chia sẻ kiến thức
Cảm Biến Dòng Điện: Độ Trôi DC Là Bao Nhiêu?
Th7
Đặt Vấn Đề: DC Drift Là Gì?
Trong đo lường điện công nghiệp, một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác là “độ trôi DC” – hay DC Drift. Nhưng định nghĩa thực tế của khái niệm này vẫn còn khá mơ hồ với nhiều người.
Nó có nghĩa là gì? Sau 20 giây thì giá trị bắt đầu lệch đi? Hay sau 30 phút, dòng điện đo được có thể tăng lên tới 20%?
Trang web hiokijp.vn – đại diện chính thức của HIOKI tại Việt Nam, sẽ giúp bạn làm rõ khái niệm “DC drift” và đánh giá thực tế giữa hai công nghệ cảm biến dòng phổ biến hiện nay: cảm biến Hall và cảm biến Fluxgate.
Nền Tảng Kỹ Thuật: Cảm Biến Dòng Hall Và Fluxgate Khác Nhau Thế Nào?
HIOKI từng thực hiện một video ngắn so sánh giữa cảm biến dòng dùng cảm biến Hall và cảm biến dòng sử dụng công nghệ Fluxgate. Trong video, người thực hiện nói rằng:
“Tất cả cảm biến Hall đều có hiện tượng trôi DC, và điều này khiến chúng không phù hợp cho các phép đo công suất – vì độ trôi ảnh hưởng đến độ chính xác”.
Nhưng độ trôi DC có thật sự là hiện tượng xảy ra sau 20 giây, hay là sau một thời gian dài như 30 phút hoặc 1 giờ?
Để trả lời, một thí nghiệm trực quan đã được thực hiện với thiết bị đo dòng điện thực tế.
Mô Hình Thử Nghiệm Đo Độ Trôi DC
Cách Tiến Hành
Thí nghiệm sử dụng:
- Một nguồn điện DC.
- Một bóng đèn xe ô tô loại H7 công suất 50W, điện áp 12V.
- Một cảm biến Hall và hai cảm biến dòng Fluxgate để so sánh.
Mục Tiêu
So sánh và ghi lại các đặc điểm của dòng điện qua thời gian để tìm hiểu liệu có hiện tượng trôi DC rõ ràng nào xảy ra trong thực tế sử dụng cảm biến Hall hay không.
Danh Sách Thiết Bị Đo Được Sử Dụng
Các thiết bị cảm biến dòng điện do HIOKI sản xuất được chọn như sau:
- CT6711: Cảm biến dòng loại Hall, dòng AC/DC, băng thông 120MHz, có ba dải dòng: 0.5A, 5A và 30A. Được thiết kế dùng với dao động ký hoặc máy ghi dữ liệu. Trong thí nghiệm này, dải 5A phù hợp để đo dòng qua bóng đèn 50W.
- CT6841A: Cảm biến dòng loại Fluxgate dạng kẹp, dải đo 20A. Đây là thiết bị chuyên dụng cho đo công suất chính xác.
- CT6872: Cảm biến dòng Fluxgate loại xuyên tâm, dải đo 50A. Giống như CT6841A, thiết bị này cũng dùng cho đo công suất nhưng có độ chính xác cao hơn.
Hệ Thống Ghi Dữ Liệu Và Kết Nối Cảm Biến Dòng
Để ghi lại dòng điện trong thời gian dài, ba cảm biến trên được kết nối với HIOKI MR6000 – máy ghi bộ nhớ đa kênh chuyên nghiệp. CT6711 dùng đầu ra BNC, thường kết nối với dao động ký hoặc máy ghi như MR6000. Mô-đun 8968 hỗ trợ độ phân giải 16-bit được sử dụng để ghi dữ liệu từ CT6711.
HIOKI MR6000 có tùy chọn phần cứng cấp nguồn cho cảm biến như CT6711 thông qua cổng nguồn Lemo 2-pin. Nếu không sử dụng MR6000 mà dùng dao động ký, bạn sẽ cần bộ cấp nguồn ngoài như HIOKI 3269 hoặc 3272.
Các cảm biến Fluxgate CT6841A và CT6872 có đầu nối ME15W đặc biệt. Nếu dùng với dao động ký, bạn sẽ cần bộ cấp nguồn CT9555, CT9556 hoặc CT9557 – vừa cung cấp nguồn cho cảm biến, vừa chuyển tín hiệu ra cổng BNC.
