Senzori de Curent Electric

Masurarea curentului electric este des utilizata în aparatura electronica din domeniul stiintific si ingineresc, în aplicatii ce merg de la detectarea radiatiei pana la încarcarea acumulatorilor. Domeniul valorilor masurate se întinde de la picoamperi (10 - 12 A) pana la mii de amperi. Folosirea eficienta a unui senzor de curent presupune întelegerea tehnologiei acestuia si aplicatiile în care poate fi folosit. Aici se vor prezenta:

- sesizarea rezistiva a curentului,

- convertoarele curent-tensiune, I-U,

- sesizarea magnetica a curentului,

- senzori de curent cu bucla închisa si

- transformatoarele de curent.

Curentul electric este o miscare ordonata de sarcini electrice, de obicei electroni, sarcini negative, dar si sarcini pozitive precum golurile în semiconductori si ionii în electroliti. Unitatea de masura a curentului este amperul (A) ce reprezinta 6× 1018 sarcini elementare (electroni ce au sarcina electrica e = 1,6× 10 - 19 C) traversand o sectiune data prin conductor într-o secunda.

Figura 1. Curentul care trece printr-un conductor creaza un camp magnetic în jurul conductorului si o diferenta de potential între capetele lui. Ambele efecte pot fi folosite pentru a sesiza marimea si sensul curentului.

Curentul se masoara în principal prin intermediul a doua efecte:

- caderea rezistiva de tensiune si

- campul magnetic generat (fig. 1).

Trecand curent electric printr-o substanta, apare o diferenta de potential care pentru majoritatea materialelor este proportionala cu curentul (legea lui Ohm). Masurand acesta tensiune putem afla curentul. Acesta este baza sesizarii rezistive a curentului electric.

Miscarea sarcinilor electrice genereaza un camp magnetic orientat perpendicular pe directia miscarii. Curentul electric se poate determina masurand campul magnetic. Avantajul major al acestei metode este izolarea galvanica, adica nu exista un contact electric direct între circuitul de masura si circuitul masurat.

Sesizarea rezistiva a curentului electric

Problema tehnica a realizarii unor rezistori foarte stabili si liniari este rezolvata de multa vreme, iar sesizarea rezistiva a curentului este bine stiuta si înteleasa. Se pune rezistorul de sesizare în serie cu circuitul al carui curent trebuie masurat si se masoara caderea de tensiune pe rezistor. Curentul se determina din legea lui Ohm:

I = U/R

unde: I = curentul, [I]SI = A (Amper)

U = tensiunea electrica, [U]SI = V (Volt)

R = rezistenta electrica, [R]SI = W (Ohm)

Corecta fundamental, metoda simpla expusa ignora detalii absolut necesare la aplicarea în practica. Aplicatiile concrete au diverse cerinte privind prelucrarea si afisarea rezultatului masurarii, iar comportamentul neideal al componentelor sistemului va complica proiectul unui senzor rezistiv de curent bun. Masurarea tensiunii se poate face

- flotant sau

- fata de pamant (masa).

Pentru masurarea flotanta (Figura 2A) folosim un amplificator diferential ce va masura diferenta de potential dintre capetele rezistentei si va furniza la iesire o tensiune fata de masa proportionala cu intrarea. La masurarea fata de masa un capat al rezistorului de masurare este legat la masa. Aici trebuie tinut cont de faptul ca pe conductoarele de masa pot aparea caderi de tensiune importante la curenti mari (Fig. 2C).