Trong-các lĩnh vực phân phối điện DC có độ chính xác cao như bộ lưu trữ năng lượng quang điện, cột sạc xe điện và trung tâm dữ liệu, đồng hồ đo điện DC là "trạm canh điện" không thể thiếu. Độ chính xác và độ ổn định của các đồng hồ đo này phụ thuộc hoàn toàn vào một chỉ báo cốt lõi-mức độ chính xác mà chúng nắm bắt và đo dòng điện chạy qua mạch.
Đối với nhiều kỹ sư điện kỳ cựu, "shunt" là phương pháp lấy mẫu dòng điện rất quen thuộc. Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các thuật ngữ mới như cảm biến hiệu ứng Hall, cảm biến cổng thông lượng và thậm chí cả TMR (từ điện trở đường hầm) lần lượt xuất hiện.
Cảm biến hiệu ứng Hall
Những cảm biến này sử dụng các phần tử bán dẫn Hall để đo dòng điện bằng cách cảm nhận từ trường được tạo ra xung quanh dây dẫn chính. Đây là phương pháp đo không tiếp xúc-rất phổ biến, ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là khả năng cách điện vốn có, loại bỏ những lo ngại về điện áp cao tác động trực tiếp đến chip đo sáng xuôi dòng, mang lại độ an toàn cực cao.
Cảm biến dòng điện Fluxgate
Đây là kỹ thuật sử dụng đặc tính bão hòa của lõi sắt có độ thấm cao-trong từ trường xen kẽ để đo gián tiếp từ trường yếu.
Đặc điểm của nó rất khác biệt: độ chính xác cực cao và độ lệch nhiệt độ tối thiểu, khiến nó thường được sử dụng trong-việc phát hiện DC có độ chính xác cao, giám sát cách điện và hiệu chuẩn đo lường. Tuy nhiên, nhược điểm của nó bao gồm chi phí cao và tốc độ phản hồi tương đối chậm.
Cảm biến TMR, v.v.
TMR là viết tắt của Đường hầm từ điện trở. Nói một cách đơn giản, đó là một cảm biến từ-có độ chính xác cao dựa trên từ điện tử. Cốt lõi của nó là việc sử dụng cấu trúc bánh sandwich có kích thước nano của "lớp sắt từ/lớp cách điện không từ tính/lớp sắt từ" để đạt được sự chuyển đổi chính xác tín hiệu từ tính thành tín hiệu điện thông qua spin electron.
"Moat" của Shunts: Tại sao những công nghệ này không thể làm lung lay sự thống trị của nó?
Với-công nghệ cao và khả năng mạnh mẽ của cảm biến hiệu ứng Hall và nam châm cổng thông lượng, tại sao shunt trông giống như một thanh đồng hoặc điện trở vẫn là shunt phổ biến và đáng tin cậy nhất trên thị trường? Câu trả lời nằm ở bốn ưu điểm cốt lõi của nó:
Độ chính xác và độ tuyến tính của phép đo vô song
Bất kể công nghệ ngoại vi phát triển như thế nào, các định luật vật lý vẫn trung thực nhất. Nguyên lý hoạt động của shunt là-Định luật Ohm cực kỳ thuần túy. Vì về cơ bản nó là một điện trở đồng mangan-có độ chính xác cao với hệ số nhiệt độ cực thấp nên đường cong thay đổi dòng điện trở-của nó gần như là một đường thẳng hoàn hảo, thể hiện tính tuyến tính đặc biệt và sai số phi tuyến rất nhỏ.
Ngược lại, các phần tử Hall bị ảnh hưởng bởi mạch từ, dẫn đến độ lệch phi tuyến nhỏ, trong khi nam châm từ thông biểu hiện độ trễ phản ứng. Như các chuyên gia trong ngành đã chỉ ra: nếu độ chính xác của phép đo dòng điện là tiêu chí hàng đầu thì giải pháp điện trở shunt kết hợp với máy phát milivolt chính xác luôn là lựa chọn tốt nhất.
Chi phí tối đa-Hiệu quả và độ tin cậy cao
Mặc dù cảm biến hiệu ứng Hall và cổng thông lượng cung cấp nhiều chức năng nhưng chúng yêu cầu lõi và cuộn dây sắt phức tạp, cũng như nguồn điện thứ cấp và mạch bù phức tạp. Đặc biệt là trong thị trường đồng hồ đo năng lượng DC, một số cảm biến hiệu ứng Hall vòng kín-có độ chính xác cao-có thể đắt hơn từ 5 đến 10 lần so với điện trở shunt thông thường.
Ngược lại, shunt có cấu trúc cực kỳ đơn giản, là thiết bị hoàn toàn thụ động và hoạt động đáng tin cậy mà không cần nguồn điện bổ sung, khiến chúng trở nên chắc chắn và bền bỉ đặc biệt. Trong thị trường trạm sạc và đồng hồ đo năng lượng DC dân dụng nhạy cảm về mặt chi phí,-hiệu quả về mặt chi phí của bộ chuyển mạch rẽ thể hiện một lợi thế đáng kể mà ngay cả các cảm biến phức tạp cũng khó vượt qua.
Khả năng vượt{0}}phạm vi mạnh mẽ và khả năng thích ứng nhiệt độ cực rộng-
Trong-môi trường công nghiệp thực tế, dòng điện tức thời thường vượt xa giá trị định mức. Các đơn vị Shunt thể hiện khả năng phục hồi đáng chú ý về mặt này. Ví dụ: một-thiết bị shunt có độ chính xác cao trên thị trường có thể dễ dàng xử lý dòng điện tăng vọt tức thời cao hơn hàng chục lần so với giá trị định mức của nó trong phạm vi nhiệt độ đầy đủ từ -40 độ đến +105 độ mà không ảnh hưởng đến độ chính xác của việc lấy mẫu.
Ngược lại, cảm biến dựa trên nguyên lý từ tính rất dễ bị bão hòa lõi hoặc-khử từ ở nhiệt độ cao khi dòng điện quá cao, dẫn đến biến dạng phép đo hoặc thậm chí làm hỏng thiết bị vĩnh viễn.
Khả năng chống nhiễu điện từ cực mạnh
Trong khi các cảm biến hiệu ứng Hall và từ kế cổng thông lượng đạt được phép đo không tiếp xúc-tinh tế, trong môi trường có từ trường mạnh và nhiễu-tần số cao (chẳng hạn như gần bộ biến tần nguồn-cao hoặc thanh cái có dòng điện-cao), từ trường tản lạc có thể dễ dàng xâm nhập vào tín hiệu phát hiện, gây ra các lỗi đo không thể đoán trước.
Ngược lại, bộ chuyển đổi shunt là thiết bị lấy mẫu nối tiếp mạch thuần túy. Chúng chỉ trung thành với sự sụt giảm điện áp trên điện trở của chính chúng và hầu như không bị ảnh hưởng bởi các trường điện từ đi lạc bên ngoài. Điều này làm cho chúng đặc biệt đáng tin cậy trong các tủ tương thích điện từ phức tạp (EMC).