سنسور جریان الکتریکی (Current Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور جریان الکتریکی (Current Sensor) :
سنسور جریان الکتریکی وسیله ای است که جریان عبوری از یک سیم یا مدار را اندازه گیری کرده و آن را به یک سیگنال قابل خواندن (معمولا ولتاژ آنالوگ، جریان، یا داده دیجیتال) تبدیل می کند. اندازه گیری جریان در الکترونیک قدرت، حفاظت از مدارها، کنترل موتورها، و مدیریت انرژی بسیار حیاتی است. سنسورهای جریان بر اساس اصول مختلفی کار می کنند.
انواع اصلی سنسورهای جریان:
مقاومت شنت (Shunt Resistor): ساده ترین روش. یک مقاومت با دقت بالا و مقاومت بسیار کم در مسیر جریان قرار می گیرد. با اندازه گیری افت ولتاژ دو سر آن (طبق قانون اهم:
\[ V = IR \]) و با دانستن مقاومت، جریان محاسبه می شود. مزایا: ارزان، ساده، و دقیق برای DC و AC. معایب: افت توان در مقاومت، ایزوله نبودن (عدم جداسازی گالوانیکی از مدار)، و محدودیت در جریان های بالا.
ترانسفورماتور جریان (Current Transformer - CT): برای اندازه گیری جریان های متناوب (AC) به صورت ایزوله. یک ترانسفورماتور با هسته حلقه ای که سیم حامل جریان به عنوان سیم پیچ اولیه عمل می کند (معمولا یک دور) و سیم پیچ ثانویه با تعداد دور زیاد، جریانی متناسب با جریان اولیه تولید می کند. مزایا: ایزوله، مناسب برای جریان های بالا، ساده. معایب: فقط برای AC، اندازه نسبتا بزرگ، و اشباع هسته در جریان های DC.
سنسور اثر هال (Hall Effect): برای اندازه گیری جریان های DC و AC به صورت ایزوله. جریان عبوری از یک سیم یا یک رسانا درون یک هسته مغناطیسی (حلقه) یک میدان مغناطیسی متناسب با جریان ایجاد می کند. یک سنسور اثر هال در شکاف هسته، این میدان را اندازه گیری می کند. مزایا: ایزوله، اندازه گیری DC و AC، محدوده وسیع. معایب: هزینه بیشتر، حساسیت به دما، و آفست.
سنسور جریان مبتنی بر مغناطومقاومت (MR): شبیه به اثر هال، اما با سنسورهای MR (GMR یا TMR) به جای هال. حساسیت بالاتر و اندازه کوچک تر. برای کاربردهای دقیق تر.
سنسور جریان فیبر نوری (Fiber Optic Current Sensor): بر اساس اثر فارادی (چرخش قطبش نور در میدان مغناطیسی). برای جریان های بسیار بالا و محیط های با ولتاژ فوق بالا (ایستگاه های برق). بسیار دقیق و ایزوله کامل، اما گران.
سنسور جریان مبتنی بر سیم پیچ روگوفسکی (Rogowski Coil): یک سیم پیچ هواپیچ که دور سیم حامل جریان پیچیده می شود. ولتاژ خروجی متناسب با مشتق جریان است (
\[ V \propto dI/dt \]). برای اندازه گیری جریان های AC با فرکانس بالا و پالس های جریان (مثل تخلیه الکتریکی) مناسب است. ایزوله و خطی.
\[ V_{shunt} = I R_{shunt} \quad , \quad I_{CT} = \frac{I_p}{N} \]انتخاب نوع سنسور به عواملی مانند محدوده جریان، DC یا AC بودن، نیاز به ایزولاسیون، دقت، پهنای باند، و هزینه بستگی دارد.
