Metody pomiaru prądu elektrycznego

Istnieje kilka technologii, które pozwalają czujnikom wykrywać przepływ prądu:

• Czujnik Halla (bezkontaktowy) – wykorzystuje zjawisko Halla, czyli generowanie napięcia w półprzewodniku pod wpływem pola magnetycznego otaczającego przewód z prądem. Przykładem są popularne moduły ACS712 lub ACS758, zdolne mierzyć prąd stały i zmienny (AC/DC) bez bezpośredniego włączania w obwód. Ich zaletą jest galwaniczna izolacja – pomiar odbywa się bez ryzyka przerwania obwodu.
• Bocznik (rezystor pomiarowy) – to precyzyjny rezystor o małej wartości, włączony szeregowo w obwód. Mierząc spadek napięcia na tym rezystorze (wg prawa Ohma), można obliczyć wartość płynącego prądu. Tę metodę stosują układy takie jak INA219 czy INA3221, które posiadają wbudowane wzmacniacze do odczytu bardzo małych napięć. Rozwiązanie to zapewnia dużą dokładność, lecz wprowadza minimalny rezystancyjny spadek napięcia w obwodzie.
• Przekładnik prądowy – w pomiarach prądu przemiennego często używa się przekładników (cewek), które działają jak miniaturowe transformatory. Czujniki SCT-013 to przykładowe przekładniki prądowe w formie klamry, którą można objąć przewód. Przekładnik indukuje prąd proporcjonalny do mierzonego – jest to metoda bezinwazyjna i odizolowana, stosowana np. w monitorach energii elektrycznej.

Zastosowania czujników prądu

Dzięki czujnikom prądu można realizować liczne funkcje w układach elektronicznych i elektrycznych:

• Ochrona przeciwzwarciowa i nadprądowa – układ wykrywając nagły skok prądu (zwarcie) może natychmiast odłączyć zasilanie lub ograniczyć prąd, chroniąc komponenty.
• Monitorowanie zużycia energii – w urządzeniach pomiarowych (np. inteligentne liczniki energii, systemy IoT) czujniki rejestrują bieżący pobór prądu, umożliwiając analizę zużycia i optymalizację pracy urządzeń.
• Sterowanie silnikami – monitorując prąd silnika elektrycznego, można wykryć stan przeciążenia lub zablokowania mechanizmu i odpowiednio zareagować. Czujniki prądu są więc elementem systemów sterowania napędów i robotyki.
• Systemy ładowania baterii – kontrola prądu ładowania i rozładowania akumulatorów jest kluczowa dla bezpieczeństwa. Czujniki zapewniają precyzyjny pomiar, aby układ BMS (Battery Management System) mógł zarządzać procesem ładowania.

Wykorzystanie modułów pomiaru prądu w praktyce

Większość czujników prądu dostępnych w formie modułów daje się łatwo zaimplementować w projektach DIY. W Elektroweb oferujemy m.in. moduły z czujnikami Halla (ACS712 o różnych zakresach: 5A, 20A, 30A), przekładniki prądowe SCT (np. 30A/1V) oraz układy pomiarowe I2C (INA219, INA3221 do wielokanałowych pomiarów prądu i napięcia). Typowy moduł posiada wyprowadzenia do zasilania oraz wyjście analogowe lub interfejs (np. I2C) do odczytu danych. Podłączając taki sensor do mikrokontrolera Arduino lub Raspberry Pi, można w prosty sposób dodać funkcję miernika prądu do swojego projektu. Pamiętaj, aby dobrać czujnik o odpowiednim zakresie pomiarowym (np. czujnik 30A dla silnika pobierającego do 15A, by mieć zapas) i upewnić się, że obwód jest prawidłowo zasilony oraz odizolowany, gdy pracujesz z siecią 230V. Dzięki czujnikom prądu Twoje urządzenia zyskają "zmysł" kontrolujący przepływ energii, co zwiększy ich funkcjonalność i bezpieczeństwo.