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技術情報 電流計測がわかる!PSAシリーズのメリット
電流計測の基本原理
抵抗に電流が流れると、オームの法則より抵抗両端に電圧が発生します。
この電圧を測定し、電流値に換算します。
電流計測に使う抵抗をシャント抵抗と呼びます。
ローサイド計測/ハイサイド計測
電流計測器の設置場所で、測定方法が異なります。
ローサイド計測
計測対象回路 - GND(0V) 間に、計測器を設置

■計測器がGNDと計測対象回路の間にあり、回路がGNDから浮いてしまう。
■(対象回路の故障などで)GNDと電源が短絡すると、計測器に電流が流れないため短絡に気付かない。
ハイサイド計測
電源 - 計測対象回路間に、計測器を設置

■計測対象回路の基準をGNDにできるが、計測器はGNDから浮くのでノイズの影響を受けやすい。
■(対象回路の故障などで)GNDと電源が短絡しても、短絡を検知してアラーム出力可能。
PSAシリーズは、ローサイドとハイサイド、両方の計測に対応します。
シャント抵抗について その1
電流計測に使われる抵抗(シャント抵抗)に電流が流れると、抵抗自身が電力を消費します。
スマートフォンやウエアラブル機器などの低駆動電圧(3.3V / 1.2Vなど)や大電流を、精度良く測定するには、低い抵抗や大電力(大電流)への対応が必要です。

例1:電源3.3Vで電流1Aを流す場合、シャント抵抗値が1Ωだと…

計測対象の回路への供給電圧
=電源電圧3.3V - シャント抵抗間の電圧1V
2.3V

回路の供給電圧が2.3Vになってしまい、
これでは正常に回路が動作するかわかりません。
ですので、低い抵抗値のシャント抵抗を使用します。

シャント抵抗が0.04Ωなら
3.3V-(1A×0.04)=3.26V
損失が少なく、これなら大丈夫!
シャント抵抗について その2
電流計測において、もう一つ大事なパラメータは電力損失です。
先ほどの例と同様に、電源3.3Vで電流1Aを流し、シャント抵抗1Ωでの電力損失を計算してみます。
電力(W)=I(電流)×I(電流)×R(抵抗)

例2:電源3.3Vで電流1Aを流す場合、シャント抵抗値が1Ωだと…

シャント抵抗の電力損失(W)
=1A×1A×1Ω
1W

電力損失=発熱量になります。
抵抗など電子部品は熱で特性値が変化しますので、
電力損失が多いとその分、計測誤差にもつながります。

シャント抵抗が0.04Ωなら、電力損失は
W=1A×1A×0.04=0.04W
損失が少なく、発熱量も少ない!

電流入力計測器(信号変換器) PSAシリーズのご紹介
ココリサーチが開発したPSAシリーズは、上記のような電圧損失・電力損失を極力小さくするため、他社様と比べ小さな入力抵抗(シャント抵抗)を採用しています。
入力・出力分解能とも16bitの高分解能です。
低シャント抵抗のメリット
■測定レンジ±2Aモデルで比較
社名 ココリサーチ 他社様参考値
型式 PSA-2401U2D3 −−−−−−
計測範囲 ±2000.0mA ±1999.9mA
シャント抵抗 約 40mΩ 約100mΩ
入力過負荷 ±3A ±3A
電圧降下比較
電力損失比較
■測定レンジ±20mAモデルで比較
社名 ココリサーチ 他社様参考値
型式 PSA-2401U2D1 −−−−−−
計測範囲 ±20.000mA ±20mA
シャント抵抗 約 1Ω 約10Ω
入力過負荷 ±3A ±50mA
電圧降下比較
電力損失比較
16bitの入力/出力分解能

測定値をどれだけ細かく測定し、出力できるかは、大事なパラメータです。
計測されたアナログ信号を、どれだけ細かくデジタルデータに変換できるかが、入力分解能です。

PSAシリーズは入出力とも分解能16bitで、細かく測定・出力できます。
16bitは、2の16乗という意味です(2^16=65535カウント)

