Jak funguje bočník?
Blok je nízkoohmový rezistor, který lze použít k měření proudu. Bočníky se používají vždy, když měřený proud přesahuje rozsah měřicího přístroje. Bočník se pak připojuje paralelně k měřicímu přístroji. Celý proud protéká bočníkem a vytváří úbytek napětí, který se pak měří. Pomocí Ohmova zákona a známého odporu lze pak toto měření použít k výpočtu proudu (I = V/R). Aby byly ztráty výkonu – a tím i vznik tepla – minimální, musí mít bočníky velmi nízkou hodnotu odporu měřitelnou v miliohmech.
Šunty jsou v podstatě vhodné pro jakýkoli typ měření proudu – ať už stejnosměrného, nebo střídavého.
Výhody bočníků pro měření proudu:
- Závady lze rychle odhalit a odstranit, takže bočníky jsou zajímavé zejména pro bezpečnostní aplikace, kde je třeba odhalit závady.
- Také poskytují přesné výsledky měření, které umožňují například efektivní řízení pohonů nebo monitorování systémů řízení baterií.
- Bočníky nabízejí vynikající poměr ceny a výkonu.
Které bočníky existují a které jsou vhodné pro měření proudu?
Bočníky jsou k dispozici v provedení s kovovou fólií a v celokovovém provedení.
Výhody a nevýhody kovových filmových rezistorů:
Pro: Jsou znatelně levnější
Pro: Jejich teplotní koeficient je horší než u celokovových bočníků
Contra: Měření proudu je mírně zkresleno povahou konstrukce, a proto přicházejí v úvahu pouze tehdy, když nehraje roli indukce. U kovových filmových rezistorů (bočníků) je pasta nanesena na keramický substrát a upravena na požadovanou hodnotu pomocí laserového ořezávání. Tím se vytvoří nehomogenní struktura, která kromě stávající parazitní indukčnosti způsobuje sériovou indukčnost. V důsledku toho přestává platit Ohmův zákon ve své základní podobě, což zkresluje výsledek měření proudu. Vzorec pro úbytek napětí na bočníku je v tomto případě následující: U = I x R – L(di/dt).
Výhody a nevýhody celokovových bočníků:
Kontra: Jsou dražší než kovové filmové bočníky.
Pro: Poskytují konzistentní, nezkreslené měření. Protože jsou celokovové bočníky vyrobeny z homogenního odporového prvku, nemají žádnou dodatečnou indukčnost, což je činí ideálními pro vysoce přesné aplikace, jako je lékařská technika nebo přesná měřicí zařízení.
Pro: Nabízejí vysokou přesnost měření a odolnost vůči tepelným šokům.
Pro: Mohou být provozovány při příkonu až 7 W a maximální teplotě 275 °C.
Pro: Jsou k dispozici v různých konstrukčních formách, včetně forem, které jsou mnohem větší než standardní čipové rezistory, s TC hluboko pod 100 ppm/K a hodnotami odporu tak nízkými, že jsou měřitelné v jednociferných miliohmech.
Která hodnota odporu je ideální pro měření proudu?
Ideální hodnotu odporu pro celokovové bočníky lze určit poměrně snadno: Nejnižší měřicí napětí, při kterém se ještě dosahuje dostatečně přesných výsledků, se vydělí nejnižší hodnotou proudu v měřicím rozsahu.
Čtyřvodičové bočníky
Variantou celokovového bočníku je čtyřvodičový bočník, u kterého proud protéká dvěma ze svorek, zatímco napětí se měří na dalších dvou. Úbytek napětí na rezistorech lze určit pomocí vnitřních Kelvinových svorek, což umožňuje eliminovat výsledné chyby měření.
Čtyřvodičové bočníky se používají ve dvou případech:
1. Tam, kde odpor vedení a kontaktů je relativně vysoký a vzhledem k měřenému odporu není zanedbatelný.
2. Tam, kde je hodnota odporu menší než 10mR, protože hodnoty odporu vodičů jsou rovněž měřitelné v miliohmech, a proto musí být zahrnuty.
Existuje trend směrem k menším rozměrům s vyššími výkony; stále více jsou také vyhledávány verze přizpůsobené z hlediska geometrie svorek a tvaru bočníku. Zda jsou vhodnější než standardní bočníky, závisí na aplikaci.
Tip: Proveďte testy, abyste zjistili, který bočník nejlépe vyhovuje dané aplikaci! Protože jsou bočníky ve srovnání s jinými rezistorovými technologiemi relativně drahé, jsou již k dispozici v malých sériích a zkušebních vzorcích.
Součástky najdete na www.rutronik24.com.