V oblastiach presnej distribúcie jednosmerného prúdu{0}}, ako sú skladovanie fotovoltaickej energie, nabíjačky elektrických vozidiel a dátové centrá, sú merače jednosmerného prúdu nepostrádateľnými „kontrolérmi energie“. Presnosť a stabilita týchto meračov závisí výlučne od jedného základného indikátora,-ako presne zachytávajú a merajú prúd pretekajúci obvodom.
Pre mnohých skúsených elektrotechnikov je „shunt“ veľmi známou metódou odberu vzoriek prúdu. S rýchlym vývojom technológií sa však jeden po druhom objavujú nové pojmy ako Hallove senzory, fluxgate senzory a dokonca aj TMR (tunel magnetoresistive).
Hallove senzory
Tieto senzory využívajú Hallove polovodičové prvky na meranie prúdu snímaním magnetického poľa generovaného okolo primárneho vodiča. Ide o veľmi populárnu-metódu bezkontaktného merania, ktorej najväčšou výhodou je vnútorná elektrická izolácia, ktorá eliminuje obavy z vysokého napätia priamo dopadajúceho na výstupný merací čip, čo vedie k mimoriadne vysokej bezpečnosti.
Snímač prúdu Fluxgate
Ide o techniku, ktorá využíva saturačné charakteristiky vysoko{0}}permeabilného železného jadra v striedavom magnetickom poli na nepriame meranie slabých magnetických polí.
Jeho vlastnosti sú veľmi odlišné: extrémne vysoká presnosť a minimálny teplotný posun, vďaka čomu sa často používa pri vysoko{0}}presnej detekcii jednosmerného prúdu, monitorovaní elektrickej izolácie a metrologickej kalibrácii. Medzi jeho nevýhody však patrí vysoká cena a relatívne nízka rýchlosť odozvy.
TMR senzory atď.
TMR je skratka pre Tunnel Magnetoresistance. Jednoducho povedané, je to vysoko presný magnetický snímač-založený na magnetoelektronike. Jeho jadrom je použitie nanometrovej sendvičovej štruktúry „feromagnetická vrstva/ne-magnetická izolačná vrstva/feromagnetická vrstva“ na dosiahnutie presnej konverzie magnetických signálov na elektrické signály prostredníctvom spinu elektrónov.
„Priekopa“ Shuntov: Prečo tieto technológie nedokážu otriasť svojou dominanciou?
Prečo je shunt, ktorý vyzerá ako medená tyč alebo rezistor, stále najbežnejším a najdôveryhodnejším shuntom na trhu vzhľadom na špičkovú{0}}technológiu a výkonné možnosti Hallovho efektu senzorov a fluxgate magnetov? Odpoveď spočíva v jeho štyroch základných výhodách:
Bezkonkurenčná presnosť a linearita merania
Bez ohľadu na to, ako sa periférne technológie vyvíjajú, fyzikálne zákony zostávajú najčestnejšie. Princíp činnosti skratu je mimoriadne čistý-Ohmov zákon. Keďže ide v podstate o presný mangánový-medený rezistor s extrémne nízkym teplotným koeficientom, jeho krivka zmeny odporu-prúdu je takmer dokonalá priamka, vykazuje výnimočnú linearitu a veľmi malé nelineárne chyby.
Naproti tomu Hallove prvky sú ovplyvnené magnetickým obvodom, čo vedie k miernym nelineárnym posunom, zatiaľ čo fluxgate magnety vykazujú hysterézu odozvy. Ako zdôraznili odborníci z odvetvia: ak je primárnym kritériom presnosť merania prúdu, potom je riešenie bočného odporu spárované s presným milivoltovým vysielačom vždy najlepšou voľbou.
Konečná nákladová-efektívnosť a vysoká spoľahlivosť
Zatiaľ čo snímače Hallovho efektu a fluxgate ponúkajú množstvo funkcií, vyžadujú zložité železné jadrá a cievky, ako aj sekundárne napájacie zdroje a zložité kompenzačné obvody. Najmä na trhu s meračmi jednosmerného prúdu môžu niektoré vysoko presné snímače s Hallovým efektom s uzavretou slučkou- stáť päť až desaťkrát drahšie ako bežné bočníkové odpory.
Na rozdiel od toho majú bočníky extrémne jednoduchú štruktúru, čisto pasívne zariadenia a fungujú spoľahlivo bez dodatočného napájania, vďaka čomu sú mimoriadne robustné a odolné. Na trhu-civilných meračov jednosmernej energie a nabíjacích staníc citlivom na náklady predstavuje nákladová-efektívnosť bočníkov významnú výhodu, ktorú musia prekonať aj zložité senzory.
Výkonný nad{0}}rozsah a ultra{1}}široká teplotná adaptabilita
V skutočných-priemyselných prostrediach okamžité prúdy často ďaleko presahujú menovité hodnoty. Shuntové jednotky v tomto smere preukazujú pozoruhodnú odolnosť. Napríklad vysoko presná bočná jednotka na trhu dokáže ľahko zvládnuť okamžité nárazové prúdy, ktoré sú desiatky krát vyššie, než je jeho menovitá hodnota, v celom rozsahu teplôt od -40 stupňov do +105 stupňov bez kompromisov v presnosti vzorkovania.
Naproti tomu snímače založené na magnetických princípoch sú veľmi náchylné na saturáciu jadra alebo vysokoteplotnú demagnetizáciu, keď je prúd príliš vysoký, čo vedie k skresleniu merania alebo dokonca k trvalému poškodeniu zariadenia.
Extrémne silná odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu
Zatiaľ čo senzory Hallovho javu a fluxgate magnetometra dosahujú elegantné bez{0}}kontaktné meranie, v prostrediach so silnými magnetickými poľami a vysoko-frekvenčným rušením (ako sú blízko{2}}invertory alebo vysokoprúdové prípojnice) môžu rozptylové magnetické polia ľahko preniknúť do detekčného signálu a spôsobiť nepredvídateľné chyby merania.
Naproti tomu bočné prevodníky sú čisto obvodové priame sériové vzorkovacie zariadenia. Sú lojálni iba k poklesu napätia na svojom vlastnom odpore a prakticky ich neovplyvňujú vonkajšie rozptylové elektromagnetické polia. Vďaka tomu sú obzvlášť spoľahlivé v skriniach s komplexnou elektromagnetickou kompatibilitou (EMC).