Principiu di basa è u metudu di applicazione di u sensoru è trasmettitore di corrente è tensione Hall

1. Dispositivu Hall

 

 

U dispusitivu Hall hè un tipu di convertitore magnetoelettricu fattu di materiali semiconduttori.Sè u cuntrollu currenti IC hè culligatu à a fine input, quandu un campu magneticu B passa à traversu a superficia sensing magneticu di u dispusitivu, Hall putenziale VH apparisce à a fine output.Comu mostra in Figura 1-1.

 

 

A magnitudine di u putenziale Hall VH hè proporzionale à u pruduttu di a corrente di cuntrollu IC è a densità di flussu magneticu B, vale à dì, VH = khicbsin Θ

 

 

U sensoru di a currente Hall hè fattu secondu u principiu di a lege di Ampere, vale à dì, un campu magneticu proporzionale à u currente hè generatu intornu à u cunduttore chì porta a corrente, è u dispusitivu hall hè adupratu per misurà stu campu magneticu.Dunque, a misurazione senza cuntattu di u currente hè pussibule.

 

 

Misura indirettamente u currente di u cunduttore chì porta a corrente misurandu u putenziale di Hall.Dunque, u sensoru di corrente hà subitu cunversione d'isolazione elettrica magnetica elettrica.

 

 

2. Hall DC dittizzioni principiu

 

 

Comu mostra in Figura 1-2.Perchè u circuitu magneticu hà una bona relazione lineale cù l'output di u dispusitivu di hall, u signale di tensione U0 output da u dispusitivu di hall pò riflette indirettamente a dimensione di u currente misuratu I1, vale à dì, I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

Calibremu U0 per esse uguali à 50mV o 100mV quandu a corrente misurata I1 hè u valore nominale.Questu fa un sensoru di corrente di rilevazione diretta di hall (senza amplificazione).

 

 

3. Principiu di compensazione magnetica Hall

 

 

U circuitu principale primariu hà un currente misuratu I1, chì generà flussu magneticu Φ 1. Flussu magneticu generatu da a currente I2 passata da bobina di compensazione secundaria Φ 2 mantene l'equilibriu magneticu dopu a compensazione, è u dispusitivu di hall hè sempre in u rolu di detecting zero magneticu. flussu.Allora hè chjamatu sensore di corrente di compensazione magnetica Hall.Stu modu di principiu avanzatu hè superiore à u modu di principiu di rilevazione diretta.I so vantaghji eccezziunali sò u tempu di risposta veloce è una alta precisione di misurazione, chì hè soprattuttu adattatu per a rilevazione di corrente debule è chjuca.U principiu di a compensazione magnetica Hall hè mostratu in Figura 1-3.

 

 

La figure 1-3 montre : Φ 1= Φ deux

 

 

I1N1=I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Quandu u currente di compensazione I2 scorri à traversu a resistenza di misurazione RM, hè cunvertitu in tensione à i dui estremità di RM.Cum'è un sensoru, misurà a tensione U0, vale à dì U0 = i2rm

 

 

Sicondu u principiu di a compensazione magnetica Hall, hè fattu un sensore di corrente cù input nominali da e specificazioni di serie.

 

 

Perchè u sensoru di corrente di compensazione magnetica deve esse ferita cù millaie di volte di bobina di compensazione nantu à l'anellu magneticu, u costu aumenta;Siconda, u cunsumu currente di travagliu cresce ancu in modu currispundente;Tuttavia, hà i vantaghji di una precisione più alta è una risposta rapida cà l'ispezione diretta.

 

 

4. Sensor di tensione di compensazione magnetica

 

 

In ordine per misurà u picculu currenti di u livellu Ma, secondu à Φ 1 = i1n1, aumentu u numeru di giri di N1 pò dinù ottene un altu flussu magneticu Φ 1。 U picculu sensore di currente fattu da stu mètudu pò misurà micca solu u currenti di livellu Ma. ma ancu a tensione.

