ניו-טק מגזין | דצמבר 2019 - המהדורה הדיגיטלית

POWER SOLUTIONS מוסף מיוחד

משוואת ההספק :1 משוואה

«

מעגלים אלקטרוניים המשמשים למדידת אנרגיה DC והספק כפי שהוזכר, הספק חשמלי מכפלת המתח בזרם. מדידה מדויקת של הספק מחייבת מדידה מדויקת ביותר של מתח וזרם. ההספק הנמדד ומסוכם לאורך זמן, הינו אנרגיה. כיוון שצריכת החשמל אינה קבועה ברוב המקרים, יש לבצע את מדידות המתח והזרם ברוחב פס שנבחר. דוגמה טיפוסית של מעגלים למדידת הוא מחלק המתח הפשוט המתואר DC מתח - משמאל, ומחלק המתח עם זיכרון 1 ב- איור ימין. בעוד שני 1 ) מצד איור buffered זמני ( המעגלים מסוגלים להגיע לדיוק גבוה עם כיול נכון, מחלק המתח עם זיכרון זמני - היקר יותר מאחיו הפשוט - בדרך כלל צורך פחות חשמל ומשתמשים בו בעיקר כאשר מודדים אותות נמוכים מאוד. DC ) ניתן גם למדוד בעזרת DC אם כי זרם (כולל תופעת הול, מאמר זה מתמקד במדידת זרם ,) shunt resistors עם נגדים מיצדיים ( DC משום שהם בשימוש נפוץ יותר ויקרים פחות. נגד מיצדי הוא נגד בעל ערך נמוך המחובר בטור עם המעגל. כאשר עובר דרכו זרם, נוצר עליו מפל מתח קטן. מפל המתח הוא פרופורציונלי והוא בדרך כלל מוגבר 2 לזרם כמו ב-משוואה בעזרת מגבר שרת. כיוון שהנגד המיצדי בטור עם שאר המעגל, ניתן להציב אותו משני הצדדים: בצד הגבוה, בו אחד של הטרמינלים של הנגד המיצדי מחובר ישירות אל מתח פס הצבירה, או בצד הנמוך בו הוא מחובר לאדמה, כפי שמתואר . בשני המקרים, יהיה מפל מתח קטן 2 ב-איור והמתח הכללי המופעל על המעגל יהיה נמוך יותר. עם זאת, למיקום הנגד המיצדי יש מספר משמעויות: אם הנגד המיצדי הוא על הקצה הנמוך (איור ■ , מימין), המתח עליו מחובר ישירות לאדמה. 2 כיוון שנגדים מיצדיים לרוב קטנים, מפלי המתח עליהם גם קטנים, דבר המקל מאוד על מעגל מדידת הזרם להשתמש במגבר שרת זול

מעגלים מחלקי מתח :1 איור

«

והזרם באמצעות מעגלים אנלוגיים ולאחר מכן להמיר את האותות באמצעות ממיר ), המוציא את הנתונים ADC דיגיטלי-אנלוגי ( אל מיקרו-בקר. באחריות המיקרו-בקר לדגום את ההספק המצטבר של האות לאורך זמן, וכך להגיע למדידת האנרגיה. מעגל אופייני למדידת אנרגיה מוצג ב- איור . להוספת מיקרו-בקר למעגל המדידה יש 3 יתרונות וחסרונות. מצד אחד זה יכול לתרום גמישות רבה באלגוריתמים חישוביים, ניטור התנהגות שונות, ובניית דוחות מפורטים יותר - לדוגמה, לפי שעה, יומי, וכד'. יתרון נוסף הוא כי מיקרו-בקר מסוגל לעשות יותר מאשר מדידות אנרגיה. הוא יכול להפעיל אירועים, להפעיל מכונות מצבים מותאמות אישית או כמעט כל דבר שהמהנדס צריך שיעשה. הגדלת ) אינה בעיה BOM העלות ורשימת החומרים ( אם המערכת ממילא כבר צריכה מיקרו-בקר. מאידך, החסרונות של ניטור צריכת האנרגיה עם מיקרו-בקר כוללים את הגדלת סך צריכת

במתח נמוך כדי להגביר את מפל המתח. דבר זה רצוי מאוד מטעמי עלות. עם זאת, החיסרון המרכזי של נגד מיצדי בצד הנמוך הוא העובדה כי המעגל הכולל כבר אינו מחובר ישירות אל האדמה, אלא קצת יותר גבוה. מפלי מתח על נגד מיצדי הם בדרך כלל בטווח המיליוולטים. מצד שני, אם הנגד המיצדי ממוקם בצד ■ , שמאל) אז המעגל מחובר 2 הגבוה (איור ישירות לאדמה, ומונע כל תופעה הסרת כל . זה רצוי במיוחד ground bouncing תופעה של כאשר המעגל מבצע מדידה מדויקת או חייב לספק יציאות מדויקות. החיסרון היחיד של שיטה זו בכך כי צריך להשתמש במגבר שרת למתח גבוה יותר, ובהתאם לרוחב הפס שלו הוא עלול להיות יקר יותר. בזמן שמתח, זרם ואפילו הספק ניתן למדוד עם מעגלים אנלוגיים די בקלות ובעלות נמוכה, מדידת אנרגיה מחייבת מעגלים מורכבים יותר. עם זאת, הגישה הקלאסית למדידת אנרגיה היא למדוד את המתח

מעגלים למדידת זרם :2 איור

מפל מתח על הנגד המיצדי :2 משוואה

«

«

49 l New-Tech Magazine