विभिन्न सेंसरों का उपयोग करके वर्तमान संवेदन तकनीकें

वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स या इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है। इलेक्ट्रॉनिक्स में, वर्तमान में कुछ नैनो-एम्पीयर से सैकड़ों एम्पीयर में बैंडविड्थ हो सकती है। यह रेंज इलेक्ट्रिकल डोमेन में आम तौर पर कई हजार एम्पीयर तक विस्तृत हो सकती है, खासकर पावर ग्रिड में। सर्किट या कंडक्टर के अंदर करंट को समझने और मापने के लिए अलग-अलग तरीके हैं । इस लेख में, हम चर्चा करेंगे कि अपने फायदे, नुकसान और अनुप्रयोगों के साथ विभिन्न वर्तमान संवेदन तकनीकों का उपयोग करके वर्तमान को कैसे मापें ।

हॉल इफेक्ट सेंसर करंट सेंसिंग विधि

हॉल प्रभाव अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एडविन हर्बर्ट हॉल द्वारा खोजा गया है और इसका उपयोग वर्तमान को समझने के लिए किया जा सकता है। यह आमतौर पर चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है और स्पीडोमीटर, डोर अलार्म, DIY बीएलडीसी जैसे कई अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकता है।

हॉल इफेक्ट सेंसर चुंबकीय क्षेत्र के आधार पर एक आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करता है। आउटपुट वोल्टेज का अनुपात चुंबकीय क्षेत्र के लिए आनुपातिक है। वर्तमान संवेदन प्रक्रिया के दौरान, चुंबकीय क्षेत्र को मापकर वर्तमान को मापा जाता है। आउटपुट वोल्टेज बहुत कम है और बहुत कम शोर के साथ उच्च लाभ एम्पलीफायर का उपयोग करके एक उपयोगी मूल्य के लिए प्रवर्धित किया जाना है। एम्पलीफायर सर्किट के अलावा हॉल इफेक्ट सेंसर को अतिरिक्त सर्किटरी की आवश्यकता होती है क्योंकि यह एक रैखिक ट्रांसड्यूसर है।

पेशेवरों:

1. उच्च आवृत्ति में इस्तेमाल किया जा सकता है।
2. एसी और डीसी दोनों में सटीक रूप से उपयोग किया जा सकता है।
3. नॉन-कॉन्टैक्ट आधारित पद्धति।
4. किसी न किसी वातावरण में इस्तेमाल किया जा सकता है।
5. यह विश्वसनीय है।

विपक्ष:

1. सेंसर सूख जाता है और मुआवजे की आवश्यकता होती है।
2. अतिरिक्त सर्किट के लिए उपयोगी आउटपुट की आवश्यकता होती है।
3. शंट आधारित तकनीक की तुलना में महंगा।

हॉल इफेक्ट सेंसर का उपयोग क्लैंप मीटर के साथ-साथ कई औद्योगिक और ऑटोमोटिव वर्तमान संवेदन अनुप्रयोगों में किया जाता है। कई प्रकार के रैखिक हॉल प्रभाव संवेदक कई मिलि-एम्प से लेकर हजारों एम्पीयर तक की धारा को समझ सकते हैं। इसके कारण, स्मार्ट ग्रिड मॉनिटरिंग एप्लिकेशन कंडक्टर करंट की निगरानी के लिए एक अलग प्रकार के हॉल इफेक्ट सेंसर का भी उपयोग करता है।

फ्लक्स गेट सेंसर करंट सेंसिंग विधि

फ्लक्सगेट सेंसिंग तकनीक के लिए एक संतृप्त प्रेरक मुख्य घटक है । इस के कारण, Fluxgate संवेदक के रूप में कहा जाता है saturable प्रारंभ करनेवाला वर्तमान सेंसर । प्रारंभ करनेवाला कोर जो फ्लक्सगेट सेंसर के लिए उपयोग किया जाता है संतृप्ति क्षेत्र में काम करता है। इस प्रारंभकर्ता का संतृप्ति स्तर अत्यधिक संवेदनशील है और किसी भी आंतरिक या बाहरी प्रवाह घनत्व से प्रारंभ करनेवाला का संतृप्ति स्तर बदल जाता है। कोर की पारगम्यता सीधे संतृप्ति स्तर के आनुपातिक है, इसलिए अधिष्ठापन भी बदलता है। प्रारंभ करनेवाला मान में यह परिवर्तन प्रवाह गेट सेंसर द्वारा वर्तमान को समझने के लिए विश्लेषण किया जाता है। यदि करंट ज्यादा है, तो इंडक्शन कम हो जाता है, अगर करंट कम है, तो इंडक्शन हाई हो जाता है।

हॉल इफेक्ट सेंसर फ्लक्सगेट सेंसर के समान काम करता है, लेकिन उनके बीच एक अंतर है। अंतर मूल सामग्री में है। फ्लक्स गेट सेंसर एक संतृप्त प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करता है लेकिन हॉल इफेक्ट सेंसर एयर कोर का उपयोग करता है ।

