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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

PSAシリーズのラインナップ・仕様詳細を見る

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 

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ソレノイドバルブのPWM駆動電流のリアルタイム計測

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直流電流入力(電流計・信号変換器・ディストリビュータ) 

 >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
- USBでロギング/設定可能。24x48サイズはUSB給電でも動作可能
- 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

PSA-4801

48x96mmサイズ

アナログ出力・デジタル通信
1-9999ms更新

電源
AC100-240/DC9.6-30V

表示器 6桁
緑LEDタイプもあり

外寸 W96, H48, D99

前面設定ボタン


PSA-24

24x48mmサイズ

アナログ出力・デジタル通信
1-9999ms更新

電源
DC7-60V/USB給電5V

表示器 5桁
緑LEDタイプもあり

外寸 W48, H24, D106
24x48 DINサイズ

DINレール取付対応


PSAL-24

24x48mmサイズ 廉価版

アナログ出力・デジタル通信
40-9999ms更新

電源
DC7-30V/USB給電5V

表示器 5桁
赤LEDのみ

外寸 W48, H24, D106
24x48 DINサイズ

DINレール取付対応




SDロガー付

カードにロギングデータ保存

前面ボタン
ロギング開始/停止

1CH入力

出力
CAN
16bitアナログ(電圧/電流)
アラーム(警報)
イーサネット
HDMI

電源 
AC100/DC8-30Vほか
選べるコネクタ
BNC/M8/端子台など



小型多CH

軽量で車載用にも

多CH入力 カスタマイズ品

出力
CAN
16bitアナログ(電圧/電流)
アラーム(警報)
イーサネット
HDMI

電源 DC8-30V
表示器 有/無を選択
選べるコネクタ
BNC/LAN/Dsub/端子台

その他の計測ジャンル 

EXシリーズ
 シリーズ一覧へ> 

- CAN出力 - 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
- 設定管理ソフト(無償):レポート印刷・データロギング
- アナログ2出力オプション登場 [24x48、48x96タイプとも] NEW
- イーサネット(LAN) [48x96タイプ] NEW

NEW ロードセル/圧力/ひずみ CAN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) 抵抗
速度/積算 周波数偏差/トルク
48x96mmサイズ

EX48:35,800円〜
24x48mmサイズ

EX(L)24:15,100円〜

カスタマイズ品

「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。
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計測種類・CH数自在

1台から対応
便利・簡単・低コスト

組込品として校正可能
機能変更:電源・出力電圧・通信仕様など

校正書類・トレーサビリティチャート発行可能

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多CH・表示器付

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