протікання струму в провіднику, і перетворює його у вихідний сигнал по напрузі. Особливістю його роботи є те, що він універсальний і здатний нормально функціонувати в будь-яких ланцюгах. Такі датчики компактні і володіють хорошими експлуатаційними характеристиками.