¿Qué es un Amplificador de Detección de Corriente?
Un amplificador de detección de corriente es un elemento del dispositivo que detecta el valor de la corriente que fluye en un circuito eléctrico. La corriente puede calcularse midiendo la tensión en ambos extremos de la resistencia de derivación utilizada para detectar la corriente.
La caída de tensión en ambos extremos de la resistencia de derivación se amplifica mediante un amplificador operacional, de modo que incluso pequeñas diferencias de potencial pueden detectarse como una gran tensión.
Además, como se construye una ganancia fija a partir de la resistencia incorporada, no se ve afectada fácilmente por cambios de temperatura o influencias externas, lo que permite realizar mediciones muy precisas.
Usos de los Amplificadores de Detección de Corriente
Los amplificadores de detección de corriente se utilizan para medir las corrientes que fluyen en diversas máquinas. En muchas máquinas, la detección de corriente es esencial para la seguridad y el funcionamiento eficaz del sistema.
Un ejemplo es la corriente que circula en los vehículos eléctricos. La detección normal de corriente en vehículos eléctricos con altas tensiones es difícil, pero puede medirse utilizando amplificadores de detección de corriente. Normalmente, la entrada de los amplificadores operacionales no puede superar la tensión de alimentación, pero los amplificadores de detección de corriente pueden soportar tensiones de entrada gracias a su amplio rango de tensión de modo común.
Principio de los Amplificadores de Detección de Corriente
Los amplificadores de detección de corriente son un excelente elemento para medir corrientes en diversas máquinas. Aquí se presentan su principio y sus características.
Los amplificadores de detección de corriente miden el valor de la corriente que circula midiendo la diferencia de potencial entre las resistencias por las que circula la corriente. Esta resistencia se denomina resistencia shunt y se mide utilizando un principio sencillo basado en la ley de Ohm.
Aunque la diferencia de potencial entre los dos extremos de la resistencia shunt sea pequeña, puede medirse suficientemente amplificándola con un amplificador operacional. Las características de la resistencia de derivación también dependen de la posición en la que se coloque.
- Amplificador de Lado Bajo
Se coloca una resistencia en derivación entre la carga y tierra en el circuito. La principal ventaja de la detección de corriente en el lado bajo es que la tensión de código común es cercana a cero. Esto permite una implementación sencilla sin necesidad de un diseño de circuito complejo. - Amplificador de Lado Alto
Se coloca una resistencia en derivación entre la fuente de alimentación y la carga en el circuito. La ventaja de la detección de corriente en el lado alto es que no se ve afectada por tierra.
Cómo Determinar la Resistencia de Detección de Corriente
Una de las decisiones más importantes para la detección de corriente es la elección de la resistencia de detección de corriente (resistencia shunt). El valor de la resistencia y la potencia deben determinarse de forma que se obtenga la tensión máxima de funcionamiento deseada a partir de la corriente máxima que cabe esperar normalmente. En caso necesario, también es importante tener en cuenta las pérdidas de potencia de la resistencia antes de seleccionar el valor de la misma.
Una vez determinadas la resistencia de detección de corriente y la potencia, debe tenerse en cuenta el efecto de las tolerancias de la resistencia. Esto se debe a que las tolerancias afectan directamente a la precisión de las mediciones de tensión y corriente que pueden detectarse. También suele pasarse por alto el coeficiente de deriva de temperatura de la tolerancia de la resistencia.
También debe prestarse atención a la forma en que se traza el patrón impreso desde la resistencia shunt hasta el amplificador de detección de corriente. Las resistencias shunt son normalmente de baja resistencia, por lo que dependiendo de cómo se dibuje el patrón, la caída de tensión debida a la resistencia de cobre del patrón también puede ser detectada, dando lugar a un gran error.
El patrón debe separarse de la resistencia de derivación y dirigirse al amplificador de detección de corriente. Además, el recorrido de la corriente y la detección de tensión deben realizarse en recorridos separados para eliminar los errores causados por la resistencia del recorrido de la corriente.
Métodos de Selección de Amplificadores de Detección de Corriente
Los dos tipos principales de amplificadores de detección de corriente son los amplificadores de lado alto y los amplificadores de lado bajo. Cada uno tiene sus ventajas e inconvenientes: los amplificadores de lado alto miden la corriente entre la alimentación y la carga, por lo que pueden aplicarse tensiones CC superiores a la tensión de alimentación.
Los amplificadores de lado bajo, por el contrario, miden la corriente entre la carga y tierra, por lo que se aplica a los pines de entrada una tensión cercana al nivel de tierra. Al seleccionar un amplificador de detección de corriente, primero hay que decidir si se va a utilizar la detección de corriente por el lado alto o por el lado bajo.
Para la detección de corriente por el lado de alta tensión, el amplificador de detección de corriente se selecciona en función de la tensión máxima requerida para la aplicación y la tensión de alimentación utilizada. Para la detección por el lado bajo, seleccione un amplificador de detección de corriente que funcione a una tensión de modo de aviso cercana a 0 V.
Otras consideraciones del sistema incluyen la dirección de la detección de corriente. Es que acaso la detección de corriente se limita a una dirección o el diseño debe tener en cuenta la bidireccionalidad? También es importante tener en cuenta el error con respecto a la precisión del offset y la ganancia en función del valor de la resistencia de derivación y el rango de corriente medido.