Strāvas sensoru pamati

Strāvas sensori ir vai nu atvērti, vai slēgti. Atvērtās cilpas strāvas sensori mēra maiņstrāvas un līdzstrāvas strāvas un nodrošina elektrisko izolāciju starp izmērāmu ķēdi un sensora izeju (primāro strāvu mēra bez elektriska kontakta ar primāro ķēdi, nodrošinot galvanisko izolāciju). Lētāki nekā viņu slēgtā cikla brālēni ar atvērtu cilpu strāvas sensoriem parasti tiek doti priekšroki ķēdēs ar akumulatoru, ņemot vērā to zemās darbības jaudas prasības un mazās pēdas nospiedumus.

Slēgta cikla sensori mēra maiņstrāvas un līdzstrāvas strāvas un nodrošina elektrisko izolāciju. Tie piedāvā ātru reakciju, augstu linearitāti un zemu temperatūras novirzi. Slēgtā cikla sensora pašreizējā jauda ir samērā imūna pret elektrisko troksni. Slēgtas cilpas sensoru dažreiz sauc par “nulles plūsmas” sensoru, jo tā Hall-Effect sensors padod pretējo strāvu sekundārajā spolē, kas uz magnētiskā serdeņa tiek ievilkts līdz nullei plūsmas, ko magnētiskajā kodolā rada primārā strāva. Slēgta cikla sensori bieži ir izvēles sensors, kad ir nepieciešama augsta precizitāte.

Tagad pievērsīsimies tuvāk abiem veidiem, sākot ar atvērtās cilpas sensoriem.

Atvērtās cilpas strāvas sensori sastāv no Halles sensora, kas uzstādīts magnētiskā serdeņa gaisa spraugā (1. att.). Diriģents rada magnētisko lauku, kas salīdzināms ar strāvu. Magnētisko lauku koncentrē kodols un mēra ar Hall sensoru. Signāls no zāles ģeneratora ir zems, tāpēc tas tiek pastiprināts, un tieši šis pastiprinātais signāls kļūst par sensora izeju. Atvērtās cilpas sensoriem parasti ir shēma, kas nodrošina temperatūras kompensāciju un kalibrētu augsta līmeņa sprieguma izeju. Kaut arī viņiem ir noteiktas cenu priekšrocības salīdzinājumā ar slēgta cikla kolēģiem, viņu negatīvie ir tas, ka tie var būt pakļauti piesātinājumam un temperatūras svārstībām. Tomēr zināmā mērā novirzi var samazināt, ievadot pozitīvu koeficientu vadības strāvā, lai samazinātu dreifēšanas jutīgumu virs temperatūras.

1. attēls: Hall-Effect atvērtās cilpas strāvas sensora pamatprincipa un struktūras ilustrācija. (Ar Honeywell pieklājību).

Skatot 1. attēlu, ja piedziņas strāvu atvērtā kontūra sistēmā kontrolē, izmantojot pastāvīgas strāvas avotu un pastiprina diferenciālo Hall spriegumu, izejas spriegumu, kas ir proporcionāls primārajai strāvai, var iegūt tikai ar elektronikas ķēdi.

Viens piemērs ir HEM sērijas atvērtās cilpas zāles efekta virsmas stiprinājuma strāvas pārveidotājs, ko izveidojis LEM (2. att.). Sensoram ir galvaniska izolācija starp primāro un sekundāro ķēdi; 4300 V izolācijas pārbaudes spriegums; zems enerģijas patēriņš; 12 mm, īpaši zems profils; viena barošanas avota +5 V; un fiksēts nobīde un ieguvums.

2. attēls: HMS sērijas atvērtās cilpas zāles efekta devējs. (LEM pieklājīgi).

Galvenokārt izmanto rūpnieciskos lietojumos maiņstrāvas maiņstrāvas piedziņām, statiskajiem pārveidotājiem līdzstrāvas motoru piedziņām, ar akumulatoru piegādātām lietojumprogrammām, nepārtrauktās un ieslēgtā režīma barošanas avotiem un barošanas avotiem metināšanas vajadzībām.

Vēl viens piemērs ir Honeywell CSLW sērijas miniatūrie vadu atvērtās cilpas strāvas sensori (3. attēls). Sērijā ir iekļauti miniatūru ratiometrisko, lineāro Halles efekta sensoru SS490 sērijas, un sensoru elements ir iekapsulēts uz PCB montējamā plastmasas iepakojumā. Pašreizējo sensora komplektu veido sensors, plūsmas kolektors, korpuss un stieples spole.