 

 

Differenti da u sensoru di corrente, quandu si misura a tensione, l'avvolgimentu multiturnu nantu à u latu primariu di u sensoru di tensione hè cunnessu in serie cù una resistenza limitante di corrente R1, è dopu cunnessu in parallelu à a tensione misurata U1 per ottene a corrente I1 proporzionale à a tensione misurata U1, cum'è mostra in Figura 1-4.

 

 

U principiu di u latu secundariu hè u listessu cum'è quellu di u sensoru di corrente.Quandu u currente di compensazione I2 scorri attraversu a resistenza di misurazione RM, hè cunvertitu in tensione à i dui estremità di RM cum'è a tensione di misurazione U0 di u sensoru, vale à dì U0 = i2rm.

 

 

5. Output di u sensoru currente

 

 

U sensoru di corrente di rilevazione diretta (non amplificazione) hà una tensione di output d'alta impedenza.In l'applicazione, l'impedenza di carica deve esse più grande di 10k Ω.Di solitu, a so tensione di output sospesa ± 50mV o ± 100mV hè amplificata à ± 4V o ± 5V cù un amplificatore proporzionale di input differenziale.Figura 5-1 mostra dui circuiti pratichi per riferimentu.

 

 

(a) A figura pò risponde à i requisiti di precisione generale;(b) U graficu hà un bonu rendimentu è hè adattatu per l'occasioni cù esigenze di alta precisione.

 

 

U sensoru di corrente amplificatu di rilevazione diretta hà una tensione di output alta impedenza.In l'applicazione, l'impedenza di carica deve esse più grande di 2K Ω.

 

 

A corrente di compensazione magnetica, a corrente di compensazione magnetica di tensione è i sensori di tensione sò u tipu di output currente.Pò esse vistu da a figura 1-3 chì l'estremità "m" hè cunnessa à l'alimentazione "O"

 

 

U terminal hè u percorsu di a corrente I2.Per quessa, u signale output da l'estremità "m" di u sensoru hè un signalu attuale.U signale attuale pò esse trasmessu remotamente in un certu intervallu è a precisione pò esse garantita.In usu, a resistenza di misurazione RM deve esse cuncepita solu nantu à l'ingressu di l'instrumentu secundariu o l'interfaccia di u pannellu di cuntrollu di u terminal.

 

 

Per assicurà a misurazione d'alta precisione, l'attenzione deve esse pagata à: ① a precisione di a resistenza di misurazione hè generalmente scelta cum'è resistenza di film metallicu, cù una precisione di ≤± 0,5%.Vede a Table 1-1 per i dettagli.② L'impedenza di l'ingressu di u circuitu di l'instrumentu secundariu o di a scheda di cuntrollu di u terminal deve esse più di 100 volte più grande di a resistenza di misurazione.

 

 

6. Càlculu di a tensione di campionamentu è a resistenza di misurazione

 

 

Da a formula precedente

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Induve: U0 - tensione misurata, cunnisciuta ancu com'è tensione di campionamentu (V).

 

 

I2 - corrente di compensazione di bobina secundaria (a).

 

 

RM - misura a resistenza (Ω).

 

 

Quandu u calculu I2, a currente di output (valore nominale efficace) I2 currispondente à a currente misurata (valore effettivu nominale) I1 pò esse truvatu da a tabella di parametri tecnichi di u sensoru di corrente di compensazione magnetica.Se I2 deve esse cunvertitu in U0 = 5V, vede Table 1-1 per a selezzione RM.

 

 

7. Càlculu di puntu di saturazione è * grande currenti misurata

 

 

Pò esse vistu da a figura 1-3 chì u circuitu di u currente di output I2 hè: v+ → Collector Emitter di l'amplificatore di putenza finali → N2 → RM → 0. A resistenza equivalente di u circuitu hè mostrata in Figura 1-6.(u circuitu di v- ~ 0 hè u listessu, è u currente hè oppostu)

 

 

Quandu u currente di output i2 * hè grande, u valore attuale ùn cresce più cù l'aumentu di I1, chì hè chjamatu u puntu di saturazione di u sensor.

 

 

Calculate secondu a formula seguente

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM

 

 

Induve: V + - alimentazione positiva (V).

