Датчики тока и напряжения в электропроекте
Оптимально, если проектирование энергоснабжения деревянного дома предусматривает установку датчиков тока и напряжения. Преимуществом датчиков, использующих эффект Холла, является возможность измерения постоянных токов и напряжений. Наиболее целесообразно для измерения переменных токов и напряжений применение трансформаторов тока и напряжения с электронной схемой обработки сигналов, удобной для пользователя. Трансформатор преобразует напряжение во всем диапазоне с одинаковой погрешностью, будь то сотни вольт или единицы микровольт. Мощность сигнала трансформатора минимально возможно выполнимого размера на несколько порядков больше мощности сигнала датчика Холла. Это позволяет реализовать датчики напряжения с входным током 1 мА и датчики тока со шкалой 0,5 А и погрешностью 0,1.0,5%.
При измерении переменных токов и напряжений датчиками на основе эффекта Холла можно существенно уменьшить погрешность, отсекая постоянную составляющую конденсатором, но это еще больше усложняет датчик, поэтому подобный метод нецелесообразен.
В предложенном датчике напряжения с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов вместо трансформатора напряжения используют трансформатор тока с добавочным сопротивлением.
Добавочное сопротивление состоит из трех резисторов R1-R3 и определяет входной ток датчика. Резистор R1 прецизионный с погрешностью 0,5%, резисторы R2, R3 служат для подбора величины добавочного сопротивления, подбор осуществляется закорачиванием резисторов R2, R3.
Максимальная мощность, рассеиваемая резисторами R1-R3, составляет не более 0,25 Вт. Основная погрешность определяется точностью подбора резисторов R1-R3. Дополнительная погрешность определяется ТКС резисторов R1-R3.
Сигнал с вторичной обмотки 3 трансформатора Т1 поступает на вход операционного усилителя А1. Для устранения остаточной намагниченности сердечника и улучшения частотной характеристики усилитель охвачен отрицательной обратной связью по магнитному потоку. Выходной сигнал А1 создает выходной ток в обмотке 2, создающий в сердечнике магнитный поток равный по величине и противоположный по направлению магнитному потоку, создаваемому входным током.
Датчик имеет токовый выход (выходной ток не зависит от сопротивления нагрузки):
1вых=1вх х W1 / W3,
где W1 — количество витков обмотки 1, W3 — количество витков обмотки 3.
Сердечник трансформатора набран из Г-образных пластин и имеет габариты 30x22x5 мм (5 мм — толщина набора). Обмотки 1, 2 содержат по 2000 витков проводом ПЭВ-0,1, обмотка 3 содержит 400 витков проводом.
Технические характеристики:
Входное напряжение 0…250 В
Входной ток (при напряжении 250 В) 1 мА
Выходной ток (при напряжении 250 В) 5 мА
Сопротивление нагрузки 0…1 кОм
Погрешность от измеряемого значения
в диапазоне измерений от 25 В до 250 В не более 0,1%
Напряжение питания ±15 В
При проектировании электроснабжения коттеджа или дачи мне часто доводится предусматривать установку электродвигателей, например, в водоснабжающих и вентиляционных коммуникациях.