Безконтактное измерение постоянного тока в автомобиле

mg-ug · 04.05.2008, 23:59

Коллеги, я инженер-автоэлектрик. Два года назад при ознакомлении с портативным диагностическим комплексом Bosch KTS650, я узнал о безконтактном измерении ПОСТОЯННОГО тока с помощью токовых клещей.
Токовые клещи для переменного тока обычное явление, но для постоянного ...
Возникло желание повторить конструкцию. Но ... неясны основы. Как? Периодические поиски возможных конструктивных и схемных решений не принесли за два года никаких результатов.
Может у кого-либо из Вас есть дельные мысли?
Буду благодарен за подсказку.

С уважением

Gordey · 05.05.2008, 00:14

При прохождении постоянного тока через провод вокруг провода возникает постоянное магнитное поле, для регистрации которого можно использовать датчик Холла или другой подходящий. По напряженности магнитного поля и расстоянию до провода вычисляем ток, проходящий через провод.

mg-ug · 05.05.2008, 10:17

Это понятно - основы физики, сам физфак закончил ... .
Более интересно, чем практически можно измерить величину напряженности магнитного поля?
Дополнительные данные: ток 0,1 - 700 Ампер; расстояние от проводника с током до возможного расположения датчика (1-1,5)х10 в -2 степени метра.
(кстати, как правильно определять расстояние: от поверхности проводника или от его воображаемого геометрического центра?)

С уважением

ALEX__A · 08.05.2008, 21:06

Сообщение от mg-ug

Это понятно - основы физики, сам физфак закончил ... .
Более интересно, чем практически можно измерить величину напряженности магнитного поля?
Дополнительные данные: ток 0,1 - 700 Ампер; расстояние от проводника с током до возможного расположения датчика (1-1,5)х10 в -2 степени метра.
(кстати, как правильно определять расстояние: от поверхности проводника или от его воображаемого геометрического центра?)

С уважением

Ознакомтесь с отечественным датчиком ДХК-0.5, а также с широко представленными на рынке различными датчиками тока в том числе и с цифровым выходом. Для определения применимости того или иного датчика Вам нужно расчитать уровень напряженности магнитного поля создаваемого проводником с током. Расстояния измеряют от геометрического центра проводника, впрочем при широкораспостраненных диаметрах проводников обычно им пренебрегают. Верояно Вам придется использовать несколько датчиков с целью получения необходимой разрешающей способности.

При создании подобного устройства первоначально Вам следует произвести калибровку созданного датчика с помощью эталонного амперметра.

С уважением, Алексей.

zayakin · 08.05.2008, 23:46

я узнал о безконтактном измерении ПОСТОЯННОГО тока с помощью токовых клещей. Токовые клещи для переменного тока обычное явление, но для постоянного ...

Всё очень элементарно:-В измерительные токовые клещи подаётся переменный ток, при измерении постоянного тока тот воздействует на магнитопровод клещей, в результате сдвигая ось намагничивания переменного тока с оси симметрии, при этом величина проходящего переменного тока меняется, схема высчитывает величину изменения переменного тока и вычисляет по ней ток постоянный. Принцип магнитного усилителя.

tauP10 · 09.05.2008, 00:46

Токовые клещи для постоянного тока делаются на основе кольцеобразного магнитопровода с зазором, в который помещают микросхему с датчиком Холла. Никакой подмес переменки при этом не требуется. Маленьких микросхем хватает.

При измерении этот магнитопровод надевается на проводник с током а микросхема делает свое дело. При этом становится почти не важно расположение проводника внутри магнитопровода токовых клещей. Калибровка клещей необходима.

Samodelkin2001 · 09.05.2008, 10:09

Кольцевая катушка с зазором в который вставлен датчик холла - это правильно, и это классика.
Но сейчас доступны миниатюрные интегральные датчики тока CSA-1V. Сам пользуюсь такими. Очень удобно. Позволяют дистанционно измерять ток до 1000 Ампер.

mikaleus · 09.05.2008, 14:25

По поводу подмешивания переменной составляющей к постоянной в магнитопроводе - так это классический принцип феррозондов. Так как они расчитаны на измерение напряженности магнитного поля, то, во-первых, делаются не кольцевыми, прямой сердечник с заостренным зазором - напряженность измеряется возле зазора, во-вторых, материал феррозонда, обычно пермаллой, вводят в насыщение, по четным гармоникам (например по 2-й) тока подмагничивания судят о напряженности магнитного поля. Метод очень точный (линейность преобразования), чувствительный (магнитное поле Земли не просто чувствует, но позволяет измерять отклонения от нормы), но ОЧЕНЬ ДОРОГОЙ. Изготовить феррозонд - это связываться с отжигом пермаллоя - задача технологически сложная, с большим процентом брака.
В кольцевом ферритовом магнитопроводе можно довести магнитное поле тока подмагничивания до необходимой кондиции (материал сердечника до насыщения) - напряженность поля до 1.3 кА/м для материала класса 1000НМ. Зависимость работы от конкретного сердечника, температуры (при питании от источника тока) незначительная, но мощность потребления от источника питания значительная. И ещё, проблема воздействия на измеряемую цепь.
Датчики Холла - могут иметь значительную нелинейность при хорошей чувствительности, сдвиг уровня и температурную зависимость, так в основном с этим требуется бороться - методы разные. Борются достаточно успешно. Чувствительность метода хуже чем у феррозонда, у некоторых датчиков Холла есть гистерезисная зависимость. Но данный метод проще чем все другие.
Кроме того, это касается общих методов, использующих разрывные магнитопроводы - любая щель приводит к появлению чувствительности к положению объекта внутри магнитопровода, даже теоретически, (у замкнутого магнитопровода такой зависимости теоретически нет - практически зависит от равномерности намотки провода) и чувствительности к наводкам от посторонних полей.
Без понимания, зачем это нужно измерять - а именно диапазон значений сил токов, погрешность измерения, допустимые, температурные погрешности, потребления по цепи питания, а также (в последнее время главные факторы) стоимость проекта, зависимость от поставщиков, возможностей производства и желания что-то делать, трудно сказать "делай так, так и так - получишь наилучший результат".
У BOSH ИМХО, скорее всего, реализован на датчиках Холла - немцы полюбляют их использовать в своих аппаратах. Да CSA-1V - это сенсор на основе датчика Холла.

kt312 · 10.05.2008, 20:19

Еще идея-использовать компенсационный метод измерения. На магнитопроводе с зазором наматывается компенсационная обмотка (например 100 витков), в зазор вводим датчик магнитного поля. Электрическая схема (диф усилитель) подает ток в компенсационную обмотку для компенсации магнитного поля в зазоре до нуля. Измеряем ток в обмотке (в нашем случае в 100 раз меньше измеряемого) любым доступным амперметром. Провести калибровку (установку нуля) можно непосредственно перед измерением. Судя по заданию-высокая точность для автоэлектрика не требуется, так что есть возможность отказаться от калибровки измерителя (особенно в области больших токов, что может оказаться затруднительным). Идея чисто теоретическая, т.к. подобным вопросом никогда не занимался

. А необходимость иметь достаточно мощный источник питания в автомастерской думаю не будет большой проблемой.

ilk · 11.05.2008, 07:17

Датчики тока с обратной связью по сигналу датчика Холла выпускает, например, www.tvelem.ru