 

 

Vces - Collector Saturation Voltage of power tube, (V) hè generalmente 0.5V.

 

 

RN2 - Resistenza interna DC di a bobina secundaria (Ω), vede a tabella 1-2 per i dettagli.

 

 

RM - misura a resistenza (Ω).

 

 

Pò esse vistu da u calculu chì u puntu di saturazione cambia cù u cambiamentu di a resistenza misurata RM.Quandu a resistenza misurata RM hè determinata, ci hè un puntu di saturazione definitu.Calcule * grande corrente misurata i1max secondu a formula seguente: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

Quandu si misura l'AC o l'impulsu, quandu RM hè determinatu, calculate * grande corrente misurata i1max.Se u valore i1max hè più bassu di u valore di piccu di a corrente AC o più bassu di l'ampiezza di l'impulsu, pruvucarà un clipping di a forma d'onda di output o una limitazione di ampiezza.In questu casu, sceglite un RM più chjucu per risolve.

 

 

8. Esempiu di calculu:

 

 

Esempiu 1

 

 

Pigliate u sensoru attuale lt100-p per esempiu:

 

 

(1) Misura necessaria

 

 

Corrente nominale: DC

 

 

* Altu currente: DC (tempu di sovraccarichi ≤ 1 minutu / ora)

 

 

(2) Fighjate a tavula è cunnosce

 

 

Tensione di travagliu: tensione stabilizzata ± 15V, resistenza interna di bobina 20 Ω (vede a tabella 1-2 per i dettagli)

 

 

Corrente di uscita: (valore nominale)

 

 

(3) Tensione di campionamentu necessaria: 5V

 

 

Calculà s'ellu u currente misuratu è a tensione di campionamentu sò adattati

 

 

RM=U0/I2=5/0,1=50(Ω)

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM=15-0.5/20+50=0.207(A)

 

 

I1max=I1/I2·I2max=100/0,1 × 0,207=207(A)

 

 

Hè cunnisciutu da i risultati di u calculu sopra chì i requisiti di (1) è (3) sò cumpleti.

 

 

9. Descrizzione è esempiu di sensor di voltage cumpensu magnetichi

 

 

Lv50-p voltage sensor hà u primariu è secundariu resistenza elettrica ≥ 4000vrms (50hz.1min), chì hè usata à misurà DC, AC è voltages pulse.Quandu si misurà a tensione, secondu a valutazione di tensione, una resistenza limitante di corrente hè cunnessa in serie à u latu primariu + terminale HT, vale à dì, a tensione misurata riceve u currente di u latu primariu attraversu a resistenza.

 

 

U1/r1 = I1, R1 = u1/10ma ​​(K Ω), a putenza di a resistenza deve esse 2 ~ 4 volte più grande di u valore calculatu, è a precisione di a resistenza deve esse ≤± 0,5%.A resistenza di putenza di u filu di precisione R1 pò esse urdinata da u fabricatore.

 

 

10. Metudu Wiring di sensor currente

 

 

(1) U schema di cablaggio di l'ispezione diretta (senza amplificazione) u sensoru di corrente hè mostratu in Figura 1-7.

 

 

(a) A figura mostra a cunnessione p-type (tipu di pin stampata), (b) a figura mostra a cunnessione C-type (tipu di socket plug), vn VN rapprisenta a tensione di output Hall.

 

 

(2) U schema di cablaggio di l'ispezione diretta di u sensoru di corrente amplificatu hè mostratu in Figura 1-8.

 

 

(a) A figura hè una cunnessione di p, (b) a figura hè una cunnessione di C, in quale U0 rapprisenta a tensione di output è RL rapprisenta a resistenza di carica.

 

 

(3) U schema di cablaggio di u sensoru di corrente di compensazione magnetica hè mostratu in Figura 1-9.

 

 

(a) A figura mostra a cunnessione p-type, (b) a figura mostra a cunnessione C-type (nota chì u terzu pin di u socket di quattru pin hè un pin viotu)

 

 

U metudu di cunnessione di pin stampata di i trè sensori sopra hè coherente cù u metudu di arrangiamentu di l'ughjettu reale, è u metudu di cunnessione di u socket plug hè ancu coherente cù u metudu di arrangiamentu di l'ughjettu reale, per evità l'errori di cablaggio.

