Подробное пояснение схемы подключения шунтирующего резистора

В электронном схемотехнике шунтированиесопротивление(Шунтовой резистор) — важный компонент, который в основном используется для измерения тока. Его включают последовательно с известным сопротивлением в цепи.Резистор низкого номинала, измерьте падение напряжения на нем, чтобы рассчитать ток, протекающий через него. Правильные методы подключения имеют решающее значение для обеспечения точности измерений и стабильности схемы. В этой статье будет подробно представлена ​​схема подключения шунтирующего резистора и основные меры предосторожности, чтобы помочь читателям освоить правильное использование шунтирующего резистора.

1. Основные принципы работы шунтирующего резистора.

Шунтирующий резистор осуществляет измерение тока по закону Ома (V=IR). Когда ток протекает через шунтирующий резистор, на обоих концах будет возникать небольшое падение напряжения. Этот сигнал напряжения преобразуется в значение тока через усилитель или модуль сбора напряжения. Поскольку сопротивление шунтирующего резистора чрезвычайно мало, важно избегать влияния на нормальную работу схемы.

2. Распространенные способы подключения шунтирующих резисторов

Существует два основных способа подключения шунтирующего резистора: измерение на стороне высокого напряжения и измерение на стороне низкого напряжения.

Измерение на стороне высокого напряжения: шунтирующий резистор подключается между положительной клеммой источника питания и нагрузкой для измерения тока, протекающего в нагрузку. Этот метод позволяет избежать помех от заземляющего провода и сделать измерения более точными, но он предъявляет более высокие требования к схеме измерения напряжения.

Измерение на стороне низкого напряжения: шунтирующий резистор подключается между нагрузкой и землей, и измеряется ток, протекающий через нагрузку и возвращающийся на землю. Схема подключения проста, но она может привести к отклонению потенциала земли и повлиять на точность измерений.

3. Анализ примера схемы подключения шунтирующего резистора

Типичная схема подключения шунтирующего резистора включает в себя источник питания, нагрузку, шунтирующий резистор и устройство сбора напряжения. Ниже приведены этапы подключения для измерений на стороне высокого напряжения:

1. Подключите шунтирующий резистор последовательно между положительной клеммой источника питания и нагрузкой.

2. С помощью дифференциального усилителя или операционного усилителя измерьте разницу напряжений на шунтирующем резисторе.

3. Введите измеренный сигнал напряжения на интерфейс АЦП микроконтроллера для сбора.

4. Рассчитайте значение тока, исходя из сопротивления шунтирующего резистора.

Схема подключения измерения нижнего плеча подключает шунтирующий резистор последовательно между нагрузкой и землей, остальные этапы аналогичны.

4. Выберите подходящее значение шунтирующего резистора.

Выбор шунтирующего резистора оказывает огромное влияние на точность измерений и характеристики схемы. Если сопротивление слишком велико, падение напряжения будет слишком высоким, что приведет к падению напряжения нагрузки, что повлияет на нормальную работу оборудования; если сопротивление слишком мало, сигнал падения напряжения будет слабым и точность измерения снизится. Обычно выбираемое значение сопротивления находится в пределах от 0,1 Ом до 1 мОм и регулируется в соответствии с требованиями к величине тока и точности измерений.

5. Номинальная мощность шунтирующего резистора и тепловая конструкция.

Поскольку шунтирующий резистор выдерживает потери мощности, вызванные прохождением через него тока, необходимо выбрать резистор соответствующей номинальной мощности. Формула расчета мощности: P=I²R, гарантирующая, что резистор сможет выдерживать тепло, выделяемое максимальным рабочим током. Кроме того, хорошая конструкция рассеивания тепла может предотвратить повреждение резистора из-за перегрева и сохранить стабильность измерений.

6. Основные моменты подключения дифференциального усилителя

Для измерения небольшой разницы напряжений на шунтирующем резисторе требуется дифференциальный усилитель для усиления сигнала. При подключении убедитесь, что входной конец усилителя и оба конца шунтирующего резистора плотно соединены, чтобы избежать дополнительного падения напряжения или шума. В то же время разумная проводка и экранирование могут эффективно снизить помехи и повысить точность измерений.

7. Избегайте ошибок измерения, вызванных ошибками проводки.

К распространенным ошибкам подключения относятся неправильное подключение шунтирующего резистора, неправильное заземление линии измерительного сигнала и т. д., что приводит к неточным данным измерений или неисправностям в схеме. При подключении внимательно проверьте полярность шунтирующего резистора и измерительного порта и с помощью мультиметра проверьте напряжение в точке подключения, чтобы убедиться в правильности подключения.

8. Примеры подключения шунтирующего резистора в практическом применении.

Например, в системах управления батареями электромобилей шунтирующие резисторы используются для контроля тока батареи в режиме реального времени. Измерительная проводка верхнего плеча может точно отражать состояние заряда и разряда батареи, а в сочетании с дифференциальным усилителем и сбором данных АЦП обеспечивает эффективное управление безопасностью батареи.

Схема подключения шунтирующего резистора, являющегося важным компонентом измерения тока, напрямую влияет на точность измерения и стабильность схемы. Понимая основные принципы работы шунтирующих резисторов, методы измерения проводов на стороне высокого и низкого напряжения, выбор сопротивления, номинальную мощность и точки подключения дифференциальных усилителей, можно эффективно избежать проблем, вызванных ошибками подключения. В практических приложениях рациональное проектирование схемы подключения шунтирующего резистора на основе конкретных требований схемы для обеспечения точности и надежности измерения тока является одним из важнейших навыков для инженеров-электронщиков. Я надеюсь, что эта статья поможет вам понять и применить схему подключения шунтирующего резистора.