Grunnleggende prinsipp og påføringsmetode for Hall strøm- og spenningssensor og sender

1. Hall-apparat

 

 

Hall-enhet er en slags magnetoelektrisk omformer laget av halvledermaterialer.Hvis styrestrømmen IC er koblet til inngangsenden, når et magnetisk felt B passerer gjennom den magnetiske føleroverflaten til enheten, vises Hallpotensial VH ved utgangsenden.Som vist i figur 1-1.

 

 

Størrelsen på Hall-potensialet VH er proporsjonal med produktet av styrestrømmen IC og magnetisk flukstetthet B, det vil si VH = khicbsin Θ

 

 

Hall-strømsensoren er laget i henhold til prinsippet i Amperes lov, det vil si at det genereres et magnetisk felt proporsjonalt med strømmen rundt den strømførende lederen, og hallanordningen brukes til å måle dette magnetfeltet.Derfor er berøringsfri måling av strøm mulig.

 

 

Mål indirekte strømmen til strømførende leder ved å måle Hall-potensialet.Derfor har strømsensoren gjennomgått elektrisk magnetisk elektrisk isolasjonskonvertering.

 

 

2. Hall DC-deteksjonsprinsipp

 

 

Som vist i figur 1-2.Fordi den magnetiske kretsen har et godt lineært forhold til utgangen til hallanordningen, kan spenningssignalet U0 utgitt av hallanordningen indirekte reflektere størrelsen på den målte strømmen I1, det vil si I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

Vi kalibrerer U0 til å være lik 50mV eller 100mV når den målte strømmen I1 er nominell verdi.Dette gjør hall direkte deteksjon (ingen forsterkning) strømsensor.

 

 

3. Hall magnetisk kompensasjonsprinsipp

 

 

Den primære hovedkretsen har en målt strøm I1, som vil generere magnetisk fluks Φ 1. Magnetisk fluks generert av strøm I2 passert av sekundær kompensasjonsspole Φ 2 opprettholde magnetisk balanse etter kompensasjon, og hallenheten er alltid i rollen som å oppdage null magnetisk fluks.Så det kalles Hall magnetisk kompensasjonsstrømsensor.Denne avanserte prinsippmodusen er overlegen prinsippmodusen for direkte deteksjon.Dens enestående fordeler er rask responstid og høy målenøyaktighet, som er spesielt egnet for deteksjon av svak og liten strøm.Prinsippet for Hall magnetisk kompensasjon er vist i figur 1-3.

 

 

Figur 1-3 viser: Φ 1= Φ to

 

 

I1N1–I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Når kompensasjonsstrømmen I2 går gjennom målemotstanden RM, omdannes den til spenning i begge ender av RM.Mål spenningen U0 som sensor, det vil si U0 = i2rm

 

 

I henhold til prinsippet om Hall magnetisk kompensasjon lages en strømsensor med nominell inngang fra til seriespesifikasjoner.

 

 

Fordi den magnetiske kompensasjonsstrømsensoren må vikles med tusenvis av omdreininger med kompensasjonsspole på den magnetiske ringen, øker kostnadene;For det andre øker også arbeidsstrømforbruket tilsvarende;Den har imidlertid fordelene med høyere nøyaktighet og rask respons enn direkte inspeksjon.

 

 

4. Magnetisk kompensasjonsspenningssensor

 

 

For å måle den lille strømmen til Ma-nivået, i henhold til Φ 1 = i1n1, kan øke antall omdreininger av N1 også oppnå høy magnetisk fluks Φ 1。 Den lille strømsensoren laget av denne metoden kan måle ikke bare Ma-nivåstrømmen, men også spenning.

 

 

Forskjellig fra strømsensoren, ved måling av spenning, kobles flersvingsviklingen på primærsiden av spenningssensoren i serie med en strømbegrensningsmotstand R1, og kobles deretter parallelt med den målte spenningen U1 for å oppnå strømmen I1 proporsjonal med den målte spenningen U1, som vist i figur 1-4.

 

 

Prinsippet til sekundærsiden er det samme som strømsensoren.Når kompensasjonsstrømmen I2 flyter gjennom målemotstanden RM, omdannes den til spenning i begge ender av RM som målespenningen U0 til sensoren, det vil si U0 = i2rm

 

 

5. Utgang av strømsensor

 

 

Strømsensoren for direkte deteksjon (ikke forsterkning) har en utgangsspenning med høy impedans.Ved bruk bør lastimpedansen være større enn 10k Ω.Vanligvis forsterkes dens ± 50 mV eller ± 100 mV suspenderte utgangsspenning til ± 4V eller ± 5V med en proporsjonal forsterker med differensialinngang.Figur 5-1 viser to praktiske kretser for referanse.

