產品應用・用途

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加速為減少範疇3(溫室氣體)排出削減的產品開發

為了達成範疇3(※1)的電磁干擾,以及符合脫碳化(碳中和、零碳)目標,需要確實掌握自身開發的產品會對於環境造成怎樣的影響。
今後,製造商必須要向最終用戶明示自身產品的功耗。這對於開發工程師來說,減少產品功耗是非常重要的議題。

本應用案例為,幫助為降低範疇3而煩惱的開發公司用的解決方案。
透過電流與溫度的數據收集,發現電子產品內部零件的能源損耗的提案。

(※1)
範疇1、2、3是甚麼:
範疇1:
業者自身行為直接排出的溫室氣體
(燃料的燃燒、工業製程等)

範疇2:
其他公司所供給的電、熱、蒸氣的使用中,間接地排出

範疇3:
範疇1、範疇2以外的間接排出
(與業者活動相關的其他公司的排出)
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背景

為提供電子產品安定且適合的電源供給一般都會搭載開關電源。開關電源要能高效率的從商用AC 電源轉換成低壓的DC 電源。若要擁有高效率的電源,就要盡量壓低熱損失的能源。發熱的熱能是能源損失的一大原因,若能將發熱降到最低是最理想的。若能掌握電子產品內部零件的消費電流與熱損失,就可以將產品的功耗降低。

開發產品的功耗削減的相關課題

關於開發產品的功耗削減有以下相關課題:

  1. 不同動作模式的消費電流的掌握
  2. 能源損失處的掌握
  3. 對應開發速度

1. 不同動作模式的消費電流的掌握

製造商必須要向最終用戶明示自身產品的功耗。使用功率計測量產品的額定功率,在不同動作模式下的功耗數據的需求也日漸增加。開發產品的消費電流在待機、一般動作、超載時各式各樣的動作模式下進行驗證。這對實際使用產品的最終用戶來說這些是重要的數據,對開發商來說也是能快速監控溫室氣體排放的方法。

2. 能源損失處的掌握

為了減少不必要的能源消耗、消費電流、發熱或振動等的能源損失若能同時掌握,就可以分析其中的因果關係。例如,電子產品內的零件發熱多是因為零件中有過大的電流流過。只要了解電流值和溫度,就能擬定針對降低迴路內電流的發熱量的對策。

3. 對應開發速度

為了嚴守產品販售的時程,開發工程師需要在有限的驗證時間中,例如長信賴性、耐久性、破壞測試等測試都要能快速測量。為對應日新月異的社會,快速的開發與高效率的評估都是不可或缺的。因此多點測量與電流溫度等多樣的參數都能同時記錄的測量儀器是必要的。

紀錄消費電流與溫度,找出不必要之耗能的HIOKI 的提案

開發產品的消費電流與溫度需要長時間紀錄才能找出能源損耗的具體原因。DATA LOGGER LR8450與小型高精度DC電流感測器CT7812(或CT7822)就非常適合用來測量。使用LR8450和測量模組的組合,最大可以擴張到330通道,可測量電流、電壓、溫度、振動等的物理量或CAN匯流排上的數據的多通道LOGGER。

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LR8450 與CT7812(或CT7822)最適合產品開發的消費電流與溫度測量的理由:

  1. 只要勾住即可測量的手指尺寸高精度電流感測器
  2. 各種參數同時測量,快速掌握能源的損耗
  3. 具有泛用性的測量模組

1. 只要勾住即可測量的手指尺寸高精度電流感測器

小型DC電流感測器CT7812(2A)、CT7822(20A)為最適合電源裝置周邊的狹小空間的測量。無須切斷配線,只要夾上配線就可以測量,對產品系統的影響降到最低與減少施工步驟。此外,也可以掌握已經裝設好的設備的消費電流,也非常適合維護保養的測量。使用通量閘技術的電流感測器、零飄移與溫度安定的優點,可以長時間高精度紀錄消費電流。

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2. 各種參數同時測量,快速掌握能源的損耗

要掌握電流感測器無法測量的零件的能源損耗,使用溫度與震動測量是最適合的。LR8450 DATA LOGGER可以測量溫度、熱流、振動、應變等數據。可以同時記錄消費電流,因發熱或是震動所造成的能源損耗就能夠快速掌握。記錄數據會即時顯示,因此在設計驗證或是Debug時都能派上用場。

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3. 具有泛用性的測量模組

LR8450有七種測量模組,可支援各式各樣的訊號紀錄。基本紀錄的參數有:電壓・電流・電阻・溫度。除此之外,脈衝和邏輯輸出的感測
器、應變片感測器、CAN匯流排的測量數據也可以進行紀錄。測量通道數也有高度擴張性,能利用在各種不同的評估上。

評估用途的範例:

・溫度循環測試:使用PT 的溫度感測器,高精度紀錄產品溫度
・連接線的彎折耐久測試:監控配線電阻
・電池的針刺測試:劇烈的電壓變化與溫度變化以1ms 高速取樣並記錄
・大規模的熱測試:為驗證熱設計,可取得詳細的溫度數據,最多330ch

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組合使用的產品介紹

圖1是,測量電子產品內部零件的電流與溫度的組合案例。電流測量模組有直連型的U8556與無線型的LR8536,不管哪個模組都可以連接
最多五根的電流測器。LR8450會自動辨識電流感測器型號、變換電流量程,可節省設定機器的時間。溫度測量的部分可以使用電壓・溫
度模組U8550或無線模組LR8530與T熱電偶9811。

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表1所展示的是LR8450可使用的HIOKI出品的感測器一覽表。
依據所測量的電流容量,導線的直徑、用途等,HIOKI提供了各式各樣的電流感測器。

表1:LR8450可使用的電流感測器一覽

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結語

電子產品的製造商從製造、販賣、消費、廢棄等各種過程都被要求降低溫室氣體的排放。HIOKI的 DATA LOGGER LR8450與電流感測器可以將產品的消費電流、熱、振動等的能源損失數值化,對開發者來說這是節能設計的第一步。本次介紹的產品LR8450 若有更詳細的需求可參考官網產品頁面。

若有產品DEMO需求或是解決方案相關的討論,可以與HIOKI的業務人員聯繫或是至官網留言。

加速為減少範疇3(溫室氣體)排出削減的產品開發.pdf (2.78M) file_download

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