例:±2Aレンジでの入力分解能の細かさ比較
分解能(bit) データ数 最小計測値 単位
10 2^10 = 1024 3.906250 mA
12 2^12 = 4096 0.976563
13 2^13 = 8192 0.488281
16 2^16 = 65536 0.061035

例:±10Vアナログ出力での出力電圧の細かさ比較
分解能(bit) データ数 最小計測値 単位
10 2^10 = 1024 19.531250 mV
12 2^12 = 4096 4.882813
13 2^13 = 8192 2.441406
16 2^16 = 65536 0.305176


13bit = 8192 vs 16bit = 65536
16bitは、13bitの8倍、細かく計測できる
ココリサーチ製 直流電流計(信号変換器) PSAシリーズのまとめ

■低シャント抵抗

→ 損失が少なく、低電圧から高電圧まで幅広く計測

→ 自己損失による温度誤差を、極力小さく設計

→ 高負荷耐圧で故障しにくい設計

→ F/Vコンバータで培ったアナログ技術(ノイズ除去)を搭載

*自動車会社様にて評価を行い、動作検証済です。


■16bitの高分解能

→ 細かく計測し、細かく出力が可能

→ F/Vコンバータで培ったアナログ技術(ノイズ除去)を搭載し、細かく正確に計測可能

用途例 
 もっとみる> 

ソレノイドバルブのPWM駆動電流のリアルタイム計測

リチウムイオン充電池のCCCV充電電流の計測・管理

健康機器の微小電流リークテスタ

バーンイン試験装置への組込
製品紹介 
直流電流入力(電流計・信号変換器・ディストリビュータ) 
 >電流入力モデルの一覧をみる 

主な特長

- PWM電流のリアルタイム計測や、フィードバック制御にも好適
- シャント抵抗40mΩ以下の低損失で、充電電流評価にも [±10A、±5A、±2Aタイプ]
- 測定レンジは±100μA〜±10Aまで13機種
- 出力多彩:CAN、アナログ16bit、アラーム(警報)、RS-485、Modbus、USBなど
- 専用ソフト(無償)で設定管理・レポート印刷・データロギング
48x96サイズ
PSA-4801
■16bitアナログとCAN、同時出力可能:1ms更新
■USBでロギング/設定可能
24x48サイズ
PSA-2401
■16bitアナログとCAN、同時出力可能:1ms更新
■USBでロギング/設定可能
■PSA-2401 :表示付き 盤面取付タイプ
■PSA-2451 :表示なし DINレール取付タイプ
■PSA-2431 :表示付き DINレール取付タイプ
24x48サイズ
廉価版
PSAL-2401
■16bitアナログとCAN、同時出力可能:40ms更新
■USBでロギング/設定可能
■PSAL-2401 :表示付き 盤面取付タイプ
■PSAL-2451 :表示なし DINレール取付タイプ
■PSAL-2431 :表示付き DINレール取付タイプ
その他の計測ジャンル 
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CANアナログ変換 直流電流 直流電圧
熱電対(温度) サーミスタ(温度) 測温抵抗(温度)
速度/積算 周波数偏差/トルク 抵抗

- CAN・16bitアナログ(電圧/電流)出力
- USB-C:設定・データロギング
- 警報出力 / RS-485
- 専用ソフト(無償):設定管理・レポート印刷・データロギング


EX48:35,800円〜


EX(L)24:14,100円〜

カスタマイズ品(実績多数・1台から対応可能。ご相談ください)
「多CH・多種類の計測を1台で/こんな筺体に入れたい」など、カスタマイズのご要望が増えています。
ココリサーチでは1台から対応していますので、お気軽にお問合せください。
 >カスタマイズ品一覧をみる 

関連機種
信号変換器