Şönt direnç, akımı ölçülecek hatta seri bağlanan, değeri çok küçük ve hassas bilinen bir dirençtir; üzerindeki gerilim ölçülerek akım I = V / R ile hesaplanır. Panel ampermetrelerde kullanılan 75 mV şönt, anma akımında uçlarında 75 mV verir; örneğin 50 A 75 mV şönt 1,5 mΩ'dur.
Bir güneş paneli sisteminde akü akımını, bir elektrikli bisiklette motor akımını ya da bir güç kaynağının çıkışını ölçmek istediğinizde multimetrenin 10 A girişi yetmez. Bu işi şönt direnç yapar. Bu yazıda şönt direncin ne olduğunu, nasıl çalıştığını, 75 mV şöntün anlamını, ampermetreye bağlantısını ve doğru şönt seçimini hesaplarla anlatıyoruz. Elektrik panosu kuran teknisyenler, hobiciler ve öğrenciler için hazırlandı.
Şönt direnç nedir?
Şönt direnç, akımı ölçülecek hatta seri bağlanan, değeri çok küçük ve hassas bilinen bir dirençtir. Üzerinden akım geçtiğinde uçlarında akımla doğru orantılı küçük bir gerilim oluşur; bu gerilim ölçülerek akım hesaplanır. İngilizcede "shunt resistor" ya da "current sense resistor" olarak geçer.
Şöntler birkaç biçimde üretilir. Pano ve akü sistemlerinde kullanılan FL-2 tipi şöntler, iki kalın bakır blok arasına yerleştirilmiş metal plakalardan oluşur. Baskı devre kartında ise SMD şönt dirençler ya da konstantan şerit şöntler kullanılır. Hepsinin ortak noktası direncinin miliohm (mΩ) düzeyinde olması ve sıcaklıkla az değişmesidir.
Şönt direnç nasıl çalışır?
Şönt direnç Ohm kanununa göre çalışır: akım, şönt üzerindeki gerilimin şönt direncine bölümüdür (I = V / R). Direnç çok küçük olduğu için devreye neredeyse hiç etki etmez, ama oluşan gerilim bir ölçü aleti ya da yükselteç ile okunabilir.
Örnek: 1 mΩ'luk bir şönt üzerinden 20 A geçiyorsa uçlarında 20 A × 0,001 Ω = 20 mV oluşur. Ölçü aleti 20 mV okuyunca akımı 20 mV / 1 mΩ = 20 A olarak gösterir. Şönt üzerinde harcanan güç P = I² × R = 20² × 0,001 = 0,4 W'tır. Formüllerin temelini Ohm kanunu yazımızda anlattık.
Şönt değeri seçerken iki şey dengelenir. Direnç büyürse ölçülen gerilim büyür ve okuma kolaylaşır, ama ısı ve gerilim kaybı artar. Direnç küçülürse kayıp azalır, ama mikrovolt düzeyindeki sinyali okumak için daha hassas bir ölçü devresi gerekir.
75 mV şönt ne demek?
75 mV şönt, anma akımı geçtiğinde uçlarında tam 75 mV gerilim oluşacak biçimde ayarlanmış şönttür; direnci 75 mV'un anma akımına bölümüdür. 75 mV, panel ampermetreleri için yaygın bir standarttır. Ampermetre 75 mV'u tam ölçek kabul eder ve göstergesi şöntün anma akımına göre ölçeklenir.
| FL-2 şönt | Direnç (75 mV / I) | Anma akımında güç | Yarım akımda gerilim |
|---|---|---|---|
| 10 A 75 mV | 7,5 mΩ | 0,75 W | 37,5 mV (5 A) |
| 50 A 75 mV | 1,5 mΩ | 3,75 W | 37,5 mV (25 A) |
| 100 A 75 mV | 0,75 mΩ | 7,5 W | 37,5 mV (50 A) |
| 200 A 75 mV | 0,375 mΩ | 15 W | 37,5 mV (100 A) |
| 400 A 75 mV | 0,1875 mΩ | 30 W | 37,5 mV (200 A) |
Hesap her şöntte aynıdır: akım = ölçülen gerilim / 75 mV × anma akımı. FL-2 50A 75mV şönt direnç üzerinde 45 mV okunuyorsa akım 45 / 75 × 50 = 30 A'dir; bu akımda şönt 30² × 0,0015 ≈ 1,35 W harcar. Anma akımında bile 12 V'luk bir sistemde kaybolan 75 mV, gerilimin %1'inden azdır.
Şönt direnç ampermetreye nasıl bağlanır?
Şönt direnç, ölçülecek akımın tamamı üzerinden geçecek şekilde hatta seri bağlanır; ampermetre ise şöntün iki ölçüm ucuna paralel bağlanır. FL-2 şöntlerde kalın cıvatalar akım, küçük vidalar ölçüm uçlarıdır. Adım adım:
- Sistemin enerjisini kesin. Akü sistemlerinde önce akünün eksi kutup bağlantısını ayırın.
- Şöntü genellikle eksi (−) hatta yerleştirin: akü eksisi şöntün bir kalın ucuna, yükün ve şarj cihazının eksisi diğer kalın ucuna gelir. Panel ölçü aletlerinin çoğu eksi hatta şönt bekler; kendi şemasını kontrol edin.
- Ampermetrenin ölçüm kablolarını şöntün küçük vidalarına bağlayın. Bu dört telli (Kelvin) bağlantı, kalın cıvatalardaki temas direncini ölçüme katmaz.
- Ampermetre ayarında şönt değerini girin (ör. 50 A / 75 mV). Analog göstergelerde kadran şönte göre basılmış olmalıdır.