उपरोक्त छवि में, एक फ्लक्स गेट सेंसर का मूल निर्माण दिखाया गया है। एक संतृप्त प्रारंभ करनेवाला कोर के चारों ओर दो कॉइल प्राथमिक और माध्यमिक लिपटे होते हैं। वर्तमान प्रवाह में परिवर्तन कोर पारगम्यता को बदल सकता है जिसके परिणामस्वरूप अन्य कॉइल में अधिष्ठापन का परिवर्तन होता है।

पेशेवरों:

1. आवृत्ति की एक विस्तृत श्रृंखला में माप सकते हैं।
2. बड़ी सटीकता है।
3. कम ऑफसेट और बहती है।

विपक्ष:

1. उच्च माध्यमिक बिजली की खपत
2. प्राथमिक कंडक्टर में वोल्टेज या वर्तमान शोर के लिए एक जोखिम कारक बढ़ जाता है।
3. केवल डीसी या कम-आवृत्ति एसी के लिए उपयुक्त है।

फ्लक्सगेट सेंसर का इस्तेमाल करंट को समझने के लिए सोलर इनवर्टर में किया जाता है। इसके अलावा, फ्लक्स गेट सेंसर का उपयोग करके बंद-लूप एसी और डीसी वर्तमान माप को आसानी से किया जा सकता है। फ्लक्स गेट करंट सेंसिंग विधि का इस्तेमाल लीकेज करंट माप, ओवरक्रैक डिटेक्शन आदि में भी किया जा सकता है।

रोगोस्की कॉइल करंट सेंसिंग विधि

रोजोस्की कॉइल का नाम जर्मन भौतिक विज्ञानी वाल्टर रोजोस्की के नाम पर रखा गया है। Rogowski का तार एक पेचदार आकार के एयर कोर कॉइल का उपयोग करके बनाया गया है और वर्तमान माप के लिए लक्षित कंडक्टर के चारों ओर लपेटा गया है।

उपरोक्त छवि में, Rogowski कॉइल को अतिरिक्त सर्किट्री के साथ दिखाया गया है। अतिरिक्त सर्किटरी एक इंटीग्रेटर सर्किट है। रोजोस्की कॉइल कंडक्टर में वर्तमान परिवर्तन की दर के आधार पर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है। आउटपुट वोल्टेज बनाने के लिए एक अतिरिक्त इंटीग्रेटर सर्किट की आवश्यकता होती है जो वर्तमान के समानुपाती होता है।

पेशेवरों:

1. तेज उच्च-आवृत्ति वर्तमान परिवर्तन का पता लगाने के लिए यह एक अच्छी विधि है।
2. सेकेंडरी वाइंडिंग को संभालने के संदर्भ में सुरक्षित संचालन।
3. कम लागत वाला समाधान।
4. खुले लूप निर्माण के कारण हैंडलिंग में लचीलापन।
5. तापमान मुआवजा जटिल नहीं है।

विपक्ष:

1. केवल एसी के लिए उपयुक्त है
2. वर्तमान ट्रांसफार्मर की तुलना में कम संवेदनशीलता है।

रोगोस्की कॉइल में आवेदन की एक विस्तृत श्रृंखला है। उदाहरण के लिए, बड़े पावर मॉड्यूल में करंट का माप, विशेष रूप से MOSFETs या हाई पावर ट्रांजिस्टर या IGBT के पार। रोगोस्की कॉइल लचीला मापने का विकल्प प्रदान करता है। चूंकि रोग या उच्च-आवृत्ति साइनसोइडल तरंगों पर रोगोस्की कॉइल प्रतिक्रिया बहुत तेज होती है, इसलिए बिजली लाइनों में उच्च आवृत्ति वाले वर्तमान संक्रमण को मापने के लिए यह एक अच्छा विकल्प है। बिजली वितरण या स्मार्ट ग्रिड में, Rogowski कॉइल वर्तमान माप के लिए उत्कृष्ट लचीलापन प्रदान करता है।

करंट ट्रांसफॉर्मर करंट सेंसिंग विधि

वर्तमान ट्रांसफार्मर या सीटी का उपयोग द्वितीयक वोल्टेज द्वारा धारा को महसूस करने के लिए किया जाता है जो द्वितीयक कुंडल में धारा के साथ आनुपातिक होता है। यह औद्योगिक ट्रांसफार्मर है जो वोल्टेज या करंट के बड़े मूल्य को उसके द्वितीयक कॉइल में बहुत छोटे मूल्य में परिवर्तित करता है। माप माध्यमिक उत्पादन में लिया जाता है।

उपरोक्त छवि में, निर्माण दिखाया गया है। यह 1: N के रूप में एक प्राथमिक और माध्यमिक अनुपात के साथ एक आदर्श सीटी ट्रांसफार्मर है। एन ट्रांसफार्मर के विनिर्देशों पर निर्भर करता है। यहां ट्रांसफार्मर के बारे में अधिक जानें।

पेशेवरों:

1. बड़ी वर्तमान हैंडलिंग क्षमता, इस लेख में दिखाए गए अन्य तरीकों से अधिक है।
2. अतिरिक्त सर्किटरी की आवश्यकता नहीं है।

