Der Begriff „Stromwandler“ war ursprünglich weit gefasst und bezeichnet heute allgemein ein Sekundärinstrument, insbesondere im Bereich der Halbleiter- und Mikroelektronik, wie beispielsweise Hall- und faseroptische Sensoren. Ein Stromwandler ist ein Sensortyp, dessen Hauptsignalquelle die Stromstärke des erfassten Signals ist. Die Stromstärke ist somit der wichtigste Parameter. Zur Messung der Stromcharakteristik wird üblicherweise ein Gerät verwendet, das diese Kennlinie erfasst, beispielsweise ein Amperemeter.
1. Der Stromwandler wird auch als Magnetsensor bezeichnet.
Stromwandler finden Anwendung in Haushaltsgeräten, intelligenten Stromnetzen, Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen usw. Viele Magnetsensoren sind in unserem Alltag im Einsatz, beispielsweise in Computerfestplatten, Kompassen, Haushaltsgeräten usw. Ein Stromwandler ist ein aktives Modul, beispielsweise mit Hall-Sensoren, Operationsverstärkern und Leistungstransistoren, das Betriebsleistung benötigt und eine gewisse Leistungsaufnahme aufweist.
Kleine Leistungselektronikgeräte integrieren zunehmend neue Technologien. Dazu gehören Schaltnetzteile, Hart- und Weichschalten, Spannungsregelung, lineare Rückkopplungs-Spannungsregelung, Magnetverstärkertechnologie, CNC-Spannungsregelung und elektromagnetische Verträglichkeit. Der tatsächliche Bedarf treibt die kontinuierliche Weiterentwicklung der Stromversorgungstechnologie voran. Um den Strom automatisch zu erfassen und anzuzeigen, verfügen sie über automatische Schutzfunktionen und eine intelligente Steuerung bei Gefahrensituationen wie Überstrom und Überspannung. Die Stromversorgungstechnologie mit Sensorerfassung, Sensorabtastung und Sensorschutz hat sich daher zunehmend etabliert. Sensoren zur Strom- und Spannungsmessung sind den Anforderungen der Zeit entsprechend entstanden und werden von den meisten Netzteilentwicklern im Inland bevorzugt eingesetzt.
2. Das Verfahren zur Beurteilung der Qualität des Stromwandlers.
Die Qualität eines Stromwandlers wird üblicherweise vom Hersteller des Sensors beurteilt, da gängige Stromwandler Probleme wie unendliche Ausgangssignale, große Nullpunktdrift, geringe Genauigkeit, mangelnde Linearität und schlechte Temperaturstabilität aufweisen. Das Ausgangssignal des Sensors ist in der Regel schwer zu beurteilen. Es gibt jedoch Stromwandler, die auf dem Prinzip eines Transformators basieren und deren Ausgangssignal 4–20 mA Gleichstrom beträgt. Bei Nullstrom gibt dieser Wandler 4 mA aus. Sobald die Stromversorgung angeschlossen und die Messung durchgeführt wird, ist dieser Ausgangswert vorhanden. Daher ist es ratsam, einen solchen Stromsensor zu wählen.
3. Auswahl des Stromwandlers
1. Linear
Die Linearität bestimmt, in welchem Maße das Ausgangssignal des Stromwandlers (Sekundärstrom IS) und das Eingangssignal (Primärstrom IP) proportional zum Messbereich sind.
2. Temperaturdrift
Der Offsetstrom ISO wird bei 25 °C berechnet. Ändert sich die Umgebungstemperatur um die Hall-Elektroden, ändert sich auch der ISO-Wert. Daher ist es wichtig, die maximale Änderung des Offsetstroms ISO zu berücksichtigen, wobei IOT den Wert der Temperaturdrift in der Kennlinie des Stromwandlers bezeichnet.
3. Offsetstrom-ISO
Der Offsetstrom wird auch als Reststrom bezeichnet. Er entsteht hauptsächlich durch instabile Hall-Elemente oder Operationsverstärker in elektronischen Schaltungen. Wird der Stromwandler bei 25 °C und IP = 0 gefertigt, ist der Offsetstrom minimal. Dennoch erzeugt der Sensor beim Verlassen der Produktionslinie einen gewissen Offsetstrom.
4. Genauigkeit
Die Genauigkeit von Hall-Effekt-Stromwandlern hängt von der Nennstromstärke (IPN) ab. Bei +25 °C beeinflusst die Messgenauigkeit des Sensors den Primärstrom. Gleichzeitig müssen bei der Bewertung der Genauigkeit von Stromwandlern auch Offsetstrom, Linearität und Temperaturdrift berücksichtigt werden.
Veröffentlichungsdatum: 28. April 2025