- Cıvataları sıkın, sonra enerjiyi verin ve bilinen bir yükle okumayı kontrol edin.
Hazır bir set istiyorsanız PZEM-019A DC 100A dijital ampermetre ve 100A şönt şöntüyle birlikte gelir. Gerilim ve akımı birlikte gösteren panel ölçü aletlerinin bağlantısını panel voltmetre ve ampermetre bağlantısı yazımızda anlattık.
Doğru şönt direnç nasıl seçilir?
Doğru şönt, anma akımı sistemin en yüksek akımından büyük olan ve harcadığı güce dayanabilen şönttür. Pek çok üretici sürekli kullanımda şöntün anma akımının yaklaşık üçte ikisini aşmamayı önerir; şönt ısınınca direnci değişir ve okuma kayar. Sürekli 30 A çekilen bir sistemde 50 A şönt, sürekli 6 A için FL-2 10A 75mV şönt direnç uygun bir seçimdir.
Baskı devre kartı üzerinde ölçüm yapılacaksa SMD şönt ve bir akım ölçüm entegresi kullanılır. Bu durumda şönt değeri ölçüm entegresinin giriş aralığına göre seçilir. Örneğin INA226'nın şönt giriş aralığı datasheet'e göre ±81,92 mV, çözünürlüğü 2,5 µV'tur. 1mR 5930 7W SMD şönt direnç ile bu aralık yaklaşık 81 A'e, çözünürlük 2,5 mA'e karşılık gelir. Aynı şöntte 30 A'de kayıp 30² × 0,001 = 0,9 W olur.
- Güç: P = I² × R ile hesaplayın ve en az iki kat pay bırakın. SMD şöntte gücün bir kısmı karttaki bakıra aktarılır; geniş bakır alan bırakın.
- Malzeme: Konstantan ve manganin alaşımlarının direnci sıcaklıkla az değişir. Bu yüzden şöntlerde sıradan direnç teli yerine bu alaşımlar kullanılır.
- Tolerans: Ölçümün hassasiyeti, şöntün toleransından iyi olamaz; %1 şönt en az %1 belirsizlik getirir.
- Ölçüm devresi: CJMCU-226 INA226 I2C akım / güç izleme sensörü gibi bir modül, şönt gerilimini okuyup akım ve gücü mikrodenetleyiciye verir. Benzer bir entegrenin kullanımı INA219 ile akım ve güç ölçümü yazımızda.
Sık sorulan sorular
Şönt direnç seri mi paralel mi bağlanır?
Şönt direnç ölçülecek hatta seri bağlanır; ölçü aleti ise şöntün ölçüm uçlarına paralel bağlanır. Akımın tamamı şöntten geçer, ölçü aleti yalnızca şöntün uçlarındaki milivolt düzeyindeki gerilimi okur. Ürün açıklamalarındaki "ampermetreye paralel" ifadesi bu ölçüm bağlantısını anlatır; şönt yükle hiçbir zaman paralel bağlanmaz.
75 mV şönt yerine 50 mV şönt kullanılabilir mi?
Ancak ölçü aleti 50 mV'a ayarlanabiliyorsa kullanılabilir. 75 mV için ölçeklenmiş bir ampermetreye 50 mV şönt bağlanırsa gösterge gerçek akımın üçte ikisini gösterir. Örneğin 100 A 50 mV şöntte 100 A geçerken 50 mV oluşur, 75 mV ayarlı bir alet bunu 66,7 A okur. Şönt ve ölçü aletinin mV değerleri aynı olmalıdır.
Şönt direnç ne kadar ısınır?
Şönt direnç, I² × R kadar ısı üretir; anma akımında bu değer, 75 mV ile anma akımının çarpımıdır. 50 A 75 mV şönt tam akımda 3,75 W, 200 A şönt 15 W harcar. Bu yüzden büyük şöntler havalandırılan bir yere, kalın kablo ve sağlam cıvatayla bağlanır. Gevşek bağlantı kendi başına ek ısı kaynağıdır.
Şöntü artı hatta bağlamak sorun olur mu?
Şönt artı hatta da doğru ölçüm verir, ama ölçü aleti ya da ölçüm entegresi o gerilimdeki ortak mod gerilimine uygun olmalıdır. Pek çok panel aleti şöntü eksi hatta, ortak toprakla bekler; yanlış bağlantı aleti bozabilir. INA226 gibi entegreler 0-36 V aralığında artı hatta ölçüm yapabilir. Bağlantıdan önce aletin şemasına bakın.
Multimetrede şönt var mı?
Evet, multimetrenin akım kademelerinde de şönt direnç vardır; 10 A girişi içeride küçük bir şönt telinden geçer. Bu girişler genellikle kısa süreli ölçüm içindir ve sigortalıdır. Sürekli 10 A ve üstü akımı izlemek için dışarıda bir şönt ve panel ampermetre kullanmak daha doğrudur.
Özet
- Şönt direnç, hatta seri bağlanan, miliohm düzeyinde hassas bir dirençtir; akım I = V / R ile hesaplanır.
- 75 mV şönt, anma akımında 75 mV verir; direnci 75 mV / anma akımıdır (50 A için 1,5 mΩ).
- Akım = okunan mV / 75 × anma akımı; 50 A şöntte 45 mV, 30 A demektir.
- Ölçüm kablolarını şöntün küçük (Kelvin) vidalarına bağlayın; şöntü genellikle eksi hatta yerleştirin.
- Sürekli akımı anma akımının yaklaşık üçte ikisinde tutun ve gücü P = I² × R ile kontrol edin.