سنسورهای جریان

سنسورهای جریان سطح جریان AC و/یا DC را اندازه گیری می کنند. سنسورهای موجود در این راهنمای انتخاب، جریان را اندازه گیری می کنند و نوعی خروجی را ارائه می دهند که مطابق با جریان اندازه گیری شده است. مهمترین تمایزی که هنگام انتخاب سنسور جریان وجود دارد این است که آیا جریان AC و/یا DC باید اندازه گیری شود. یکی دیگر از مشخصات مهمی که باید در نظر گرفت این است که آیا سنسور باید در یک راستا با مدار باشد یا اینکه با گیره شدن به دور سیم مورد اندازه گیری کار می کند.

نمایش تمام سازندگان سنسورهای جریان

گزینه های فناوری سنسور جریان

فناوری استفاده شده توسط سنسور فعلی مهم است زیرا سنسورهای مختلف می توانند ویژگی های متفاوتی برای کاربردهای مختلف داشته باشند. اکثر حسگرها به این دلیل کار می کنند که یک سیم حامل جریان یک میدان مغناطیسی تولید می کند. هنگامی که جریان مستقیماً در مدار اندازه گیری می شود از مقاومت های سنجش جریان استفاده می شود.

فن آوری های سنجش فعلی 

اثر هال - حسگرهای جلوه هال از یک هسته، دستگاه اثر هال و مدار تهویه سیگنال تشکیل شده است. این سنسور زمانی کار می کند که هادی جریان از یک هسته نفوذ پذیر مغناطیسی عبور کند که میدان مغناطیسی هادی را متمرکز می کند. دستگاه افکت هال که در داخل هسته نصب می شود، با میدان مغناطیسی متمرکز زاویه قائمه دارد و یک جریان ثابت (در یک صفحه) دستگاه هال را تحریک می کند. سپس دستگاه هال پر انرژی از هسته در معرض میدان مغناطیسی قرار می گیرد و اختلاف پتانسیل تولید می کند که می تواند اندازه گیری و به سیگنال های سطح فرآیند مانند 4-20 میلی آمپر یا یک بسته شدن تماسی تقویت شود.

القایی - سنسورهای القایی از سیم پیچی استفاده می کنند که سیم حامل جریان از آن عبور می کند. این باعث می شود که برق متناسب با جریان در سیم پیچ جریان یابد. این به دلیل میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان جاری است. سنسورهای القایی برای جریان AC استفاده می شوند. این سنسور دارای یک هسته سیم پیچی و یک تهویه کننده سیگنال است. هنگامی که هادی جریان از هسته عبور می کند، توسط میدان مغناطیسی هادی بزرگ می شود. از آنجایی که جریان AC دائماً در حال تغییر پتانسیل از منفی به مثبت (نرخ عمومی 50 تا 60 هرتز) و در نتیجه ایجاد میدان مغناطیسی در حال انبساط و فروپاشی است، جریانی در سیم پیچ ها القا می شود. جریان ثانویه به یک ولتاژ تبدیل شده و به فرآیند خروجی شرطی می شود. سیگنال هایی مانند 4-20 میلی آمپر یا بسته شدن تماس.

مقاومت مغناطیسی - اثر مغناطیسی خاصیت مواد خاصی برای تغییر مقدار مقاومت آن به عنوان تابعی از میدان مغناطیسی اعمال شده به آن است. اگر شار مغناطیسی اعمال نشود، جریان مستقیماً از صفحه عبور می کند. اگر شار مغناطیسی اعمال شود، نیروی لورنتس متناسب با چگالی شار مغناطیسی مسیر جریان را منحرف می کند. با منحرف شدن مسیر جریان، جریان برای مسافت طولانی تری از صفحه عبور می کند و باعث افزایش مقاومت می شود.

مشخصات سنسور جریان

سنسورهای جریان ورودی های جریان را دریافت می کنند و خروجی ها را ارائه می دهند

مشخصات عملکرد

مشخصات عملکرد نحوه تعامل و عملکرد سنسور جریان در محیط مورد نظر را توصیف می کند.

• محدوده اندازه گیری حداکثر جریانی است که سنسور قادر به اندازه گیری آن است.

• ولتاژ ورودی ولتاژ مورد نیاز برای کارکرد دستگاه است.

• محدوده فرکانس محدوده مقادیر فرکانس ورودی را که سنسور می تواند کار کند را توصیف می کند.