 

 

(a) Figuren kan oppfylle de generelle nøyaktighetskravene;(b) Grafen har god ytelse og er egnet for anledninger med høye krav til nøyaktighet.

 

 

Den forsterkede strømsensoren med direkte deteksjon har en utgangsspenning med høy impedans.Ved bruk bør lastimpedansen være større enn 2K Ω.

 

 

Magnetisk kompensasjonsstrøm, spenningsmagnetisk kompensasjonsstrøm og spenningssensorer er strømutgangstype.Det kan sees fra figur 1-3 at "m"-enden er koblet til strømforsyningen "O"

 

 

Terminalen er banen til strømmen I2.Derfor er utgangssignalet fra "m"-enden av sensoren et strømsignal.Strømsignalet kan overføres eksternt i et visst område, og nøyaktigheten kan garanteres.Under bruk trenger målemotstanden RM kun å designes på den sekundære instrumentinngangen eller terminalens kontrollpanelgrensesnitt.

 

 

For å sikre måling med høy presisjon, bør man være oppmerksom på: ① målemotstandens nøyaktighet velges vanligvis som metallfilmmotstand, med en nøyaktighet på ≤± 0,5 %.Se Tabell 1-1 for detaljer.② kretsinngangsimpedansen til sekundærinstrumentet eller terminalkontrollkortet skal være mer enn 100 ganger større enn målingsmotstanden.

 

 

6. Beregning av samplingsspenning og målemotstand

 

 

Fra forrige formel

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Hvor: U0 – målt spenning, også kjent som samplingsspenning (V).

 

 

I2 – sekundær spolekompensasjonsstrøm (a).

 

 

RM – mål motstand (Ω).

 

 

Ved beregning av I2 kan utgangsstrømmen (nominell effektiv verdi) I2 tilsvarende den målte strømmen (nominell effektiv verdi) I1 finnes fra den tekniske parametertabellen til den magnetiske kompensasjonsstrømsensoren.Dersom I2 skal konverteres til U0 = 5V, se Tabell 1-1 for RM-valg.

 

 

7. Beregning av metningspunkt og * stor målt strøm

 

 

Det kan sees fra figur 1-3 at kretsen for utgangsstrøm I2 er: v+ → Kollektoremitter til slutteffektforsterkeren → N2 → RM → 0. Den ekvivalente motstanden til kretsen er vist i figur 1-6.(kretsen til v- ~ 0 er den samme, og strømmen er motsatt)

 

 

Når utgangsstrømmen i2* er stor, vil strømverdien ikke lenger øke med økningen av I1, som kalles sensorens metningspunkt.

 

 

Beregn i henhold til følgende formel

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM

 

 

Hvor: V + – positiv strømforsyning (V).

 

 

Vces – Collector Saturation Spenningen til kraftrøret, (V) er vanligvis 0,5V.

 

 

RN2 – DC intern motstand for sekundærspole (Ω), se tabell 1-2 for detaljer.

 

 

RM – mål motstand (Ω).

 

 

Det kan sees fra beregningen at metningspunktet endres med endringen av den målte motstanden RM.Når den målte motstanden RM er bestemt, er det et bestemt metningspunkt.Beregn * stor målt strøm i1max i henhold til følgende formel: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

Ved måling av AC eller puls, når RM er bestemt, beregne * stor målt strøm i1max.Hvis i1max-verdien er lavere enn toppverdien for vekselstrøm eller lavere enn pulsamplituden, vil det forårsake utgangsbølgeformklipp eller amplitudebegrensning.I dette tilfellet velger du en mindre RM å løse.

 

 

8. Regneeksempel:

 

 

Eksempel 1

 

 

Ta gjeldende sensor lt100-p som et eksempel:

 

 

(1) Måling kreves

 

 

Merkestrøm: DC

 

 

*Høy strøm: DC (overbelastningstid ≤ 1 minutt/time)

 

 

(2) Slå opp i tabellen og kjenn

 

 

Arbeidsspenning: stabilisert spenning ± 15V, spole intern motstand 20 Ω (se tabell 1-2 for detaljer)

 

 

Utgangsstrøm: (nominell verdi)

 

 

(3) Nødvendig samplingsspenning: 5V

 

 

Beregn om den målte strømmen og prøvespenningen er passende

 

 

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)

 

 

Det er kjent fra beregningsresultatene ovenfor at kravene i (1) og (3) er oppfylt.

