Halli voolu- ja pingeanduri ning saatja põhiprintsiip ja rakendusmeetod

1. Halli seade

 

 

Halli seade on omamoodi pooljuhtmaterjalidest valmistatud magnetoelektriline muundur.Kui juhtvool IC on ühendatud sisendotsaga, siis kui magnetväli B läbib seadme magnetanduri pinda, ilmub väljundotsa Halli potentsiaal VH.Nagu on näidatud joonisel 1-1.

 

 

Halli potentsiaali VH suurus on võrdeline juhtvoolu IC ja magnetvoo tiheduse B korrutisega, st VH = khicbsin Θ

 

 

Halli vooluandur on valmistatud Ampere'i seaduse printsiibi järgi ehk voolu kandva juhi ümber tekib vooluga võrdeline magnetväli ja selle magnetvälja mõõtmiseks kasutatakse Halli seadet.Seetõttu on võimalik voolu kontaktivaba mõõtmine.

 

 

Mõõtke kaudselt voolu juhtiva juhi voolu, mõõtes Halli potentsiaali.Seetõttu on vooluandur läbinud elektrilise magnetilise elektriisolatsiooni muundamise.

 

 

2. Halli alalisvoolu tuvastamise põhimõte

 

 

Nagu on näidatud joonisel 1-2.Kuna magnetahelal on hea lineaarne seos saaliseadme väljundiga, võib saaliseadme väljundpinge signaal U0 kaudselt kajastada mõõdetud voolu I1 suurust, st I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

Kalibreerime U0 väärtuseks 50 mV või 100 mV, kui mõõdetud vool I1 on nimiväärtus.See muudab saali otsese tuvastamise (võimenduseta) vooluanduri.

 

 

3. Halli magnetilise kompensatsiooni põhimõte

 

 

Primaarsel põhiahelal on mõõdetud vool I1, mis tekitab magnetvoo Φ 1. Teisese kompensatsioonimähise Φ 2 poolt läbitud voolu I2 tekitatud magnetvoog säilitab magnetilise tasakaalu pärast kompenseerimist ja Hall seade on alati magnetilise nulli tuvastamise rollis. voolu.Seega nimetatakse seda Halli magnetkompensatsiooni vooluanduriks.See täiustatud põhimõtteline režiim on parem kui otsese tuvastamise põhimõtte režiim.Selle silmapaistvateks eelisteks on kiire reageerimisaeg ja kõrge mõõtmistäpsus, mis sobib eriti hästi nõrga ja väikese voolu tuvastamiseks.Halli magnetkompensatsiooni põhimõte on näidatud joonisel 1-3.

 

 

Joonis 1-3 näitab: Φ 1= Φ kaks

 

 

I1N1=I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Kui kompensatsioonivool I2 voolab läbi mõõtetakistuse RM, muundatakse see RM mõlemas otsas pingeks.Mõõtke andurina pinget U0, st U0 = i2rm

 

 

Halli magnetkompensatsiooni põhimõttel valmistatakse vooluandur nimisisendiga alates kuni seeria spetsifikatsioonidele.

 

 

Kuna magnetilise kompensatsiooni vooluandur tuleb magnetrõngale kerida tuhandete keerdude kompensatsioonimähisega, suureneb kulu;Teiseks suureneb vastavalt ka töövoolutarve;Selle eeliseks on aga suurem täpsus ja kiire reageerimine kui otsesel kontrollimisel.

 

 

4. Magnetkompensatsiooni pingeandur

 

 

Ma taseme väikese voolu mõõtmiseks vastavalt Φ 1 = i1n1 võib N1 pöörete arvu suurendamisel saada ka kõrge magnetvoo Φ 1。 Selle meetodiga valmistatud väikese vooluandur suudab mõõta mitte ainult Ma taseme voolu, aga ka pinget.

