Jak działa bocznik?
Bocznik jest niskoomowym rezystorem, który może być użyty do pomiaru prądu. Boczniki są zawsze stosowane, gdy mierzony prąd przekracza zakres urządzenia pomiarowego. Bocznik jest wtedy podłączony równolegle do urządzenia pomiarowego. Cały prąd przepływa przez bocznik i generuje spadek napięcia, który jest następnie mierzony. Wykorzystując prawo Ohma i znaną rezystancję, pomiar ten można następnie wykorzystać do obliczenia prądu (I = V/R). Aby utrzymać straty mocy – a tym samym wytwarzanie ciepła – na minimalnym poziomie, boczniki muszą mieć bardzo niską wartość rezystancji mierzoną w miliamperach.
Boczniki nadają się w zasadzie do każdego rodzaju pomiaru prądu – czy to prądu stałego czy zmiennego.
Zalety boczników do pomiaru prądu:
- Błędy mogą być szybko wykrywane i eliminowane, co czyni boczniki szczególnie interesującymi w zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem, gdzie usterki muszą być wykrywane.
- Dostarczają one również precyzyjnych wyników pomiarów, umożliwiając na przykład efektywne sterowanie napędami lub monitorowanie systemów zarządzania bateriami.
- Boczniki oferują doskonały stosunek jakości do ceny.
Jakie boczniki istnieją i które nadają się do pomiaru prądu?
Boczniki są dostępne w wersji z folią metalową i w pełni metalowej.
Wady i zalety rezystorów z metalową folią:
Pro: Są zauważalnie tańsze
Kontra: Ich współczynnik temperaturowy jest gorszy od boczników w pełni metalowych
Kontra: Pomiary prądu są nieco zniekształcone przez charakter konstrukcji, dlatego są one opcją tylko wtedy, gdy indukcja nie jest czynnikiem. W przypadku rezystorów z folii metalowej (shunts), pasta jest nakładana na podłoże ceramiczne i dopasowywana do pożądanej wartości za pomocą laserowego przycinania. Tworzy to niejednorodną strukturę, która powoduje indukcyjność szeregową oprócz istniejącej indukcyjności pasożytniczej. W rezultacie, prawo Ohma w swojej podstawowej formie nie ma już zastosowania, co zniekształca wynik pomiaru prądu. Wzór na spadek napięcia na boczniku w tym przypadku to: U = I x R – L(di/dt).
Wady i zalety boczników pełno metalowych:
Kontra: Są droższe niż shunty z folii metalowej.
Pro: Zapewniają spójne, niezniekształcone pomiary. Ponieważ pełne boczniki metalowe są wykonane z jednorodnego elementu rezystorowego, nie ma dodatkowej indukcyjności, co czyni je idealnymi do zastosowań wymagających wysokiej precyzji, takich jak inżynieria medyczna lub precyzyjne urządzenia pomiarowe.
Pro: Oferują wysoką precyzję pomiaru i odporność na szok termiczny.
Pro: Mogą pracować z mocą do 7W w temperaturach maksymalnych 275°C.
Pro: Są dostępne w różnych formach konstrukcyjnych, w tym formach znacznie większych od standardowych rezystorów chipowych, z TC znacznie poniżej 100ppm/K i wartościami rezystancji tak małymi, że mierzalnymi w jednocyfrowych miliamperach.
Która wartość rezystancji jest idealna do pomiaru prądu?
Idealna wartość rezystancji dla boczników w pełni metalowych może być określona stosunkowo łatwo: Najniższe napięcie pomiarowe, które nadal pozwala uzyskać wystarczająco dokładne wyniki, dzieli się przez najniższą wartość prądu w zakresie pomiarowym.
Boczniki czteroprzewodowe
Odmianą bocznika pełno-metalowego jest bocznik czteroprzewodowy, w którym prąd przepływa przez dwa zaciski, podczas gdy napięcie jest mierzone na pozostałych dwóch. Spadek napięcia na rezystorach może być wyznaczony przy użyciu wewnętrznych zacisków Kelvina, co pozwala na wyeliminowanie błędów pomiarowych.
Czteroprzewodowe boczniki są używane w dwóch scenariuszach:
1. Gdy rezystancja linii i styków jest stosunkowo wysoka i w stosunku do mierzonej rezystancji nie jest pomijalna.
2. gdy wartość rezystancji jest mniejsza niż 10 mR, ponieważ wartości rezystancji przewodników są również mierzalne w miliomach i muszą być uwzględnione.
Istnieje trend w kierunku mniejszych rozmiarów przy wyższych poziomach mocy; coraz częściej poszukiwane są również wersje dostosowane pod względem geometrii zacisków i formy bocznika. To, czy są one preferowane w stosunku do standardowych boczników, zależy od zastosowania.
Wskazówka: Przeprowadź testy, aby sprawdzić, który bocznik najlepiej pasuje do danej aplikacji! Ponieważ rezystory bocznikowe są stosunkowo drogie w porównaniu do innych technologii rezystorowych, są one już dostępne w małych seriach i próbkach testowych.
Znajdź komponenty na www.rutronik24.com.