Trong thí nghiệm này, do dùng máy ghi HIOKI MR6000 nên hai cảm biến Fluxgate được kết nối trực tiếp thông qua mô-đun dòng chuyên dụng U8977, hỗ trợ 16-bit và tương thích tốt với hệ thống MR6000.
Ghi Lại Dòng Điện Trong Thời Gian Dài
Chúng tôi bật bóng đèn, ghi lại dòng điện qua 3 cảm biến trong hơn một giờ và theo dõi đường cong đo của từng thiết bị.
Kết quả cho thấy không có hiện tượng trôi rõ ràng. Tuy nhiên, do chưa thực hiện hiệu chỉnh zero trước khi bắt đầu ghi, nên đường cong của cảm biến CT6841A (màu đỏ) bị lệch nhẹ. Điều này vô tình giúp chúng tôi phân biệt được các đường đo dễ dàng hơn.
CT6872 (màu xanh) bị che khuất bởi CT6711 (màu xanh lá). Vì vậy, dưới đây là biểu đồ với CT6872 được đưa lên trước để dễ quan sát.
Hiểu Đúng Sự Khác Biệt Giữa Cảm Biến Xuyên Tâm Và Cảm Biến Kẹp
Mặc dù cả CT6841A và CT6872 đều là cảm biến dòng sử dụng công nghệ Fluxgate, nhưng kiểu thiết kế ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác:
- CT6841A là cảm biến kẹp – dễ sử dụng, linh hoạt.
- CT6872 là cảm biến xuyên tâm – khó lắp đặt hơn nhưng chính xác hơn.
CT6841A có dải đo 20A, trong khi CT6872 có dải đo 50A.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Kết Quả Đo
Điều đáng chú ý là thí nghiệm sử dụng bóng đèn H7 làm tải, không phải là tải điện tử chính xác có thể lập trình. Do đó, “độ dày” của các đường cong có thể do biến động nhỏ từ tải hoặc tần suất lấy mẫu thấp (100 mẫu/giây – trong khi MR6000 có thể đạt đến 1MSa/s).
Dù vậy, biên độ dao động của CT6841A chỉ khoảng 30mA – cho thấy độ ổn định cao.
Mở Rộng Vấn Đề: Có Phải Cảm Biến Hall Luôn Chính Xác?
Câu trả lời là: Không.
Thí nghiệm trên chỉ chứng minh rằng cảm biến Hall không bị trôi DC theo thời gian nếu nhiệt độ môi trường ổn định. Tuy nhiên, phần lớn các ứng dụng thực tế – đặc biệt là trong ngành ô tô, điện lực, hay máy công nghiệp – đều có biến động nhiệt độ rất lớn.
Một ví dụ tiêu biểu là đo dòng trong các bài test WLTP – cảm biến được gắn vào khoang động cơ hoặc gần bộ inverter – nơi nhiệt độ thay đổi liên tục trong quá trình vận hành.
Mô Phỏng Môi Trường Nhiệt Độ Thay Đổi
Vì không có buồng môi trường nhiệt, chúng tôi sử dụng máy sấy tóc để tạo môi trường nhiệt thay đổi. Trước khi lặp lại phép đo, các kênh đầu vào đã được hiệu chỉnh zero để loại bỏ sai số ban đầu.
Khi nhiệt độ tăng lên, cảm biến CT6711 bắt đầu trôi rõ rệt. Trong khi đó, các đường đo của CT6841A và CT6872 cũng nhích lên, nhưng đó là do công suất tiêu thụ của bóng đèn tăng nhẹ khi nhiệt độ tăng, không phải do cảm biến sai số.
Tổng Kết Từ HIOKI Việt Nam – Hiokijp.Vn
Qua thí nghiệm thực tế, chúng ta rút ra được:
- ✅ Cảm biến Hall không bị trôi DC nếu nhiệt độ ổn định.
- ⚠️ Khi nhiệt độ thay đổi, cảm biến Hall dễ bị sai số nghiêm trọng.
- ✅ Cảm biến Fluxgate như CT6841A hoặc CT6872 ổn định hơn và chính xác hơn trong đo công suất dài hạn, đặc biệt trong môi trường công nghiệp.
Ngoài ra, trong đo công suất, còn có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến kết quả như độ lệch pha (phase shift), độ tuyến tính, đáp ứng tần số,…
Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp đo dòng điện và công suất chính xác, ổn định, hãy liên hệ với HIOKI Việt Nam qua website hiokijp.vn để được tư vấn chuyên sâu.