• زمان پاسخ فاصله بین اعمال یک تحریک ورودی و ظهور سیگنال خروجی مربوطه است.

• ولتاژ جداسازی حداکثر ولتاژی را که حسگر می تواند برای محافظت از دستگاه های متصل به آن تحمل کند، توصیف می کند. ولتاژ بالاتر از این مشخصات می تواند به سنسور آسیب برساند و اندازه گیری ها را نادرست کند.

• دقت نزدیکی مقدار اندازه گیری شده به مقدار واقعی را اندازه گیری می کند. سنسورهای فعلی باید به طور منظم کالیبره شوند تا از اندازه گیری های دقیق اطمینان حاصل شود.

• دمای عملیاتی محدوده دمایی را توصیف می کند که سنسور برای کار در آن طراحی شده است. قرار گرفتن در معرض دمای خارج از این محدوده می تواند به سنسور آسیب برساند.

نوع خروجی

نوع خروجی استفاده شده توسط سنسور جریان به کاربرد و محیط عملیاتی مورد نظر بستگی دارد.

• سیگنال های ولتاژ آنالوگ - خروجی سنسور یک سیگنال ولتاژ آنالوگ است.

• سطوح جریان آنالوگ - سنسور سیگنال های جریان آنالوگ را خروجی می دهد. ممکن است 4-20 میلی آمپر استاندارد باشد که برای انتقال سیگنال استفاده می شود.

• سوئیچ ها و سیگنال های صوتی - سنسور همچنین می تواند به یک سوئیچ یا زنگ صوتی متصل شود که سطح جریان را از طریق نویز یا تغییر فرآیند نشان می دهد.

• خروجی های فرکانس مدوله شده - سنسور جریان می تواند هر یک از خروجی های فرکانس ذکر شده در زیر را خروجی دهد.

  • امواج سینوسی

  • قطارهای پالس

  • مدولاسیون دامنه (AM)

  • مدولاسیون فرکانس (FM)

  • مدولاسیون عرض پالس (PWM)

برق مورد نیاز

• سنسورهای جریان خودکار نیازی به برق خارجی ندارند.

• دستگاه های DC به ولتاژ DC نیاز دارند.

• دستگاه های برق دار به ولتاژ AC نیاز دارند.

نصب و پیکربندی

چندین گزینه نصب یا نصب برای سنسورهای فعلی وجود دارد.

• نصب پایه پانل به گونه ای طراحی شده است که روی یک دیوار یا واحد مدولار نصب شود.

• SMD یک دستگاه نصب شده روی مدار است که از قطعات و تکنولوژی نصب سطحی مونتاژ شده است. سنسورهای جریان SMD مستقیماً به برد مدار متصل می شوند، بدون اینکه نیازی به قرار دادن سیم سیم ها از طریق سوراخ های روی برد باشد.

• گیره یا پیچ سنسور روی سطح گیره یا پیچ می شود. اینها بهترین کاربرد را برای کاربردهای خشن یا شدید برای جلوگیری از افتادن سنسور دارند.

• از طریق فناوری حفره (THT) قطعات را روی برد مدار چاپی با وارد کردن سرنخ‌های قطعه از طریق سوراخ‌های روی برد و سپس لحیم کردن سرنخ‌ها در محل در طرف مقابل برد نصب می‌کند.

• فناوری نصب سطحی (SMT) حسگرهای جریان را با لحیم کردن سرنخ‌ها یا پایانه‌های قطعات به سطح بالای برد به برد مدار چاپی (PCB) اضافه می‌کند.

• محصولات دستی قابل حمل هستند و نیازی به سخت افزار مخصوص نصب ندارند.

نوع حلقه

انواع حسگرها می توانند حلقه بسته باشند - به این معنی که باید به طور کامل سیم حامل جریان را احاطه کنند - یا حلقه باز در جایی که نیازی به ایجاد یک دایره کامل ندارند.

،

حسگر جریان حلقه باز در مقابل سنسور جریان حلقه بسته.

• سنسورهای حلقه باز معمولاً در برنامه های کاربردی با باتری استفاده می شوند. آنها نسبت به سنسورهای حلقه بسته به انرژی کمتری نیاز دارند و بهتر می توانند بارهای اضافه را تحمل کنند.

• سنسورهای جریان حلقه بسته نسبت به سنسورهای حلقه باز زمان پاسخ سریعتر و خطی بودن بهتر را ارائه می دهند. آنها همچنین صدای کمتری تولید می کنند که آنها را به انتخاب خوبی برای سوئیچینگ منبع تغذیه تبدیل می کند.