 

 

9. Beskrivelse og eksempel på magnetisk kompensasjonsspenningssensor

 

 

Lv50-p spenningssensor har den primære og sekundære elektriske motstanden ≥ 4000vrms (50hz.1min), som brukes til å måle DC, AC og pulsspenninger.Ved måling av spenningen, i henhold til spenningsklassifiseringen, kobles en strømbegrensende motstand i serie på primærsiden + HT-terminalen, det vil si at den målte spenningen får primærsidestrømmen gjennom motstanden

 

 

U1/r1 = I1, R1 = u1/10ma ​​(K Ω), motstandens kraft skal være 2 ~ 4 ganger større enn den beregnede verdien, og nøyaktigheten til motstanden skal være ≤± 0,5%.R1 presisjonstrådviklet kraftmotstand kan bestilles av produsenten.

 

 

10. Koblingsmetode for strømsensor

 

 

(1) Koblingsskjemaet for strømsensoren for direkte inspeksjon (ingen forsterkning) er vist i figur 1-7.

 

 

(a) Figuren viser tilkobling av p-type (pinnetype med trykt kort), (b) figuren viser tilkobling av C-type (kontaktpluggtype), vn VN representerer Hall-utgangsspenning.

 

 

(2) Koblingsskjemaet for direkte inspeksjon forsterket strømsensor er vist i figur 1-8.

 

 

(a) Figuren er p-type tilkobling, (b) figuren er C-type tilkobling, der U0 representerer utgangsspenningen og RL representerer lastmotstanden.

 

 

(3) Koblingsskjemaet for magnetisk kompensasjonsstrømsensor er vist i figur 1-9.

 

 

(a) Figuren viser tilkobling av p-type, (b) figuren viser tilkobling av C-type (merk at den tredje stiften til den fire-pinners kontakten er en tom stift)

 

 

Den trykte kortets pin-tilkoblingsmetode for de tre ovennevnte sensorene er i samsvar med arrangementsmetoden til det virkelige objektet, og tilkoblingsmetoden for stikkontakten er også i samsvar med arrangementsmetoden til det virkelige objektet, for å unngå ledningsfeil.

 

 

På koblingsskjemaet ovenfor har den målte strømmen I1 til hovedkretsen en pil i hullet for å vise den positive retningen til strømmen, og den positive retningen til strømmen er også markert på det fysiske skallet.Dette er fordi strømsensoren forutsetter at den positive retningen til den målte strømmen I1 har samme polaritet som utgangsstrømmen I2.Dette er viktig ved trefase AC eller flerkanals DC-deteksjon.

 

 

11. Arbeidsstrømforsyning av strøm- og spenningssensor

 

 

Strømsensoren er en aktiv modul, slik som hallenheter, operasjonsforsterkere og sluttstrømrør, som alle trenger fungerende strømforsyning og strømforbruk.Figur 1-10 er et praktisk skjematisk diagram av en typisk fungerende strømforsyning.

 

 

(1) Utgangsjordklemmen er sentralt koblet til den store elektrolysen for støyreduksjon.

 

 

(2) Kapasitansbit UF, diode 1N4004.

 

 

(3) Transformatoren avhenger av strømforbruket til sensoren.

 

 

(4) Arbeidsstrømmen til sensoren.

 

 

Direkte inspeksjon (ingen forsterkning) strømforbruk: * 5mA;Direkte deteksjon forsterkning strømforbruk: * stor ± 20mA;Magnetisk kompensasjonsstrømforbruk: 20 + utgangsstrøm* Stort forbruk av arbeidsstrøm 20 + to ganger utgangsstrømmen.Strømforbruket kan beregnes i henhold til forbrukt arbeidsstrøm.

 

 

12. Forholdsregler for bruk av strøm- og spenningssensorer

 

 

(1) Strømsensoren må velge produkter med forskjellige spesifikasjoner på riktig måte i henhold til den nominelle effektive verdien av den målte strømmen.Hvis den målte strømmen overskrider grensen i lang tid, vil det skade endepolens effektforsterkerrør (refererer til den magnetiske kompensasjonstypen).Vanligvis skal varigheten av to ganger overbelastningsstrømmen ikke overstige 1 minutt.

 

 

(2) Spenningssensoren skal kobles med en strømbegrensningsmotstand R1 i serie på primærsiden i henhold til produktveiledningen, slik at primærsiden kan få merkestrømmen.Generelt skal varigheten av dobbel overspenning ikke overstige 1 minutt.

 

 

(3) Den gode nøyaktigheten til strøm- og spenningssensoren oppnås under tilstanden til den primære sidevurderingen, så når den målte strømmen er høyere enn nominell verdi til strømsensoren, bør den tilsvarende store sensoren velges;Når den målte spenningen er høyere enn nominell verdi for spenningssensoren, bør strømbegrensningsmotstanden justeres på nytt.Når den målte strømmen er mindre enn 1/2 av nominell verdi, for å oppnå god nøyaktighet, kan metoden med flere svinger brukes.

