Využitie prúdových senzorov v modelárskej praxi
V mnohých našich článkoch na tejto Web stránke sa uvádza: "Odber z pohonnej batérie v modeli meriame pomocou prúdového senzora ...", alebo: "Priebeh prúdov tečúcich medzi batériou a regulátorom a tiež medzi regulátorom a motorom sme snímali pomocou prúdového senzora ...".
A v ďalších článkoch sme jednotlivé prúdy paralelne spojených BECov merali tiež pomocou prúdových senzorov.
Z toho jasne vyplýva, že je to naša obľúbená súčiastka, ale čo to vlastne prúdový senzor je a ako ho môže modelár využiť?
autor: Janko O.
............................
Poznámka:
Za povšimnutie stojí aj "roztomilá" diskusia, ktorú rozprúdil diskutér Roman.
Už od čias pána Ohma sa v elektrotechnike veľkosť alebo tvar pretekajúceho prúdu dá zistiť tak, že tento prúd necháme pretekať cez známy rezistor (odpor) a na ňom vznikne úbytok napätia úmerný veľkosti pretekajúceho prúdu (a hodnote rezistora). Je to jasné, lacné a spoľahlivé, ale je tu niekoľko "ale". Toto riešenie nie je vhodné pre veľké prúdy a tiež pre situácie, keď nám môže "chýbať" aj ten relatívne malý úbytok napätia. No a modelársky elektropohon spĺňa obidve tieto kritériá "nevhodnosti". A tak elektrotechnici aj elektronici hľadali súčiastku, ktorá by zniesla vysoké prúdy a súčasne by úbytok napätia na nej bol minimálny. Pred časom s takou súčiastkou na svetový trh prišla firma Allegro MicroSystems a nazvala ju "Current sensor" (prúdový senzor - snímač). Využíva Hallov efekt a tí, čo používajú jednosmerný kliešťový ampérmeter, vedia o čom je reč.
Princíp spočíva v tom, že v okolí vodiča, ktorým preteká elektrický prúd sa vytvorí magnetické pole, ktorého intenzitu (silu) meria Hallova sonda. Čím väčší pretekajúci prúd vodičom, tým väčšie napätie na výstupe Hallovej sondy. A pri tom je jedno, či sa jedná o prúd jednosmerný alebo striedavý.
Jedinou nevýhodou je, že Hallovu sondu a aj prípadný zosilňovač výstupného napätia je treba napájať napr. päť Voltovým zdrojom.
Čo vlastne urobila firma Allegro? Akoby zjednodušený mikrominiatúrny kliešťový ampérmeter bez displeja vložila do púzdra integrovaného obvodu. Ako to potom môže vyzerať, vidíte na obrázkoch.
Takže, prúdový senzor má "prúdové vývody" a napájacie a výstupné vývody. Napájacie napätie je spravidla 5 Voltov, čo je hodnota, ktorá je medzi modelármi veľmi populárna. Výstupné napätie je jednosmerné a jeho veľkosť je úmerná prúdu pretekajúcemu prúdovými vývodmi. Senzory sú v dvoch základných kategóriách: - unipolárne a - bipolárne.
- Unipolárne sú určené na meranie jednosmerných prúdov a ich "výstupné napätie pri nulovom prúde" (Zero Current Output Voltage) je nízke (napr. 0,6 Voltu) a narastá s prúdom v závislosti od "Citlivosti" (Sensitivity), ktorá má všetko-vysvetľujúcu jednotku mV/A. Napr. pre citlivosť 100 mV/A výstupné napätie vzrastie o 100 miliVoltov, ak prúdovými vývodmi preteká prúd 1 Ampér. Pri 10 Ampéroch to bude 1000 miliVoltov (1 Volt) nad "výstupné napätie pri nulovom prúde".
- Bipolárne môžu merať aj striedavé prúdy a z toho logicky vyplýva, že ich "výstupné napätie pri nulovom prúde" je presne v polovici napájacieho napätia (2,5 Voltu) a podľa smeru prúdu môže výstupné napätie nielen narastať, ale aj klesať.
Skvelou vlastnosťou prúdových senzorov je extrémne nízky úbytok napätia na prúdových vývodoch, pretože ich priechodzí odpor je menej ako 1 miliOhm. Šírka frekvenčného pásma snímaných prúdov je asi 35 kHz, čo je pre väčšinu aplikácií hodnota dostačujúca.
Kde teda modelár môže využiť vynikajúce vlastnosti prúdových senzorov? Priamo sa ponúka použitie v telemetrii, keď počas letu je možné merať veľkosť (pohonnou jednotkou) odoberaného prúdu a jeho integráciou v čase zistiť množstvo (z batérie) spotrebovanej energie. Modelári, ktorí nemajú jednosmerný kliešťový ampérmeter si môžu zhotoviť meracie prípravky, pretože cena prúdového senzora je mnohonásobne nižšia ako cena jednosmerného kliešťového ampérmetra, avšak treba priznať, že práca s kliešťovým ampérmetrom je pohodlnejšia. Navyše privedením výstupného napätia prúdového senzora do osciloskopu, je možné zobraziť priebehy prúdov pretekajúcich v obvode elektropohonu, čo spravidla kliešťový ampérmeter neumožňuje.
V súčasnej dobe sa tieto súčiastky na Slovensku priamo kúpiť nedajú, my sme si ich objednali cez slovenskú pobočku Farnell-u (sk.farnell.com) a bolo to rýchle a ani nie veľmi drahé.