विपक्ष:

1. रखरखाव की आवश्यकता है।
2. हिस्टैरिसीस चुंबकत्व के कारण होता है।
3. उच्च प्राथमिक वर्तमान फेराइट कोर सामग्री को संतृप्त करता है।

सीटी ट्रांसफार्मर आधारित करंट सेंसिंग तकनीक का मुख्य उपयोग पावर ग्रिड में बहुत अधिक वर्तमान माप क्षमता के कारण होता है। कुछ क्लैंप मीटर भी प्रत्यावर्ती धारा की माप के लिए एक वर्तमान ट्रांसफार्मर का उपयोग करते हैं।

शंट रेसिस्टर करंट सेंसिंग विधि

यह वर्तमान संवेदी तकनीकों में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधि है। यह तकनीक ओम कानून पर आधारित है।

श्रृंखला में एक कम-मूल्य रोकनेवाला का उपयोग वर्तमान को समझने के लिए किया जाता है। जब कम-मूल्य रोकनेवाला के माध्यम से प्रवाह होता है, तो यह प्रतिरोधक में वोल्टेज अंतर पैदा करता है।

एक उदाहरण लेते हैं।

मान लीजिए कि 1 ए का प्रवाह 1-ओम अवरोधक से होकर बह रहा है। ओम के नियम के अनुसार वोल्टेज वर्तमान x प्रतिरोध के बराबर है । इसलिए, जब 1A के 1 ओम अवरोधक के माध्यम से वर्तमान प्रवाह का 1A, तो यह रोकनेवाला भर में 1V का उत्पादन करेगा । रोकनेवाला का वाट क्षमता माना जाने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। हालांकि, बाजार में बहुत कम मूल्य के प्रतिरोधक भी उपलब्ध हैं, जहां प्रतिरोध मिली-ओम सीमा में है। ऐसे मामले में, रोकनेवाला में वोल्टेज अंतर भी बहुत छोटा है। वोल्टेज के आयाम को बढ़ाने के लिए एक उच्च लाभ एम्पलीफायर की आवश्यकता होती है और अंत में, रिवर्स गणना आधार का उपयोग करके वर्तमान को मापा जाता है।

इस प्रकार की वर्तमान संवेदन तकनीक के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण पीसीबी ट्रेस को शंट रेसिस्टर के रूप में उपयोग करना है। चूंकि पीसीबी का कॉपर ट्रेस बहुत कम प्रतिरोध प्रदान करता है, इसलिए करंट को मापने के लिए ट्रेस का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, इस तरह के एक वैकल्पिक दृष्टिकोण में, सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए कई निर्भरताएं भी एक बड़ी चिंता हैं। मुख्य गेम-चेंजिंग कारक तापमान बहती है। तापमान के आधार पर, ट्रेस प्रतिरोध बदल जाता है जिसके परिणामस्वरूप त्रुटि होती है। आवेदन में इस त्रुटि की भरपाई करने की आवश्यकता है।

पेशेवरों:

1. बहुत लागत प्रभावी समाधान
2. एसी और डीसी में काम कर सकते हैं।
3. अतिरिक्त उपकरण की आवश्यकता नहीं है।

विपक्ष:

1. गर्मी लंपटता के कारण उच्च वर्तमान संचालन के लिए उपयुक्त नहीं है।
2. शंट माप, प्रतिरोधक में ऊर्जा अपव्यय के कारण सिस्टम दक्षता में अनावश्यक कमी प्रदान करता है।
3. थर्मल बहाव एक उच्च तापमान अनुप्रयोग में त्रुटि परिणाम प्रदान करता है।

शंट रेसिस्टर के एप्लिकेशन में डिजिटल amp मीटर शामिल है। यह हॉल इफेक्ट सेंसर के अलावा एक सटीक और सस्ता तरीका है। शंट रोकनेवाला एक कम प्रतिरोध पथ भी प्रदान कर सकता है और एक विद्युत प्रवाह को एक बिंदु से दूसरे बिंदु को एक सर्किट में पारित करने की अनुमति देता है।

उचित करंट सेंसिंग विधि का चयन कैसे करें?

वर्तमान संवेदन के लिए उचित विधि का चयन करना कोई कठिन बात नहीं है। सही विधि चुनने के लिए कुछ कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है, जैसे:

1. कितनी सटीकता की आवश्यकता है?
2. डीसी या एसी माप या दोनों?
3. बिजली की खपत कितनी है?
4. वर्तमान सीमा और बैंडविड्थ को क्या मापा जाना है?
5. खर्च हो रहा है।

उन के अलावा, स्वीकार्य संवेदनशीलता और हस्तक्षेप अस्वीकृति पर भी विचार करने की आवश्यकता है। जैसा कि प्रत्येक कारक संतुष्ट नहीं हो सकता है, कुछ ट्रेड-ऑफ को एप्लिकेशन की आवश्यकता प्राथमिकता के आधार पर एक सुविधा को दूसरे के साथ समझौता करने के लिए बनाया जाता है।