هر دو سنسور جریان حلقه باز و سنسور جریان حلقه بسته در محیط های خطرناک استفاده می شوند.

ویژگی ها

• نوک ایزوله به این معنی است که نوک فعال و اندازه گیری سنسور از نظر الکتریکی ایزوله شده است.

• سنسورهای جریان ولتاژ بالا برای کاربردهای ولتاژ بالا طراحی شده اند.

• تجهیزات ذاتاً ایمن به عنوان "تجهیزات و سیم کشی هایی که قادر به آزاد کردن انرژی الکتریکی یا حرارتی کافی در شرایط عادی یا غیرعادی برای ایجاد اشتعال یک مخلوط خطرناک جوی خاص در بیشترین غلظت قابل اشتعال آن نیستند" تعریف می شود. این امر با محدود کردن مقدار توان موجود برای تجهیزات الکتریکی در منطقه خطرناک به سطحی کمتر از حدی که گازها را مشتعل می کند به دست می آید.

برنامه های کاربردی

کاربردهای مختلفی برای سنسورهای فعلی وجود دارد. به عنوان مثال، برخی از دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری توان، تشخیص سیستم کنترل، اندازه‌گیری جریان جریان و کنترل بارهای پیچیده از موتورهای الکتریکی استفاده می‌شوند. برخی دیگر برای یکپارچه سازی شارژ و نظارت بر وضعیت باتری های قابل شارژ استفاده می شوند. حسگرهای جریان تخصصی، مانند آنهایی که در لوازم تجاری استفاده می شوند، اغلب دارای ویژگی های قطع ایمنی و سفرهای افزایشی هستند. سنسورهای جریان ولتاژ بالا نیز موجود است. سنسورهای جریان نصب شده روی PCB مزایای یک ردپای کوچک را با مزایای پردازش سیگنال ترکیب می کنند که می توان با استفاده از یک ریزپردازنده موجود به دست آورد.

استانداردها

حسگرهای فعلی که به‌عنوان تجهیزات ذاتاً ایمن (IS) شناسایی می‌شوند، دستگاه‌های کم مصرفی هستند که استانداردهای طراحی، نصب و نگهداری را که توسط انجمن ابزار دقیق، سیستم‌ها و اتوماسیون (ISA) تعیین شده‌اند، برآورده می‌کنند. سایر سنسورهای فعلی عبارتند از:

علامت CSA - محصولاتی که دارای علامت CSA هستند توسط انجمن استانداردهای کانادا (CSA) آزمایش شده اند و استانداردهای قابل اجرا برای ایمنی و/یا عملکرد را برآورده می کنند. این استانداردها توسط سازمان‌هایی مانند مؤسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI)، آزمایشگاه‌های Underwriters (UL) و CSA International نوشته و مدیریت می‌شوند. علائم CSA ممکن است به تنهایی یا همراه با نشانگر ظاهر شوند. علامت‌های CSA که به تنهایی ظاهر می‌شوند با محصولاتی که عمدتاً برای بازار کانادا گواهی شده‌اند، مطابق با استانداردهای قابل اجرا کانادا استفاده می‌شوند. علامت‌های CSA که با نشانگرهای "C" و "US" یا "NRTL/C" ظاهر می‌شوند، برای محصولات دارای گواهینامه برای بازارهای ایالات متحده و کانادا، مطابق با استانداردهای ایالات متحده و کانادا استفاده می‌شوند.

RoHS - محدودیت مواد خطرناک (RoHS) یک دستورالعمل اتحادیه اروپا (EU) است که تمام تولیدکنندگان تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی فروخته شده در اروپا را ملزم می کند نشان دهند که محصولاتشان فقط حاوی حداقل سطوح مواد خطرناک زیر است: سرب، جیوه، کادمیوم، کروم شش ظرفیتی، بی فنیل پلی برومینه و دی فنیل اتر پلی برومینه. RoHS در 1 ژوئیه 2006 اجرایی شد.

Underwriters Laboratories - Underwriters Laboratories (UL) یک سازمان غیرانتفاعی است که قطعات، سیستم ها و مواد را مطابق با استانداردهای منتشر شده خود برای ایمنی آزمایش می کند. محصولاتی که تاییدیه UL را دریافت می کنند دارای علامت UL هستند.

منبع

globalspec