 

 

Nantu à u schema di cablaggio sopra, u currente misuratu I1 di u circuitu principale hà una freccia in u pirtusu per vede a direzzione pusitiva di u currente, è a direzzione positiva di u currente hè ancu marcata nantu à a cunchiglia fisica.Questu hè chì u sensoru di corrente stipula chì a direzzione positiva di a corrente misurata I1 hè di a listessa polarità cum'è a corrente di output I2.Questu hè impurtante in a rilevazione AC trifase o DC multi-canale.

 

 

11. Fornitura di energia di travagliu di u sensoru di corrente è di tensione

 

 

U sensoru attuale hè un modulu attivu, cum'è i dispositi di sala, amplificatori operativi è tubi di putenza finali, chì tutti necessitanu un fornimentu di energia è u cunsumu di energia.A Figura 1-10 hè un schema schematicu praticu di una fonte d'energia tipica di travagliu.

 

 

(1) U terminal di terra di output hè cunnessu cintrali à a grande elettrolisi per a riduzione di u rumore.

 

 

(2) Bit di capacità UF, diode 1N4004.

 

 

(3) U transformatore dipende da u cunsumu di energia di u sensor.

 

 

(4) U currente di travagliu di u sensoru.

 

 

Ispezione diretta (senza amplificazione) cunsumu di energia: * 5mA;Cunsumu di putenza di amplificazione di rilevazione diretta: * grande ± 20mA;Cunsumu di energia di compensazione magnetica: 20 + corrente di output * Grande cunsumu di corrente di travagliu 20 + duie volte u currente di output.U cunsumu di energia pò esse calculatu secondu a corrente di travagliu cunsumata.

 

 

12. Precauzioni per l'usu di sensori di corrente è tensione

 

 

(1) U sensoru di corrente deve selezziunà bè i prudutti di diverse specificazioni secondu u valore effettivu nominale di a corrente misurata.Se u currente misuratu supera u limitu per un bellu pezzu, dannerà u tubu di l'amplificatore di putenza di u polu finale (in riferimentu à u tipu di compensazione magnetica).In generale, a durata di duie volte u currente di sovraccarichi ùn deve micca più di 1 minutu.

 

 

(2) U sensoru di tensione deve esse cunnessu cù una resistenza limitante di corrente R1 in serie nantu à u latu primariu secondu l'istruzzioni di u produttu, in modu chì u latu primariu pò uttene u currente nominale.In generale, a durata di a doppia sopratensione ùn deve micca più di 1 minutu.

 

 

(3) A bona precisione di u sensoru di corrente è di tensione hè ottenuta sottu a cundizione di a classificazione di u latu primariu, cusì quandu u currente misuratu hè più altu ch'è u valore nominale di u sensoru di corrente, u sensoru grande currispundente deve esse sceltu;Quandu a tensione misurata hè più altu ch'è u valore nominale di u sensoru di tensione, a resistenza di limitazione di corrente deve esse riaggiustata.Quandu u currente misuratu hè menu di 1/2 di u valore nominale, per ottene una bona precisione, u metudu di più volte pò esse usatu.

 

 

(4) Sensori cù insulazione 3KV è resistenza à a tensione pò travaglià nurmale in sistemi AC di 1kV è sottu è sistemi DC di 1.5kV è sottu per un bellu pezzu.I sensori 6kV ponu travaglià nurmalmente in sistemi AC di 2KV è sottu è sistemi DC di 2.5KV è sottu per un bellu pezzu.Attenti à ùn l'utilizanu micca sottu pressione.

 

 

(5) Quandu s'utilice nantu à i dispositi chì necessitanu boni caratteristiche dinamiche, * hè faciule d'utilizà una sola busbar d'aluminiu di cobre è coincide cù l'apertura.A rimpiazzà chjuche o più volte cù grandi affettanu e caratteristiche dinamiche.

