• 電流計測の基本原理
• ローサイド／ハイサイド計測
• シャント抵抗について
• 電流測定用PSAシリーズ
• 低シャント抵抗のメリット
• 16bitの入力／出力分解能
• PSAシリーズまとめ
• アプリケーション
• 製品紹介

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。
この抵抗両端にかかる電圧を測定し、電流値に換算します。
電流計測に使用される抵抗 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	ハイサイド計測
計測対象回路 - GND(0V) 間に、電流計測器を設置	電源 - 計測対象回路 間に、電流計測器を設置
■電流計測器が、GND と計測対象回路の間にあるため、 回路が GND から浮いてしまう。 ■計測対象回路内の故障などで、GNDと電源が短絡した場合、 電流計測器に電流が流れないため、短絡したことがわからない。	■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。 ■計測対象回路内の故障などで、GNDと電源が短絡した場合でも 短絡検知ができてアラームを出せる。

PSAシリーズは、ハイサイド計測／ローサイド計測の両方に対応しています。

 

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といった低駆動電圧製品(3.3V / 1.2Vなど)や、大電流を
精度良く測定するには、低抵抗や大電力（大電流）への対応が必要になります。

例１：電源3.3Vで電流1Aを流す場合、シャント抵抗値が1Ωとしたら…

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、シャント抵抗は低い抵抗値のものを使用します。 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、シャント抵抗値1Ωの場合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としたら…

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！

 

電流測定用計測器(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できるよう、
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。
また、入力および出力分解能も16bitと高分解能です。

 

低シャント抵抗のメリット

■測定レンジ±2Aモデルでの比較

社名	型式	計測範囲	シャント抵抗	入力過負荷
ココリサーチ	PSA-2401U2D3	±2.0000A	約 40mΩ	±3A
他社様参考値	－－－－－－	±1999.9mA	約100ｍΩ	±3A

電圧降下比較	電力損失比較

 

■測定レンジ±20ｍAモデルでの比較

社名	型式	計測範囲	シャント抵抗	入力過負荷
ココリサーチ	PSA-2401U2D1	±20.000mA	約 1Ω	±3A
他社様参考値	－－－－－－	±20mA	約10Ω	±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は、計測器の内部でデジタルデータに変換され、どれだけ細かくデジタル化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とは、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、低電圧から高電圧製品まで幅広く計測可能。

　→　自己損失による温度誤差を、極力小さくできるよう設計。

　→　高負荷耐圧で故障しにくい設計。

　→　F/Vコンバータで蓄積されたアナログ技術（ノイズ除去技術）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。

　→　細かく・正確に計測ができるよう、F/Vコンバータで培ったアナログ技術（ノイズ除去技術）を搭載。

 

アプリケーション

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