电流传感器全类型解析:从分流电阻到光纤传感

Hackaday 梳理各类电流测量方案:从廉价可靠的分流电阻,到霍尔效应、TMR、磁通门乃至利用法拉第效应的光纤电流传感器,并说明各自的适用场景与坑点。

测量电流是许多电气系统里的基础需求,但要测得尽量不干扰原电路,却并不是一件容易的事。正因为如此,针对不同应用场景,市面上出现了种类繁多的电流传感器。ElectrArc240 在最近的一期视频中就把这些方案逐一过了一遍。

最朴素也最常用:分流电阻

视频首先演示的是分流电阻(shunt resistor)方案——技术含量不高、成本低,而且相当可靠。它大量出现在低压、小电流的场合,比如显卡就用它来限制 GPU 的功耗上限(当然,改装玩家总是很乐意把这个限制绕过去)。原理很简单:测量已知阻值电阻两端的压降,再据此推算电流。

非接触测量:从磁场入手

当然,实际应用中还有更高电压、更大电流的场景,也分直流和交流。尤其是交流电,其电磁场(磁通)本身就让电流测量变得简单。用过钳形表的人都能证明,这种非接触式测量确实有效,即便对直流应用也是如此。

除了最基础的变压器型结构,还有多种变体:霍尔效应传感器、TMR(隧道磁阻)传感器、磁通门(fluxgate)传感器,以及光纤电流传感器。后者利用干涉仪测量磁场引起的相位变化——即法拉第效应——来推算传输光信号的变化。这些更“ exotic ”的方案能带来更高的分辨率,代价则是项目预算上迅速出现的大窟窿。

怎么选,坑在哪

视频中展示并讨论了这些传感器类型及其构造,包括什么情况下该用哪一种,以及每种方案各自潜在的坑点。即便对许多应用来说一颗简单的分流电阻就够用了,了解这些不同类型及其背后的工作原理,仍然是件有好处的事。

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