Für eines der Projekte, an denen ich arbeite, muss ich eine Gleichstromleitung auf Rückstrom überwachen; Die Lösung muss ein 24-V-Signal ausgeben, wenn etwa 10 A oder mehr Strom rückwärts durch die Leitung fließen (der Vorwärtsstrom kann ignoriert werden), aber die Leitung kann bis zu 400 A in beide Richtungen führen.
Das Hauptproblem scheint zu sein, dass bei jeder Lösung, beispielsweise einem Shunt-Widerstand mit einer an das Gate eines MOSFET angeschlossenen Erfassungsleitung, alles, was einen funktionsfähigen Ausgang mit 10 A durch die Leitung liefert, bei 400 A braten würde, während alles, was funktioniert, bei 400 A braten würde 400 A würden bei 10 eine nahezu vernachlässigbare Leistung ergeben. Wie misst man im Allgemeinen normalerweise etwas, das viel höher als der Zielmesswert sein könnte?
Für diese spezielle Anwendung würden wir gerne etwas von der Stange verwenden, aber die allgemeine Frage ist etwas, das praktisch zu wissen scheint.
10 A sind 2,5 % von 400 A, was mehr als „nahezu vernachlässigbar“ ist. Ein Shunt mit angemessenem Verlust bei 400 A hat jedoch eine sehr niedrige Ausgangsspannung. Die Antwort ist die Verwendung eines Operationsverstärkers mit geringer Drift, um die Spannung ausreichend zu verstärken, um ein Schaltgerät anzusteuern.
Nehmen wir an, Sie können einen Shunt-Verlust von 4 Watt akzeptieren. Bei 400 A entspricht das 10 mV, bei einem Shunt-Widerstand von 0,01 / 400 = 0,025 mΩ. 10 A würden dann 10 * 0,025 = 0,25 mV oder 250 μV ergeben. Der AD8551 ist ein Beispiel für einen sogenannten „Zero-Drift“-Operationsverstärker mit einer Offset-Spannung von 1 μV und einer Drift von 0,005 μV/°C. Dies könnte theoretisch diese 10 A mit einer Genauigkeit von 0,4 % messen.
Eine andere Alternative, die keinen Shunt benötigt, ist ein Halleffekt-Stromwandler. Der HT500M ist ein Beispiel, das Closed-Loop-Sensorik für größere Genauigkeit verwendet. Er hat einen Ausgangsstrom von 200 mA bei 400 A und einen Offsetstrom von +-200 μA. Bei 10 A wäre der Ausgang 5 mA +-0,2 mA = +-4 % - 10-mal schlechter als der Strom-Shunt, aber mit dem Vorteil der berührungslosen Erfassung.