Explication détaillée du schéma de câblage de la résistance shunt

Dans la conception de circuits électroniques, le shuntagerésistance(Shunt Resistor) est un composant important principalement utilisé pour mesurer le courant. Il est connecté en série avec une résistance connue dans le circuitRésistance de faible valeur, mesurez la chute de tension à ses bornes pour calculer le courant qui le traverse. Des méthodes de câblage correctes sont essentielles pour garantir la précision des mesures et la stabilité du circuit. Cet article présentera en détail le schéma de câblage de la résistance shunt et ses principales précautions pour aider les lecteurs à maîtriser l'utilisation correcte de la résistance shunt.

1. Principes de base de la résistance shunt

La résistance shunt met en œuvre la mesure du courant via la loi d'Ohm (V=IR). Lorsque le courant traverse la résistance shunt, une petite chute de tension sera générée aux deux extrémités. Ce signal de tension est converti en valeur de courant via un amplificateur ou un module d'acquisition de tension. Étant donné que la résistance de la résistance shunt est extrêmement faible, il est important de ne pas affecter le fonctionnement normal du circuit lors de la conception.

2. Méthodes de câblage courantes des résistances shunt

Il existe deux manières principales de câbler la résistance shunt : la mesure côté haut et la mesure côté bas.

Mesure côté haut : la résistance shunt est connectée entre la borne positive de l'alimentation et la charge pour mesurer le courant circulant dans la charge. Cette méthode peut éviter les interférences du fil de terre et rendre la mesure plus précise, mais elle impose des exigences plus élevées au circuit de mesure de tension.

Mesure côté bas : la résistance shunt est connectée entre la charge et la terre, et le courant circulant à travers la charge et retournant à la terre est mesuré. Le câblage est simple, mais il peut introduire une déviation du potentiel de terre et affecter la précision de la mesure.

3. Analyse d'un exemple de schéma de câblage d'une résistance shunt

Un schéma de câblage typique d'une résistance shunt comprend l'alimentation, la charge, la résistance shunt et le dispositif d'acquisition de tension. Voici les étapes de câblage pour les mesures côté haut :

1. Connectez la résistance shunt en série entre la borne positive de l'alimentation et la charge.

2. Utilisez un amplificateur différentiel ou un amplificateur opérationnel pour mesurer la différence de tension aux bornes de la résistance shunt.

3. Entrez le signal de tension mesuré sur l'interface ADC du microcontrôleur pour la collecte.

4. Calculez la valeur actuelle en fonction de la résistance de la résistance shunt.

Le schéma de câblage de mesure côté bas connecte la résistance shunt en série entre la charge et la terre, et les autres étapes sont similaires.

4. Sélectionnez la valeur de résistance shunt appropriée

Le choix de la résistance shunt a un impact énorme sur la précision des mesures et les performances du circuit. Si la résistance est trop grande, la chute de tension sera trop élevée, provoquant une chute de la tension de charge, affectant le fonctionnement normal de l'équipement ; si la résistance est trop petite, le signal de chute de tension sera faible et la précision de la mesure sera réduite. Généralement, la valeur de résistance sélectionnée est comprise entre 0,1 Ω et 1 mΩ, qui est ajustée en fonction des exigences de taille actuelle et de précision des mesures.

5. Puissance nominale de la résistance shunt et conception thermique

Étant donné que la résistance shunt résistera aux pertes de puissance causées par le courant qui la traverse, une résistance avec une puissance nominale appropriée doit être sélectionnée. La formule de calcul de la puissance est P=I²R, garantissant que la résistance peut résister à la chaleur générée par le courant de fonctionnement maximum. De plus, une bonne conception de dissipation thermique peut empêcher la résistance d'être endommagée en raison d'une surchauffe et maintenir la stabilité de la mesure.

6. Points clés du câblage de l'amplificateur différentiel

La mesure de la petite différence de tension aux bornes de la résistance shunt nécessite un amplificateur différentiel pour l'amplification du signal. Lors du câblage, assurez-vous que l'extrémité d'entrée de l'amplificateur et les deux extrémités de la résistance shunt sont étroitement connectées pour éviter d'introduire une chute de tension ou du bruit supplémentaire. Dans le même temps, un câblage et un blindage raisonnables peuvent réduire efficacement les interférences et améliorer la précision des mesures.

7. Évitez les erreurs de mesure causées par des erreurs de câblage

Les erreurs de câblage courantes incluent une connexion inversée de la résistance shunt, une mise à la terre incorrecte de la ligne de signal de mesure, etc., ce qui entraînera des données de mesure inexactes ou des anomalies de circuit. Lors du câblage, confirmez soigneusement la polarité de la résistance shunt et du port de mesure, et utilisez un multimètre pour tester la tension au point de connexion afin de garantir un câblage correct.

8. Exemples de câblage de résistances shunt dans des applications pratiques

Par exemple, dans les systèmes de gestion de batterie de véhicules électriques, des résistances shunt sont utilisées pour surveiller le courant de la batterie en temps réel. Le câblage de mesure côté haut peut refléter avec précision l'état de charge et de décharge de la batterie, et combiné à l'amplificateur différentiel et à l'acquisition ADC, permet une gestion efficace de la sécurité de la batterie.

En tant que composant important de la mesure du courant, la conception du schéma de câblage de la résistance shunt affecte directement la précision de la mesure et la stabilité du circuit. En comprenant les principes de base des résistances shunt, les méthodes de câblage de mesure côté haut et bas, la sélection de résistance, les puissances nominales et les points de câblage des amplificateurs différentiels, les problèmes causés par des erreurs de câblage peuvent être efficacement évités. Dans les applications pratiques, la conception rationnelle du schéma de câblage de la résistance shunt en fonction des exigences spécifiques du circuit pour garantir la précision et la fiabilité de la mesure du courant est l'une des compétences essentielles des ingénieurs électroniciens. J'espère que cet article vous aidera à comprendre et à appliquer le câblage des résistances shunt.