Astăzi, aproape toate circuitele de monitorizare și control utilizează șunturi rezistive pentru efectuarea măsurătorilor de curent, aceasta fiind o soluție ușor de folosit și rentabilă. Pentru ca rezultatele măsurătorilor să atingă o anumită precizie, este util să înțelegem cum funcționează șunturile rezistive. Deoarece metoda este considerată ca fiind o tehnologie de măsurare de precizie, aceasta nu ar trebui privită ca o sarcină banală.
Datorită valorii reduse a rezistivității sale, șuntul poate fi folosit pentru a măsura curentul, fiind considerat un rezistor de detecție a curentului. Se utilizează întotdeauna atunci când curentul măsurat depășește domeniul dispozitivului de măsurare și se conectează în paralel cu acesta. Curentul total care curge prin șunt generează o cădere de tensiune care este apoi măsurată; cunoscând rezistența șuntului, aplicăm legea lui Ohm pentru a calcula valoarea curentului (I = V/R). Pentru a menține la minim pierderile de putere –și, prin urmare, dezvoltarea căldurii – șuntul trebuie să aibă o valoare rezistivă foarte scăzută în gama milliohm-ilor, unele chiar sub aceasta.
Avantajul acestei metode de măsurare este acela că defectele pot fi detectate și eliminate rapid.
Șunturile sunt, prin urmare, deosebit de interesante pentru aplicațiile relevante în domeniul siguranței, unde trebuie identificate defectele. Mai mult, acestea oferă rezultate de măsurare precise și permit, de exemplu, controlul eficient al acționărilor sau monitorizarea sistemelor de management a bateriilor. În același timp, șunturile rezistive oferă variante excelente pentru a reduce costurile.
În principiu, șunturile sunt potrivite pentru orice tip de aplicație de măsurare – atât în curent continuu cât și în curent alternativ. În prezent, șunturile traversează o perioadă înfloritoare, în special datorită numărului tot mai mare de măsurători de stare obligatorii în autovehicule: managementul motorului și al bateriei, al unității de control al airbagurilor, al sistemului ABS și altor sisteme de siguranță, blocare și infotainment. Rezistoarele utilizate pentru detecția curentului devin din ce în ce mai populare în aplicații industriale, tehnologie medicală, energii regenerative și în contorizarea inteligentă.
Sunt oferite diverse tehnologii
Șunturile sunt disponibile în tehnologii cu strat metalic sau versiuni complet metalice. Rezistoarele cu strat sunt mult mai ieftine, dar au un coeficient de temperatură comparativ mai slab. Există, de asemenea, un dezavantaj dat de tehnologia lor de fabricație: la rezistoarele cu strat metalic, se aplică o pastă pe un substrat ceramic, care se ajustează prin gravare cu laser pentru obținerea unei anumite valori. Rezultatul final este o structură neomogenă a cărei suprafață plină de sinuozități determină valoarea nominală a rezistorului. Inductanțele parazite deja existente împreună cu o serie de alte inductanțe generate de spiralizarea elementului rezistiv invalidează legea lui Ohm în cea mai pură formă, denaturând astfel rezultatul măsurătorii curente. Căderea de tensiune pe șunt se aplică după formula U = I × R – L (di/dt). Rezistoarele cu strat metalic sunt, prin urmare, valoroase doar în cazul în care inductanța nu este importantă.
Rezistoarele șunt complet metalice constau dintr-un element rezistiv omogen care nu permite dezvoltarea de inductanțe suplimentare, obținându-se în final măsurători consistente și corecte. Acest lucru este esențial pentru aplicațiile de înaltă precizie, de exemplu în tehnologia medicală sau în dispozitivele de măsură de precizie. Mai mult, acestea sunt caracterizate prin precizie ridicată de măsurare și anduranță la șoc termic. Rezistoarele complet metalice sunt disponibile într-o gamă largă de dimensiuni – inclusiv cele care sunt mult mai mari decât rezistoarele chip standard – și cu valori TK sub 100ppm/K. Acestea pot opera la o putere de până la 7W la temperaturi maxime de 275°C. Valorile rezistive pot fi selectate în gama mΩși coboară până la o singură cifră.
Valoarea rezistivă perfectă poate fi determinată cu ușurință: cea mai mică tensiune măsurată care, încă, oferă rezultate suficient de precise este împărțită la cea mai mică valoare de curent a domeniului de măsurare.
Există o tendință spre reducerea dimensiunilor, dar cu ieșiri cu valori mai înalte; de asemenea, din ce în ce mai căutate sunt versiunile bazate pe cerințele clientului în ceea ce privește geometria conexiunilor și dimensiunea șuntului.
Cu siguranță, alegerea modelelor standard sau personalizate depinde de aplicația în cauză. Deoarece rezistoarele șunt sunt relativ scumpe în comparație cu alte tehnologii de rezistoare, acestea sunt disponibile atât în cantități mici cât și ca mostre pentru testare.
Șunturi cu 4 terminale
Versiunea cu 4 terminale este o opțiune. În acest tip de șunt, curentul circulă prin două terminale, iar tensiunea este măsurată la capătul celorlalte două. Căderea de tensiune pe rezistoare poate fi determinată utilizând conexiunile interne de tip Kelvin, astfel încât erorile de măsurare rezultate pot fi eliminate.
Șunturile cu 4 terminale sunt utilizate în două scenarii: În primul rând, atunci când rezistența de linie și de contact este relativ ridicată și, spre deosebire de rezistența măsurată, nu este neglijabilă. În al doilea rând, când valoarea rezistivă este mai mică de 10mR, deoarece valorile rezistive ale conductorilor sunt, de asemenea, în domeniul milliohm-ilor și trebuie astfel încorporate.
Autor: Bert Weiss, Suport Tehnic Rezistoare
Rutronik | www.rutronik.com
