U visoko-preciznim poljima distribucije istosmjerne struje kao što su fotonaponska pohrana energije, gomile za punjenje električnih vozila i podatkovni centri, mjerači istosmjerne struje nezamjenjivi su "stražari energije". Točnost i stabilnost ovih mjerača u potpunosti ovise o jednom ključnom pokazatelju-koliko točno hvataju i mjere struju koja teče kroz krug.
Za mnoge iskusne inženjere elektrotehnike, "šant" je vrlo poznata metoda uzorkovanja struje. Međutim, s brzim razvojem tehnologije, novi pojmovi kao što su Hall efekt senzori, fluxgate senzori, pa čak i TMR (tunnel magnetoresistive) pojavljuju se jedan za drugim.
Senzori Hallovog efekta
Ovi senzori koriste Hallove poluvodičke elemente za mjerenje struje osjetivši magnetsko polje generirano oko primarnog vodiča. Ovo je vrlo popularna metoda be-kontaktnog mjerenja, čija je najveća prednost inherentna električna izolacija, čime se eliminira briga o visokom naponu koji izravno utječe na nizvodni mjerni čip, što rezultira izuzetno visokom sigurnošću.
Fluxgate strujni senzor
Ovo je tehnika koja koristi karakteristike zasićenja željezne jezgre visoke-propusnosti u izmjeničnom magnetskom polju za neizravno mjerenje slabih magnetskih polja.
Njegove karakteristike su vrlo različite: izuzetno visoka točnost i minimalni pomak temperature, što ga čini često korištenim u visoko{0}}preciznoj detekciji istosmjerne struje, praćenju električne izolacije i mjeriteljskoj kalibraciji. Međutim, njegovi nedostaci uključuju visoku cijenu i relativno sporu brzinu odziva.
TMR senzori itd.
TMR je kratica za tunelski magnetorezistenciju. Jednostavno rečeno, to je visoko{1}}precizni magnetski senzor temeljen na magnetoelektronici. Njegova srž je upotreba sendvič strukture nanorazmjera "feromagnetski sloj/ne-magnetski izolacijski sloj/feromagnetski sloj" za postizanje precizne konverzije magnetskih signala u električne signale putem vrtnje elektrona.
"Jarak" šantova: Zašto ove tehnologije ne mogu uzdrmati njegovu dominaciju?
S obzirom na visoku-tehnologiju i moćne mogućnosti senzora s Hallovim efektom i magneta s fluksgateom, zašto je shunt, koji izgleda kao bakrena šipka ili otpornik, još uvijek najčešći i pouzdani shunt na tržištu? Odgovor leži u njegove četiri osnovne prednosti:
Neusporediva mjerna točnost i linearnost
Bez obzira na to kako se periferne tehnologije razvijaju, zakoni fizike ostaju najpošteniji. Princip rada šanta iznimno je čist-Ohmov zakon. Budući da je to u biti precizni manganski-bakreni otpornik s iznimno niskim temperaturnim koeficijentom, njegova-krivulja promjene struje otpora gotovo je savršena ravna linija, pokazujući iznimnu linearnost i vrlo male nelinearne pogreške.
Nasuprot tome, magnetski krug utječe na Hallove elemente, što rezultira blagim nelinearnim pomacima, dok magneti s fluxgateom pokazuju histerezu odziva. Kao što su stručnjaci iz industrije istaknuli: ako je točnost mjerenja struje primarni kriterij, tada je rješenje s šantnim otpornikom upareno s preciznim milivoltnim odašiljačem uvijek najbolji izbor.
Vrhunska troškovna-učinkovitost i visoka pouzdanost
Dok senzori s Hallovim efektom i fluksgateom nude obilje funkcionalnosti, zahtijevaju složene željezne jezgre i zavojnice, kao i sekundarne izvore napajanja i zamršene kompenzacijske krugove. Osobito na tržištu mjerača istosmjerne energije, neki visoko{1}}precizni senzori s Hallovim efektom zatvorene{2}}petlje mogu koštati pet do deset puta više od običnih šant otpornika.
Nasuprot tome, shuntovi su izuzetno jednostavne strukture, čisto pasivni uređaji i rade pouzdano bez dodatnog napajanja, što ih čini iznimno robusnim i izdržljivim. Na troškovno{1}}osjetljivom tržištu civilnih mjerača istosmjerne energije i stanica za punjenje, troškovna-učinkovitost shuntova predstavlja značajnu prednost koju čak i složeni senzori teško svladavaju.
Snažna mogućnost preko-dometa i ultra-prilagodljivost temperature
U stvarnom -industrijskom okruženju, trenutne struje često daleko premašuju nazivne vrijednosti. Shunt jedinice pokazuju izuzetnu otpornost u tom pogledu. Na primjer, visoko{3}}precizna shunt jedinica na tržištu može lako podnijeti trenutne udarne struje desetke puta veće od svoje nazivne vrijednosti u cijelom temperaturnom rasponu od -40 stupnjeva do +105 stupnjeva, bez ugrožavanja točnosti uzorkovanja.
Nasuprot tome, senzori koji se temelje na magnetskim principima vrlo su osjetljivi na zasićenje jezgre ili demagnetizaciju na visokoj-temperaturi kada je struja previsoka, što dovodi do izobličenja mjerenja ili čak trajnog oštećenja opreme.
Izuzetno jaka otpornost na elektromagnetske smetnje
Dok senzori s Hallovim efektom i magnetometrom s fluksgateom postižu elegantna be{0}}kontaktna mjerenja, u okruženjima s jakim magnetskim poljima i visoko-frekventnim smetnjama (kao što su blizu visoko-izmjenjivača snage ili jakih{3}}strujnih sabirnica), zalutala magnetska polja mogu se lako infiltrirati u detekcijski signal, uzrokujući nepredvidive pogreške mjerenja.
Nasuprot tome, shunt pretvarači su uređaji za izravno serijsko uzorkovanje čistog kruga. Oni su lojalni samo padu napona na vlastitom otporu i na njih praktički ne utječu vanjska zalutala elektromagnetska polja. To ih čini osobito pouzdanima u složenim ormarima elektromagnetske kompatibilnosti (EMC).