 

 

Erinevalt vooluandurist on pinge mõõtmisel pingeanduri primaarpoolel olev mitme pöörde mähis ühendatud järjestikku voolu piirava takistiga R1 ja seejärel paralleelselt mõõdetud pingega U1, et saada voolu I1, mis on võrdeline mõõdetud pinge U1, nagu on näidatud joonisel 1-4.

 

 

Sekundaarse külje põhimõte on sama, mis vooluanduril.Kui kompensatsioonivool I2 voolab läbi mõõtetakistuse RM, muundatakse see RM mõlemas otsas pingeks anduri mõõtepingeks U0, st U0 = i2rm.

 

 

5. Vooluanduri väljund

 

 

Otsese tuvastamise (mittevõimenduse) vooluanduril on kõrge impedantsi väljundpinge.Rakenduses peaks koormuse impedants olema suurem kui 10k Ω.Tavaliselt võimendatakse selle ± 50 mV või ± 100 mV peatatud väljundpinget diferentsiaalsisendi proportsionaalse võimendiga väärtuseni ± 4 V või ± 5 V.Joonisel 5-1 on kaks praktilist vooluringi võrdluseks.

 

 

a) joonis vastab üldistele täpsusnõuetele;(b) Graafik on hea jõudlusega ja sobib kõrgete täpsusnõuetega juhtudel.

 

 

Otsese tuvastamisega võimendatud vooluanduril on kõrge impedantsi väljundpinge.Rakenduses peaks koormuse impedants olema suurem kui 2K Ω.

 

 

Magnetkompensatsioonivool, pinge magnetkompensatsioonivool ja pingeandurid on vooluväljundi tüüpi.Jooniselt 1-3 on näha, et "m" ots on ühendatud toiteallikaga "O"

 

 

Klemm on voolu I2 tee.Seetõttu on anduri "m" otsast väljundsignaal voolusignaal.Voolusignaali saab kaugjuhtimisega edastada teatud vahemikus ja täpsus on garanteeritud.Kasutamisel tuleb mõõtetakistus RM projekteerida ainult instrumendi teiseses sisendis või terminali juhtpaneeli liideses.

 

 

Mõõtmise kõrge täpsuse tagamiseks tuleks tähelepanu pöörata: ① metallkile takistuseks valitakse üldiselt mõõtetakistuse täpsus täpsusega ≤± 0,5%.Vaadake üksikasju tabelist 1-1.② sekundaarse instrumendi või terminali juhtplaadi vooluahela sisendtakistus peaks olema rohkem kui 100 korda suurem kui mõõtetakistus.

 

 

6. Proovivõtupinge arvutamine ja takistuse mõõtmine

 

 

Eelmisest valemist

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Kus: U0 – mõõdetud pinge, tuntud ka kui diskreetimispinge (V).

 

 

I2 – sekundaarpooli kompensatsioonivool (a).

 

 

RM – mõõta takistust (Ω).

 

 

I2 arvutamisel saab magnetkompensatsiooni vooluanduri tehniliste parameetrite tabelist teada mõõdetud voolule (nimiefektiivne väärtus) I1 vastava väljundvoolu (nimiefekti väärtus) I2.Kui I2 tuleb teisendada U0 = 5V-ks, vaadake RM-i valikut tabelist 1-1.

 

 

7. Küllastuspunkti ja * suure mõõdetud voolu arvutamine

 

 

Jooniselt 1-3 on näha, et väljundvoolu I2 ahel on: v+ → Lõppvõimsusvõimendi kollektor Emitter → N2 → RM → 0. Ahela ekvivalenttakistus on näidatud joonisel 1-6.(v-~ 0 ahel on sama ja vool on vastupidine)

 

 

Kui väljundvool i2* on suur, ei suurene voolu väärtus enam I1 suurenemisega, mida nimetatakse anduri küllastuspunktiks.

 

 

Arvutage järgmise valemi järgi

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM

 

 

Kus: V + – positiivne toiteallikas (V).

 

 

Vces – toitetoru kollektori küllastuspinge (V) on üldiselt 0,5 V.

