Se puede obtener un shunt para altas corrientes sin utilizar resistencias de carbón o película metálica. Para obtener un buen shunt la resistencia debe de ser lo más baja posible. Si la resistencia del shunt es relativamente elevada, la potencia disipada será muy elevada pudiéndo llegar a quemarlo. Este shunt ha sido diseñado para conectarse a la escala de 200 mV de cualquier tester normal. En esta escala una medida de 20,0 mV corresponde con una lectura de 200 A. La resolución es de 1 A pero si se intercala un amplificador diferencial de ganancia 10 podemos tener una resolución de 0,1 A.
Diseño del shunt.
Vamos a utilizar un trozo de hilo de cobre comercial trenzado cuya sección vale 2,5 milímetros para crear una resistencia de 0,1 milióhmios ( 0,0001 ohmios ). Para ello partimos del dato que el cobre puro tiene una resistividad para 20ºC de temperatura ambiente que vale:
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Esto quiere decir que 1 metro de cable de cobre de una sección igual a 2,5 mm2 tendrá una resistencia de 0,01724 óhmios a una temperatura de 20ºC. Si la temperatura sube este valor aumentará. Primero calculamos el valor de longitud que tiene que tener el cable para tener una resistencia de 0,0001 ohmios. Para ello utilizamos la siguiente ecuación:
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El trozo tendrá que tener una longitud de 14, 5 mm. Cortamos un trozo con una longitud mayor. Luego se procederá a la calibración mediante el amperímetro del tester. Calculamos la tensión máxima que generará este shunt cuando por él circulen 200 A:
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Sabiendo que el tester tiene una resolución de 0,1 mV en la escala de 200 mV la resolución mínima de corriente medida vendrá determinada por la siguiente ecuación:
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Que será la resolución que tendremos simplemente colocando el voltímetro en paralelo con la resistencia. Añadiendo un amplificador diferencial de alta precisión de ganancia 10 podemos llegar a una resolución de 0,1 A.
Veamos ahora la potencia máxima que disipará el shunt. Esto se calcula con la ecuación de las pérdidas por efecto Joule. Conviene que sea lo más pequeña posible para afectar en lo mínimo el circuito a medir y crear pocas pérdidas. Además, unas pérdidas bajas calentarán poco el shunt y de esta forma mantendremos su precisión básica.
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Lo que nos da unas pérdidas realmente bajas para la corriente tan elevada que circula.
Calibración.
La precisión en la medida dependerá de los siguientes factores. Precisión en la medida del voltímetro que suele tener un error relativo del 0,5% para un tester normal. Precisión en el valor de la resistencia obtenido ( esto depende de una buena calibración ) y temperatura del shunt. Como es una medida indirecta el error total cometido será la suma del error en la fabricación del shunt más el error del voltímetro. Por ejemplo, si fabricaramos unl shunt con un error del 1% tendríamos un error en la medida = 1% (shunt) + 0,5% (voltímetro ) = 1,5%.
Se puede obtener un valor preciso de la medida de corriente midiendo el shunt de forma adecuada. Para realizar la calibración conectaremos una batería de 12 V en serie con dos bombillas de faro de coche en serie con el amperímetro de 10A del tester y en serie con el shunt. Al shunt se le conectará un voltímetro en la escala de 200 mV.
Fig.1. Detalle constructivo del shunt.
Movemos la ficha de conexiones que va en medio del shunt ( la que está conectada al cocodrilo rojo ) hasta que en el tester que mide milivoltios ( escala de 200 mV ) marque la misma corriente que el tester de corriente. Por ejemplo, si el tester de corriente mide 9 A, tenemos que ajustar la ficha hasta que el voltímetro marque 0,9 mV que corresponde a una corriente de 9 A.
La precisión así obtenida será muy similar a la precisión del tester que mide corriente, más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
Mejoras.
Las mejoras consisten en medir con mayor precisión el Shunt y añadir un amplificador diferencial para obtener mejor resolución. Si se quiere obtener un valor muy exacto de la corriente medida en el shunt deberemos de aplicar la corrección de resistencia del shunt mediente la ecuación 6 y medir su temperatura:
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