V našom každodennom živote sa prevažná väčšina domácich spotrebičov pri prevádzke spolieha na striedavý prúd, takže najbežnejším elektromerom, ktorý vidíme, je tiež merač striedavého prúdu. V rýchlo sa rozvíjajúcom technologickom odbore však čoraz dôležitejšiu úlohu zohráva iný druh elektrickej energie – jednosmerný prúd. Prístroj špecificky používaný na meranie DC elektrických parametrov je DC meter. Ako profesionálny merací nástroj, aj keď nie je taký populárny ako AC merače, je nevyhnutným základným zariadením v špecifických priemyselných a technologických aplikáciách. Jednoducho povedané, merač jednosmerného prúdu je prístroj, ktorý dokáže presne merať rôzne elektrické parametre, ako je napätie, prúd, výkon a kumulatívna spotreba energie v obvode jednosmerného prúdu. Poskytuje kľúčovú dátovú podporu pre presné riadenie jednosmernej elektriny.

Základný rozdiel medzi jednosmerným a striedavým prúdom

Aby sme pochopili, prečo musí merač jednosmerného prúdu existovať nezávisle, je potrebné najprv objasniť základné rozdiely medzi jednosmerným a striedavým prúdom. Jednosmerný prúd je charakterizovaný konštantným smerom prúdu tečúceho z pevného kladného pólu k zápornému pólu a jeho napätie je relatívne stabilné. Môžeme si ju predstaviť ako hladko tečúcu jednosmernú rieku. Bežne používané suché batérie a dobíjacie batérie vydávajú typický jednosmerný prúd. Na druhej strane smer striedavého prúdu a veľkosť napätia budú v priebehu času podliehať periodickým zmenám, ktoré kolíšu ako vlny v pravidelnom vzore. Tento zásadný rozdiel vedie k výrazným rozdielom v technických princípoch a konštrukciách prístrojov používaných na ich meranie. AC merače nie je možné priamo použiť na meranie DC parametrov a naopak. Preto vznikli jednosmerné merače určené špeciálne pre jednosmerné obvody.

Základný pracovný princíp merača jednosmerného prúdu: ako „zachytiť“ jednosmerný prúd

Merač jednosmerného prúdu dokáže presne „zachytiť“ a kvantifikovať energiu jednosmernej elektriny, pričom sa spolieha najmä na svoju jadrovú meraciu technológiu, z ktorých najkritickejšie je presné meranie prúdu. V súčasnosti bežné inteligentné merače jednosmerného prúdu vo všeobecnosti prijímajú dva princípy: metódu merania skratu a metódu merania Hallovho efektu. Metóda bočníka je klasická a vysoko presná metóda založená na Ohmovom zákone, ktorá zahŕňa nízky odpor (nazývaný bočníkový odpor) s veľmi presnou známou hodnotou odporu zapojenou do série v testovanom obvode. Keď cez tento odpor preteká jednosmerný prúd, podľa Ohmovho zákona sa vytvorí malý úbytok napätia úmerný veľkosti prúdu. Detegovaním tohto presného poklesu napätia môže merací obvod previesť hodnotu prúdu pretekajúceho obvodom. Táto metóda má jednoduchú štruktúru, relatívne nízke náklady a extrémne vysokú presnosť, vďaka čomu je preferovanou voľbou pre mnohé scenáre vysoko presného merania.

Ďalšou široko používanou technikou je metóda merania Hallovho efektu. Jadrom tejto metódy je použitie polovodičového zariadenia nazývaného "Hallov prvok". Princíp spočíva v tom, že keď vodič alebo polovodič, ktorým preteká prúd, umiestnime do magnetického poľa kolmého na smer prúdu, vznikne na oboch stranách rozdiel napätia úmerný sile magnetického poľa a veľkosti prúdu a tento jav sa nazýva Hallov jav. V merači jednosmerného prúdu je magnetické pole generované meraným prúdom snímané Hallovými prvkami a vydáva zodpovedajúci elektrický signál. Veľkou výhodou tejto metódy je, že dosahuje elektrickú izoláciu od testovaného obvodu, čo znamená, že merania je možné vykonávať bez priameho pripojenia k hlavnému obvodu. Vďaka tomu je vysoko bezpečný a má nízke rušenie obvodu pri meraní veľkých prúdov, zvlášť vhodný pre vysokovýkonné alebo zložité systémy, ktoré vyžadujú elektrickú izoláciu.
Hlavné použitia a aplikačné scenáre meračov jednosmerného prúdu

