Что такое генератор тока?

Что такое генератор тока?

Генератор тока — это устройство, которое генерирует постоянный ток для электрических измерений, например, в электронном оборудовании.

Многие продукты продаются как генераторы напряжения-тока. Поскольку постоянный ток должен течь непрерывно, величина тока контролируется встроенным операционным усилителем или ИС опорного напряжения, так что постоянный ток может течь даже при изменении сопротивления нагрузки.

Некоторые генераторы тока можно использовать для измерения крупногабаритного электрооборудования путем подачи большого тока.

Применение датчиков тока

Датчики тока в основном используются в электрических цепях. Ниже приведены примеры применения датчиков тока:

1. Управление питанием

Ток контролируется и управляется в источниках питания и преобразователях мощности. В фотоэлектрических и ветровых системах генерации энергии датчики тока контролируют количество и характеристики генерируемого тока для обеспечения стабильного электроснабжения.

Они также используются для защиты цепей и оборудования от сверхтоков. В оборудовании электропитания и силовых цепях токи, превышающие номинальный ток, могут быть обнаружены датчиками тока для активации защитных цепей. Защита от сверхтоков важна для обеспечения безопасности от выхода оборудования из строя из-за коротких замыканий и т. д.

2. Управление аккумулятором

Используется в системах управления аккумулятором для контроля зарядного и разрядного тока аккумуляторов. Измеряя ток, можно оценить состояние аккумулятора и оценить оставшуюся емкость. Контроль аккумулятора с помощью датчиков тока важен в различных приложениях, таких как электромобили и мобильные устройства.

3. Управление двигателем

Датчики тока являются важными устройствами в управлении приводом двигателя. Они измеряют ток двигателя и передают его обратно в алгоритм управления для управления крутящим моментом и скоростью двигателя. Они широко используются в приводах, в основном инверторах.

Принцип генераторов тока

Принцип генератора тока заключается в том, что схема отрицательной обратной связи с использованием операционного усилителя и схемы опорного напряжения используется для настройки схемы генератора постоянного тока, которая не зависит от значения импеданса нагрузки, а значение тока, которое должно быть сгенерировано, определяется опорным напряжением (Ref voltage) и значением внутреннего сопротивления.

Схема, часто используемая для генерации постоянного тока, представляет собой схему, которая устанавливает виртуальное короткое замыкание, в которой на входном выводе операционного усилителя в схеме отрицательной обратной связи генерируется 0 В. Обычно существует два типа схем для установки виртуального короткого замыкания: всасывающего типа и разрядного типа.

1. Всасывающий тип

Всасывающий тип — это метод создания виртуального короткого замыкания путем подачи тока извне в цепь, которая генерирует постоянный ток, так что он всасывается в транзистор, а затем с помощью операционного усилителя и заземления.

2. Разрядный тип

Тип разряда — это метод создания виртуального короткого замыкания путем пропускания тока извне из цепи генератора тока в транзистор, чтобы он усиливался и разряжался с помощью транзистора.

В обоих случаях значение тока определяется значением, полученным путем деления опорного напряжения, приложенного к операционному усилителю, на внутреннее сопротивление, поэтому значение тока не зависит от сопротивления нагрузки, и его значение можно регулировать с помощью сопротивления.

Типы датчиков тока

Существуют различные типы датчиков тока в зависимости от принципа измерения. Ниже приведены примеры типов датчиков тока.

1. Датчик тока шунтового типа

Этот тип датчика тока измеряет значение тока путем последовательного подключения шунтового резистора к цепи, в которой протекает ток. Ток, протекающий через шунтовый резистор, рассчитывается по значению сопротивления и измеренному падению напряжения в соответствии с законом Ома. Ток можно измерить путем измерения напряжения на обоих концах шунтового резистора, сопротивление которого известно.

Тип шунтового резистора может измерять ток с высокой точностью. Кроме того, его простая структура позволяет производить его с низкой стоимостью. Они используются на платах и ​​в выпрямительных схемах для больших токов.

2. Датчик тока на эффекте Холла

Датчик тока на эффекте Холла использует элемент Холла для обнаружения тока. Элемент Холла размещается рядом с проводником, по которому течет ток, и напряжение Холла генерируется магнитным полем. Измеряя это напряжение Холла, обнаруживается ток.

Постоянный ток можно измерить бесконтактно. Этот тип датчика используется в переносных клещевых амперметрах для постоянного тока.

3. Датчик тока трансформаторного типа

Это датчик тока, который преобразует и измеряет переменный ток. Он состоит из проводника, который служит вторичной обмоткой и измеряет ток вторичной обмотки, который изменяется в зависимости от тока первичной обмотки. Это позволяет рассчитать переменный ток.

Благодаря низкой стоимости и высокой точности измерения он широко используется в промышленном оборудовании. Однако его недостатками являются большой вес и большая площадь использования.

Другая информация о генераторах тока

1. Генераторы тока и приборы

Стандартно используемые в области приборов аналоговые сигналы 4-20 мА и 1-5 В широко используются в качестве выходных сигналов датчиков (преобразователей) или в качестве управляющих сигналов для регуляторов, секвенсоров и т. д.

Например, в случае открытия клапана выходной сигнал измерителя степени открытия выглядит следующим образом:

• Открытие клапана 0%: 4 мА или 1 В
• Открытие клапана 100%: 20 мА или 5 В

Другими словами, 4 мА или 1 В выводится, когда измеренное значение равно 0, и 20 мА или 5 В выводится, когда измеренное значение равно 100. Стандартизируя и унифицируя сигналы, можно передавать сигналы между контрольно-измерительными приборами.

Причина вывода 4 мА, когда измеренное значение равно 0, заключается в том, чтобы определить, оборван ли провод. Другими словами, цель состоит в том, чтобы определить, течет ли ток 4 мА и показывает 0, или провод отключен и показывает 0. Широкоугольный индикатор предназначен для индикации 0 при 4 мА и меньше 0, когда провод отключен и ток не течет.

2. Подавление шума во время оценки измерительного оборудования

Когда сигналы отправляются в напряжении, происходит падение напряжения, вызывающее ошибки измерения.

Другой особенностью токовых сигналов является то, что если на входе другого измерительного устройства есть 1-5 В, его можно легко преобразовать в сигнал напряжения, вставив резистор 250 Ом. С другой стороны, недостатком является то, что он легко подвержен влиянию шума, что может привести к ошибкам в значениях измерений.

Эффективные меры по борьбе с шумом включают использование экранированных кабелей, установку шумовых фильтров и заземление для минимизации шумовых эффектов. Другой момент заключается в том, что если контур сформирован с сигналами 4-20 мА, то при отключении провода будет затронут весь контур. Это происходит потому, что это последовательная цепь. Одной из мер противодействия является использование изолятора.