電流傳感器是什么
電流傳感器,是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)電流的信息,并能將檢測(cè)感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。
電流傳感器也稱磁傳感器,可以在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等等,在我們生活中都用到很多磁傳感器,比如說(shuō)電腦硬盤(pán)、指南針,家用電器等等。
閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理
閉環(huán)霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用于隔離檢測(cè)電流的模塊化產(chǎn)品,它的工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通式)。眾所周知,當(dāng)電流流過(guò)一根的直導(dǎo)線時(shí),在導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比,這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集,然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè),由于磁場(chǎng)的變化與霍爾器件的輸出電壓信號(hào)有良好的線形關(guān)系,因此可利用霍爾器件的測(cè)得的輸出信號(hào),直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大小,即:
I ∝ B ∝ VH (2)
式中:I為通過(guò)導(dǎo)線中的電流;B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度;VH為霍爾器件在磁場(chǎng)B中產(chǎn)生的霍爾電壓。當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù),上述關(guān)系可以表示為等式。對(duì)于霍爾輸出電壓信號(hào)VH的處理,人們?cè)O(shè)計(jì)了許多種電路,但總體來(lái)講可分為兩類,一類為開(kāi)環(huán)(或稱直測(cè)式、直檢式)霍爾電流傳感器;另一類為閉環(huán)(或稱零磁通式、磁平衡式)霍爾電流傳感器。
針對(duì)霍爾傳感器的電路形式而言,人們最容易想到的是將霍爾元件的輸出電壓用運(yùn)算放大器直接信號(hào)放大,得到所需要的信號(hào)電壓,由此電壓值來(lái)標(biāo)定原邊被測(cè)電流大小,這種形式的霍爾傳感器通常稱為開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器。開(kāi)環(huán)霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單、成本相對(duì)較低;其缺點(diǎn)是精度、線性度較差;響應(yīng)時(shí)間較慢;溫度漂移較大。為了克服開(kāi)環(huán)傳感器存在的不足,八十年代末期,國(guó)外出現(xiàn)了閉環(huán)霍爾電流傳感器。1989年,北京七O一廠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展閉環(huán)霍爾電流傳感器的研制、生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)十幾年的努力,這種傳感器在國(guó)內(nèi)逐漸為廣大用戶了解和應(yīng)用。
閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理是磁平衡式的,即原邊電流(IN)所產(chǎn)生的磁場(chǎng),通過(guò)一個(gè)副邊線圈的電流(IM)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償,使霍爾器件始終處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。當(dāng)原副邊補(bǔ)償電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在磁芯中達(dá)到平衡時(shí),即有如下等式:
N×IN= n×IM (3)
式中:IN為原邊電流;N為原邊線圈的匝數(shù);IM為副邊補(bǔ)償電流;n為副邊線圈的匝數(shù)。
由上式看出,當(dāng)已知傳感器原邊和副邊線圈匝
數(shù)時(shí),通過(guò)測(cè)量副邊補(bǔ)償電流IM的大小,即可推算出原邊電流IN的值,從而實(shí)現(xiàn)了原邊電流的隔離測(cè)量。
電流傳感器應(yīng)用
電流傳感器也稱磁傳感器,可以用在家用電器、智能電網(wǎng)、電動(dòng)車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等,在我們生活中都用到很多磁傳感器,比如說(shuō)電腦硬盤(pán)、指南針,家用電器等。
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,最流行的磁傳感器類型是電流傳感器,在許多測(cè)量50安培以下電流的應(yīng)用中,比如住宅太陽(yáng)能逆變器應(yīng)用或小型UPS系統(tǒng),使用簡(jiǎn)單的resistive bar或分路(shunt)