4種不同電流檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方式與原理

在對(duì)于電信號(hào)采集的設(shè)計(jì)中，其中對(duì)電流信號(hào)的采集是非常常見(jiàn)的，根據(jù)電流信號(hào)的屬性，如信號(hào)大小、信號(hào)周期等因素，以及采樣的需求指標(biāo)不一樣，往往需要選擇不同的采樣方式進(jìn)行采樣。

常見(jiàn)的電流信號(hào)采集一般有4種：

1、電流互感器（CT）采集

2、錳銅分流器采集

3、霍爾傳感器采集

4、羅氏線圈采集

首先，電流互感器是由閉合的鐵心和線圈繞組組成。其原理與變壓器原理類似，都是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將一次繞組的待測(cè)電流變換為2次繞組的小信號(hào)，再通過(guò)電阻等電路進(jìn)行小信號(hào)的電流電壓轉(zhuǎn)換，然后送入ADC、計(jì)量芯片等器件進(jìn)行采樣。

其中，額定1次側(cè)與2次側(cè)的電流比值，就是該互感器的額定系數(shù)K。K值可以是幾百，也可以是幾千，這是通過(guò)繞組的匝數(shù)來(lái)決定的。

在使用電流互感器時(shí)，應(yīng)該選擇合適的額定輸入與變比，否則可能會(huì)影響檢測(cè)精度及互感器本身的安全，并且在2次側(cè)不允許開(kāi)路。因?yàn)殚_(kāi)路時(shí)，1次側(cè)電流全部成為磁化電流，容易造成鐵心過(guò)度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒毀線圈。電流互感器一般在電表等設(shè)備中被廣泛采用。

錳銅分流器就是采用錳銅材料制作的一個(gè)小電阻，該電阻用于電流信號(hào)的取樣，當(dāng)通過(guò)將電流時(shí)，會(huì)在兩端產(chǎn)生的壓降，一般在額定輸入時(shí)一般標(biāo)準(zhǔn)化為75MV，壓降信號(hào)就可以作為采樣小信號(hào)通過(guò)放大電路等處理之后送入ADC、計(jì)量芯片等器件進(jìn)行采樣。

但不同于互感器的間接采樣，由于是直接采樣，在很多電路中需要進(jìn)行其他電路部分的隔離處理。由于材料具有低溫度系數(shù)，減少了環(huán)境溫度變化引起精度變化。

霍爾傳感器采集是基于霍爾原理，一般接口由電信號(hào)輸入，信號(hào)輸出及電源接口組成，是將一次大電流變換為二次微小電壓信號(hào)的傳感器。

霍爾傳感器又分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種，其區(qū)別于互感器的地方在于霍爾傳感器的輸出信號(hào)不是感應(yīng)電流，而是通過(guò)檢測(cè)霍爾感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再通過(guò)內(nèi)置控制電路與電源來(lái)實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)大小的輸出。由于也是隔離檢測(cè)，加上其測(cè)量范圍廣、精度高、線性度好等優(yōu)勢(shì)，在很多地方被廣泛應(yīng)用。

最后再說(shuō)一下羅氏線圈，也叫羅柯夫斯基線圈，是一種測(cè)量交流電流的器件，并不能測(cè)量直流。其與電流互感器最根本的區(qū)別，就是該器件沒(méi)有鐵芯，靠的也是電磁感應(yīng)原理，直接在2次側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，由于沒(méi)有鐵芯，羅氏線圈可以測(cè)量很大的電流。

但是，測(cè)量出來(lái)的信號(hào)相對(duì)于電流互感器較弱，所以需要對(duì)其進(jìn)行放大處理后再進(jìn)行測(cè)量，羅氏線圈由于無(wú)磁飽和現(xiàn)象，所以測(cè)量范圍可從數(shù)安培到數(shù)百千安，并且因?yàn)槠淙嵝越Y(jié)構(gòu)的原因，很多時(shí)候安裝不受限制多以在一些大電流的特殊場(chǎng)合常常被采用。

以上就是4種電流采樣方式的原理與特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，希望這篇文章能對(duì)大家有所幫助。

審核編輯：湯梓紅