 

 

(6) Quandu s'utilice in u sistema DC di corrente alta, se l'alimentazione di u travagliu hè un circuitu apertu o difettu per una certa ragione, u core di ferru pruducerà una grande remanenza, chì hè degna d'attenzione.A rimanenza influenza a precisione.U metudu di demagnetizazione hè di accende un AC à u latu primariu senza aghjunghje una fonte d'energia di travagliu è riduce gradualmente u so valore.

 

 

(7) A capacità anti-campu magneticu esternu di u sensoru hè: un currente 5 ~ 10cm luntanu da u sensoru, chì hè più di duie volte u valore attuale di u latu originale di u sensoru, è l'interferenza di u campu magneticu generatu pò esse resistitu.Quandu u cablamentu di corrente trifase alta, a distanza trà e fasi deve esse più grande di 5 ~ 10 cm.

 

 

(8) Per fà u travagliu di u sensoru in un bonu statu di misurazione, deve esse utilizatu un fornimentu d'energia regulatu tipicu simplice introduttu in Figura 1-10.

 

 

(9) U puntu di saturazione magnetica è u puntu di saturazione di u circuitu di u sensoru facenu avè una forte capacità di sovraccarichi, ma a capacità di sopracarga hè limitata in u tempu.Quandu a prova di a capacità di sovraccarichi, a corrente di sopracarga di più di 2 volte ùn deve micca più di 1 minutu.

 

 

(10) A temperatura di l'autobus di corrente primaria ùn deve esse più di 85 ℃, chì hè determinata da e caratteristiche di plastica ingegneria ABS.Users hannu esigenze spiciali è ponu sceglie plastica high-temperature comu lu cunchiglia.

 

 

13. Vantaghji di u sensoru attuale in usu

 

 

(1) Rilevazione senza cuntattu.In a ricustruzzione di l'equipaggiu impurtatu è a trasfurmazioni tecniche di l'equipaggiu anticu, mostra a superiorità di a misurazione senza cuntattu;U valore attuale pò esse misuratu senza alcunu cambiamentu à u filamentu elettricu di l'equipaggiu originale.

 

 

(2) U svantaghju di usu di u shunt hè chì ùn pò micca esse isolatu elettricamente, è ci hè ancu a perdita di inserimentu.Quantu più grande hè u currente, più grande hè a perdita, è più grande u voluminu.A ghjente hà ancu trovu chì u shunt hà induttanza inevitabbile quandu rileva l'alta frequenza è l'alta corrente, è ùn pò micca veramente trasmette a forma d'onda di corrente misurata, per suprattuttu u tipu d'onda non sinusoidale.U sensoru di corrente elimina completamente i disadvantages sopra di u shunt, è a precisione è u valore di tensione di output pò esse uguali à quellu di u shunt, cum'è u livellu di precisione 0.5, 1.0, u livellu di tensione di output 50, 75mV è 100mV.

 

 

(3) Hè assai còmuda à aduprà.Pigliate un sensore di corrente lt100-c, cunnette un metru analogicu 100mA o un multimetru digitale in serie à l'estremità M è l'estremità zero di l'alimentazione, cunnette l'alimentazione elettrica di travagliu, è mette u sensoru in u circuitu di filu, in modu chì u currente. U valore di u circuitu principale 0 ~ 100A pò esse affissatu accuratamente.

 

 

(4) Ancu se u trasformatore di corrente è tensione tradiziunale hà assai livelli di corrente è tensione di travagliu è hà una alta precisione sottu a freccia di travagliu sinusoidale specificata, pò adattà à una banda di frequenza assai stretta è ùn pò micca trasmette DC.Inoltre, ci hè un currente eccitante durante u funziunamentu, cusì hè un dispositivu induttivu, cusì u so tempu di risposta pò esse solu decine di millisecondi.Comu tutti sapemu, una volta chì u latu secundariu di u trasformatore di corrente hè un circuitu apertu, pruducerà periculi d'alta tensione.In l'usu di a rilevazione di u microcomputer, l'acquisizione di signali multicanale hè necessaria.A ghjente cerca un modu per isolà è cullà i signali


Tempu di Postu: Jul-06-2022