 

 

(4) Sensorer med 3KV isolasjon og tåler spenning kan fungere normalt i AC-systemer på 1kV og under og DC-systemer på 1,5kV og under i lang tid.6kV-sensorer kan fungere normalt i AC-systemer på 2KV og under og DC-systemer på 2,5KV og under i lang tid.Vær forsiktig så du ikke bruker dem under overtrykk.

 

 

(5) Når det brukes på enheter som krever gode dynamiske egenskaper, * er det enkelt å bruke en enkelt kobber-aluminiumsskinne og falle sammen med blenderåpningen.Å bytte ut små eller flere svinger med store vil påvirke de dynamiske egenskapene.

 

 

(6) Når den brukes i høystrøms DC-system, hvis arbeidsstrømforsyningen er åpen eller defekt av en eller annen grunn, vil jernkjernen produsere stor remanens, noe som er verdt oppmerksomhet.Remanens påvirker nøyaktigheten.Metoden for avmagnetisering er å slå på en AC på primærsiden uten å legge til en fungerende strømforsyning og gradvis redusere verdien.

 

 

(7) Sensorens anti-eksterne magnetfeltevne er: en strøm 5 ~ 10 cm unna sensoren, som er mer enn dobbelt så høy som gjeldende verdi av den opprinnelige siden av sensoren, og magnetfeltinterferensen som genereres kan motstås.Ved ledning av trefaset høystrøm bør avstanden mellom fasene være større enn 5 ~ 10 cm.

 

 

(8) For å få sensoren til å fungere i en god måletilstand, bør en enkel typisk regulert strømforsyning introdusert i figur 1-10 brukes.

 

 

(9) Det magnetiske metningspunktet og kretsmetningspunktet til sensoren gjør at den har en sterk overbelastningskapasitet, men overbelastningskapasiteten er tidsbegrenset.Ved testing av overbelastningskapasitet skal overbelastningsstrømmen på mer enn 2 ganger ikke overstige 1 minutt.

 

 

(10) Temperaturen på primærstrømbussen bør ikke overstige 85 ℃, som bestemmes av egenskapene til ABS-teknisk plast.Brukere har spesielle krav og kan velge høytemperaturplast som skall.

 

 

13. Fordeler med strømsensor i bruk

 

 

(1) Berøringsfri deteksjon.I rekonstruksjon av importert utstyr og teknisk transformasjon av gammelt utstyr viser det overlegenheten til berøringsfri måling;Strømverdien kan måles uten endringer i den elektriske ledningen til originalutstyret.

 

 

(2) Ulempen med å bruke shunten er at den ikke kan isoleres elektrisk, og det er også innføringstap.Jo større strømmen er, desto større er tapet, og jo større volumet er.Folk fant også ut at shunten har uunngåelig induktans når den oppdager høyfrekvent og høy strøm, og den kan ikke virkelig overføre den målte strømbølgeformen, enn si ikke-sinusbølgetypen.Strømsensoren eliminerer fullstendig de ovennevnte ulempene ved shunten, og nøyaktigheten og utgangsspenningsverdien kan være den samme som for shunten, for eksempel nøyaktighetsnivå 0,5, 1,0, utgangsspenningsnivå 50, 75mV og 100mV.

 

 

(3) Det er veldig praktisk å bruke.Ta en lt100-c strømsensor, koble en 100mA analog måler eller digitalt multimeter i serie ved M-enden og nullenden av strømforsyningen, koble til den fungerende strømforsyningen, og sett sensoren på ledningskretsen, slik at strømmen verdien av hovedkretsen 0 ~ 100A kan vises nøyaktig.

 

 

(4) Selv om den tradisjonelle strøm- og spenningstransformatoren har mange arbeidsstrøm- og spenningsnivåer og har høy nøyaktighet under den spesifiserte sinusformede arbeidsfrekvensen, kan den tilpasse seg et veldig smalt frekvensbånd og kan ikke overføre likestrøm.I tillegg er det spennende strøm under drift, så dette er en induktiv enhet, så responstiden kan bare være titalls millisekunder.Som vi alle vet, når sekundærsiden av strømtransformatoren er åpen, vil den produsere høyspenningsfarer.Ved bruk av mikrodatamaskindeteksjon kreves flerkanals signalinnsamling.Folk leter etter en måte å isolere og samle inn signaler på


Innleggstid: Jul-06-2022