U visoko-preciznim poljima distribucije jednosmjerne struje kao što su fotonaponsko skladištenje energije, gomile za punjenje električnih vozila i centri podataka, mjerači jednosmjerne struje su nezamjenjivi "stražari snage". Preciznost i stabilnost ovih mjerača u potpunosti zavise od jednog ključnog indikatora-koliko precizno hvataju i mjere struju koja teče kroz kolo.
Za mnoge veterane elektroinženjera, "šant" je vrlo poznata metoda uzorkovanja struje. Međutim, sa brzim razvojem tehnologije, novi termini kao što su senzori sa Holovim efektom, senzori fluxgate, pa čak i TMR (tunelski magnetorezistivni) pojavljuju se jedan za drugim.
Senzori sa Hallovim efektom
Ovi senzori koriste Hallove poluvodičke elemente za mjerenje struje senzorom magnetnog polja generiranog oko primarnog provodnika. Ovo je veoma popularna metoda be-beskontaktnog mjerenja, čija najveća prednost je inherentna električna izolacija, eliminišući zabrinutost zbog visokog napona koji direktno utiče na nizvodni mjerni čip, što rezultira izuzetno visokom sigurnošću.
Senzor struje protoka
Ovo je tehnika koja koristi karakteristike zasićenja gvozdenog jezgra visoke-permeabilnosti u naizmjeničnom magnetskom polju za indirektno mjerenje slabih magnetnih polja.
Njegove karakteristike su vrlo različite: izuzetno visoka preciznost i minimalni temperaturni pomak, što ga čini često korištenim u visoko{0}}preciznoj detekciji jednosmjerne struje, nadzoru električne izolacije i metrološkoj kalibraciji. Međutim, njegovi nedostaci uključuju visoku cijenu i relativno sporu brzinu odgovora.
TMR senzori itd.
TMR je skraćenica od Tunnel Magnetoresistance. Jednostavno rečeno, radi se o-magnetnom senzoru visoke preciznosti zasnovanom na magnetoelektronici. Njegova jezgra je upotreba sendvič strukture nanorazmjera "feromagnetni sloj/ne-magnetni izolacijski sloj/feromagnetni sloj" kako bi se postigla precizna konverzija magnetnih signala u električne signale putem spina elektrona.
"Jarak" šantova: Zašto ove tehnologije ne mogu uzdrmati svoju dominaciju?
S obzirom na visoku-tehnologiju i moćne mogućnosti senzora sa Hall efektom i magneta fluxgate, zašto je šant, koji izgleda kao bakrena šipka ili otpornik, još uvijek najčešći i najpouzdaniji šant na tržištu? Odgovor leži u četiri osnovne prednosti:
Neuporediva preciznost i linearnost mjerenja
Bez obzira na to kako se razvijaju periferne tehnologije, zakoni fizike ostaju najpošteniji. Princip rada šanta je izuzetno čist-Ohmov zakon. Budući da je to u suštini precizan otpornik od mangana-bakara sa ekstremno niskim temperaturnim koeficijentom, njegova kriva promjene struje-struje otpora je skoro savršena prava linija, koja pokazuje izuzetnu linearnost i vrlo male nelinearne greške.
Nasuprot tome, na Hallove elemente utiče magnetno kolo, što rezultira blagim nelinearnim pomacima, dok magneti fluxgate pokazuju histerezu odziva. Kao što su stručnjaci iz industrije istakli: ako je tačnost mjerenja struje primarni kriterij, onda je rješenje šant otpornika upareno s preciznim milivoltnim predajnikom uvijek najbolji izbor.
Krajnja isplativost-i visoka pouzdanost
Dok senzori s Hallovim efektom i fluxgate senzori nude obilje funkcionalnosti, oni zahtijevaju složene željezne jezgre i zavojnice, kao i sekundarna napajanja i zamršene kompenzacijske krugove. Naročito na tržištu mjerača DC energije, neki visoko{1}}precizni zatvoreni-senzori sa Hallovim efektom mogu koštati pet do deset puta više od običnih šant otpornika.
Nasuprot tome, šantovi su izuzetno jednostavne strukture, čisto pasivni uređaji i pouzdano rade bez dodatnog napajanja, što ih čini izuzetno robusnim i izdržljivim. Na tržištu-osjetljivih civilnih mjerača jednosmjerne struje i stanica za punjenje, isplativost-shuntova predstavlja značajnu prednost koju čak i složeni senzori teško mogu savladati.
Snažna mogućnost preko{0}}opsega i ultra-široka prilagodljivost temperaturama
U stvarnim{0}}svjetskim industrijskim okruženjima, trenutne struje često daleko premašuju nazivne vrijednosti. Šant jedinice pokazuju izuzetnu otpornost u ovom pogledu. Na primjer, visoko{3}}precizna shunt jedinica na tržištu može lako podnijeti trenutne udarne struje desetine puta veće od svoje nazivne vrijednosti u cijelom temperaturnom opsegu od -40 stepeni do +105 stepeni, bez ugrožavanja tačnosti uzorkovanja.
Nasuprot tome, senzori zasnovani na magnetskim principima su vrlo osjetljivi na zasićenje jezgra ili demagnetizaciju na visokim{0}}temperaturama kada je struja previsoka, što dovodi do izobličenja mjerenja ili čak trajnog oštećenja opreme.
Izuzetno jaka otpornost na elektromagnetne smetnje
Dok senzori sa Hall efektom i fluxgate magnetometar postižu elegantno beskontaktno mjerenje, u okruženjima sa jakim magnetnim poljima i -interferencijama visoke frekvencije (kao što su blizu velikih-invertera ili sabirnica velike{3}}te struje), zalutala magnetna polja mogu lako infiltrirati signale nepredvidive greške u mjerenju.
Nasuprot tome, šant pretvarači su uređaji za direktno serijsko uzorkovanje čistog kola. Oni su lojalni samo padu napona na vlastitom otporu i na njih praktično ne utječu vanjska zalutala elektromagnetna polja. To ih čini posebno pouzdanim u složenim ormarićima za elektromagnetnu kompatibilnost (EMC).