Akım Ölçme Yöntemleri

Devrenin durumunu anlamak için akım ölçümü gereklidir. Akımı ölçmek için ampermetreler tasarlanmıştır. Bu ampermetrelerin nasıl akım ölçtüğününün temelini vermek istiyorum. Temel olarak 4 yöntem kullanılır. Bunlar direnç ölçümü, akım trafosu, hall effect sensor ve rogowski bobini yöntemleridir.

Shunt (Direnç) Yöntemi

Bu akım ölçüm yöntemi düşük akımlarda ucuzluk, hassasiyet ve düşük gecikmeli sinyal sağladığı için birçok devrede kullanılırlar. Temel mantık I=V/R formülüdür. Değeri bilinen küçük bir direnç üzerinden geçen akım direnç uçlarında bir gerilim oluşturacaktır. Bu gerilim ölçülerek direnç üzerinde ki akım bulunabilir.Bu yöntemle 0.1% hata oranıyla ölçüm yapılabilir.  Bu yöntem hem Alternatif Akım(AC) hem de Doğru Akım(DC)'da kullanılabilir. Kullanılan direnç çevresel etmenlerden etkilenebilir ya da üzerinden geçen akımın direnci ısıtmasından kaynaklı direnç değeri değişebilir. Bu durum yanlış ölçüm yapılmasına sebep olur. Düşük akımların ölçülmesi için op-amp kullanılması gerekmektedir. Bunun için özel geliştirilmiş op-amp serilerini tercih etmek hassas ölçüm ve doğruluk için önemlidir.

Manyetik Yöntemler

Manyetik akım ölçme yöntemleri genellikle çok yüksek akımları ölçmek için kullanılırlar. Temel mantık bir iletken kesiti üzerinden geçen akımın orantılı bir şekilde manyetik alan oluşturmasıdır.

  • Akım Trafosu

             Akım Trafosu yönteminin temel mantığı bir iletken kesitinden geçen alternatif akımın bobinde oluşturduğu akımın shunt direnç yöntemi ile ölçülmesidir. Çok yüksek akımlar ve çok yüksek gerilimdeki akımlar ölçülebilirler. Gecikmesiz ölçüm sağlaması nedeniyle gerçek zamanlı yüksek frekanslı akımların ölçülmesinde de kullanılabilir. Akım trafosunun sekonder kısmı kesinlikle boşta bırakılmamalıdır. Eğer boşta bırakılır yani akım çekilmezse sekonder kısmında yüksek voltajlar indüklenecek ve bu trafoya ve devreye zarar verecektir. Aynı zamanda primer kısmında endüktans artışı olacak ve sargılar ısınmaya başlayacaktır.

 formulüyle hesaplanır.

  • Hall Effect Sensor Yöntemi

            Bu yöntem hem alternatif akım hem de doğru akım ölçümünde kullanılabilir. Manyetik alanı algılayan hall effect sensor ile bir iletken kesitinden geçen akımın oluşturduğu manyetik alanın ölçülmesi ile çalışır. Pens Ampermetrelerin akımı ölçmek için kullandığı bir yöntemdir. Hem doğru akım hem de alternatif akım için kullanılabilir. Ancak bir dezavantajı genellikle sinyal gecikmesi diğer ölçüm yöntemlerine göre daha yüksektir. İzole olması ve kabloya herhangi bir harici bağlantı yapılmaması gerektiğinden sıklıkla tercih edilirler.

  • Rogowski Yöntemi

                 Bu yöntem akım trafosu yöntemi ile benzerdir ancak bu yöntemde akım yerine bir gerilim oluşur. Bu gerilim bir yükseltici ile yükseltilerek akım ölçülebilir. Bu yöntem sadece alternatif akımda kullanılabilir. Çok düşük gecikmelere sahip olduğu için yüksek frekanslı anahtarlamanın olduğu devrelerde de kullanılabilirler.