Oblasť použitia meračov jednosmerného prúdu je veľmi zameraná na scenáre, v ktorých je hlavnou formou energie alebo riadiaceho signálu jednosmerná elektrina. S energickým vývojom novej energetickej technológie a technológie výkonovej elektroniky je stav meračov jednosmerného prúdu čoraz významnejší. Vo fotovoltaických systémoch na výrobu energie solárne panely generujú jednosmerný prúd a DC merače sa používajú na presné meranie výkonu jednosmerného prúdu a elektriny generovanej fotovoltaickými poľami. Sú kľúčovým zariadením na hodnotenie účinnosti systému a vedenie energetického účtovníctva. V oblasti elektrických vozidiel a ich podporných nabíjacích staníc je proces nabíjania a vybíjania akumulátorov výlučne jednosmerným prúdom. Jednosmerné merače sú integrované do systémov správy batérií a nabíjacích zariadení na monitorovanie prúdu, napätia a výkonu nabíjania a vybíjania v reálnom čase, čím sa zaisťuje bezpečnosť a životnosť batérií.

Okrem toho sú v komunikačných základňových staniciach a dátových centrách jadrom záložné batériové sady, ktoré zabezpečujú neprerušované napájanie, a merače jednosmerného prúdu sa používajú na monitorovanie stavu nabíjania a vybíjania a stavu batérií. Trakčné a riadiace systémy elektrických lokomotív, metra a iných vozidiel v oblasti železničnej dopravy vo veľkej miere využívajú jednosmerný prúd a jednosmerné merače sú dôležitou súčasťou zabezpečenia ich stabilnej prevádzky. Podobne v priemyselných procesoch, ako je elektrolýza a galvanické pokovovanie, je potrebná presná kontrola jednosmerného prúdu a merače jednosmerného prúdu poskytujú nevyhnutné monitorovanie procesu a spätnú väzbu údajov. Stručne povedané, prítomnosť meračov jednosmerného prúdu možno vidieť takmer vo všetkých aspektoch výroby, skladovania, spotreby a kontroly jednosmerného prúdu.

Ako si vybrať vhodný merač jednosmerného prúdu

Pri výbere merača jednosmerného prúdu je dôležité zamerať sa na niekoľko základných parametrov, aby ste sa uistili, že spĺňajú požiadavky merania. Po prvé, rozsah sa vzťahuje na maximálne hodnoty prúdu a napätia, ktoré môže merač jednosmerného prúdu merať. Rozsah zvoleného prístroja by mal byť o niečo vyšší ako maximálna hodnota, ktorá sa môže vyskytnúť v skutočnom okruhu, aby sa ponechala bezpečnostná rezerva. Ďalej je úroveň presnosti, ktorá predstavuje stupeň presnosti merania. Rôzne aplikačné scenáre majú rôzne požiadavky na presnosť. Napríklad na vyrovnanie energie sú potrebné vysoko presné prístroje, zatiaľ čo na všeobecné monitorovanie možno zvoliť konvenčnú presnosť. Okrem toho je potrebné zvážiť metódy výstupu signálu. Moderné inteligentné merače jednosmerného prúdu sú zvyčajne vybavené digitálnymi komunikačnými rozhraniami, ktoré uľahčujú diaľkový prenos nameraných údajov do monitorovacích systémov pre centralizovanú správu a analýzu. Pochopenie týchto základných pojmov vám pomôže urobiť najvhodnejšiu voľbu pri pohľade na rôzne merače jednosmerného prúdu.