3. attēls: Honeywell CSLW sērijas miniatūrais vadu atvērtās cilpas strāvas sensors. (Ar Honeywell pieklājību).

Šajā gadījumā vadu atvērtai cilpai ir vairāki pagriezieni, lai palielinātu jutīgumu. Pie citām ievērojamām funkcijām pieder maiņstrāvas vai līdzstrāvas strāvas noteikšana, lineārā ratiometriskā izeja, strāvas samazināšanas vai iegūšanas izeja, lai nodrošinātu saskarnes elastību, zems ievietošanas zudums, ātrs reakcijas laiks, kompakts izmērs un precīza, lēta sensācija. Pieteikumos ietilpst robotika, mainīga ātruma piedziņas, rūpniecisko procesu vadība, motora vadība ierīcēs, HVAC, aizsardzība pret pārslodzi un elektronisko shēmu pašreizējā uzraudzība.

Ātra reakcija un augsta precizitāte

Salīdzinot ar atvērtā cikla, slēgtā cikla sensori mēra maiņstrāvas un līdzstrāvas strāvas un nodrošina elektrisko izolāciju, ātru reakciju, augstu linearitāti un zemas temperatūras dreifu. Viņu pašreizējā jauda ir iespaidīgi imūna pret elektrisko troksni. Pazīstami ar augstu precizitāti, tie sastāv no Halles ģeneratora, kas uzstādīts magnētiskā serdeņa gaisa spraugā, spoles ap serdi un strāvas pastiprinātāja. Caur sensora atveri novietotais strāvas nesošais vadītājs rada magnētisko lauku, kas ir proporcionāls strāvai. Šo lauku koncentrē kodols, un to uztver Halles ģenerators. Halles ģenerators ir savienots ar strāvas pastiprinātāja ieeju, kas virza spoli. Spole caur spoli rada pretēju lauku, ko nodrošina caur apertūru esošā strāva.

Šī sensora izeja ir proporcionāla gan atveres strāvai, gan spoles pagriezienu skaitam. Ja neto primārā strāva caur strāvas devēja atveri ir I, pagriezienu skaits kompensācijas tinumā ir N, un strāva kompensācijas tinumā ir i, tad nulles plūsmas apstākļos I = Ni.

Slēgta cikla sensora izejas strāva tiek pārveidota par sprieguma skaitli, pievienojot rezistoru sensora izejai un zemei. Rezistora vērtības izvēle var izraisīt izejas mērogošanu.

Strāvas pārveidotāja piemērs ar izcilu precizitāti, labu linearitāti un ļoti zemu temperatūras novirzi ir LTS 25-NP no LEM (4. attēls). Ierīce ir slēgta cikla (kompensēts) daudz diapazona strāvas pārveidotājs, izmantojot Halles efektu. Galvenās funkcijas ir:

· Unipolārā sprieguma padeve

· Izolēts plastmasas korpuss, kas atzīts saskaņā ar UL 94-V0

· Kompakts dizains PCB montāžai

· Iekļauta mērīšanas pretestība

· Paplašināts mērīšanas diapazons.

4. attēls: LEM LTS 25-NP slēgtā cikla strāvas sensors. (LEM pieklājīgi).

Ierīces lietojumprogrammas galvenokārt ir rūpniecības jomā, un tās ietver maiņstrāvas maiņstrāvas piedziņas un servodzinēju piedziņas, statiskos pārveidotājus līdzstrāvas motoru piedziņām, ar akumulatoriem piegādātas lietojumprogrammas, nepārtrauktās barošanas avotus, ieslēgtā režīma barošanas blokus un barošanas avotus metināšanas lietojumiem.

Kopsavilkums

Lai arī abu veidu sensori var būt ekonomiski atkarīgi no pielietojuma prasībām, atvērtā cilpas sensori nodrošina vislabāko izmaksu priekšrocību lielos strāvas diapazonos (virs 100 A). Tie ir arī mazākais izmērs un svars. Viņi uztur nemainīgu enerģijas patēriņu neatkarīgi no uztvertās strāvas. Atvērto sensoru cenu priekšrocības var realizēt tikai tādās lietojumprogrammās, kur temperatūras svārstības var ierobežot.

No otras puses, slēgta kontūra strāvas sensori ir piemērotāki komerciāliem un rūpnieciskiem lietojumiem, kur tie parasti ir sastopami. Šiem sensoriem ir visaugstākā precizitāte apkārtējā un augstā temperatūrā. Tie ir ideāli piemēroti trokšņainai videi, un to izvadi var viegli pārveidot par spriegumu.

Lai iegūtu papildinformāciju, lūdzu, sazinieties ar mums uz sales@xfullstar.com