 

 

RN2 – sekundaarmähise alalisvoolu sisetakistus (Ω), vt üksikasju tabelist 1-2.

 

 

RM – mõõta takistust (Ω).

 

 

Arvutusest on näha, et küllastuspunkt muutub koos mõõdetud takistuse RM muutumisega.Mõõdetud takistuse RM määramisel on kindel küllastuspunkt.Arvutage * suur mõõdetud vool i1max järgmise valemi järgi: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

Vahelduvvoolu või impulsi mõõtmisel, kui RM on määratud, arvutage * suur mõõdetud vool i1max.Kui i1max väärtus on madalam kui vahelduvvoolu tippväärtus või väiksem kui impulsi amplituud, põhjustab see väljundi lainekuju kärpimist või amplituudi piiramist.Sel juhul valige lahendamiseks väiksem RM.

 

 

8. Arvutamise näide:

 

 

Näide 1

 

 

Võtke näiteks vooluandur lt100-p:

 

 

(1) Nõutav mõõtmine

 

 

Nimivool: DC

 

 

* Suur vool: DC (ülekoormusaeg ≤ 1 minut / tund)

 

 

(2) Otsi tabel üles ja tead

 

 

Tööpinge: stabiliseeritud pinge ± 15 V, mähise sisetakistus 20 Ω (üksikasju vt tabelist 1-2)

 

 

Väljundvool: (nimiväärtus)

 

 

(3) Nõutav diskreetimispinge: 5 V

 

 

Arvutage, kas mõõdetud vool ja diskreetimispinge on sobivad

 

 

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)

 

 

Ülaltoodud arvutustulemustest on teada, et punktide (1) ja (3) nõuded on täidetud.

 

 

9. Magnetkompensatsiooni pingeanduri kirjeldus ja näide

 

 

Lv50-p pingeanduri primaar- ja sekundaarne elektritakistus on ≥ 4000vrms (50hz.1min), mida kasutatakse alalis-, vahelduv- ja impulsspingete mõõtmiseks.Pinge mõõtmisel ühendatakse vastavalt pinge nimiväärtusele primaarpool + HT klemmi jadamisi voolu piirav takisti, ehk mõõdetud pinge saab primaarpoolse voolu läbi takisti

 

 

U1/r1 = I1, R1 = u1/10ma ​​(K Ω), takistuse võimsus peaks olema 2 ~ 4 korda suurem kui arvutatud väärtus ja takistuse täpsus peaks olema ≤± ​​0,5%.R1 täppisjuhtmega keritud toitetakistit saab tellida tootja poolt.

 

 

10. Vooluanduri juhtmestiku meetod

 

 

(1) Otsese kontrolliga (võimenduseta) vooluanduri ühendusskeem on näidatud joonisel 1-7.

 

 

(a) Joonisel on kujutatud p-tüüpi (trükkplaadi pin-tüüpi) ühendus, (b) joonisel C-tüüpi (pistikupesa tüüpi) ühendus, vn VN on Halli väljundpinge.

 

 

(2) Otsese kontrolliga võimendatud vooluanduri ühendusskeem on näidatud joonisel 1-8.

 

 

(a) Joonisel on p-tüüpi ühendus, (b) joonisel on C-tüüpi ühendus, milles U0 tähistab väljundpinget ja RL koormuse takistust.

 

 

(3) Magnetkompensatsiooni vooluanduri ühendusskeem on näidatud joonisel 1-9.

 

 

(a) Joonisel on p-tüüpi ühendus, (b) joonisel C-tüüpi ühendus (pange tähele, et nelja kontaktiga pistikupesa kolmas kontakt on tühi).

 

 

Ülaltoodud kolme anduri trükkplaadi tihvtidega ühendamise meetod on kooskõlas reaalse objekti paigutusmeetodiga ja pistikupesa ühendamise meetod on samuti kooskõlas reaalse objekti paigutusmeetodiga, et vältida juhtmestiku vigu.

 

 

Ülaltoodud ühendusskeemil on põhiahela mõõdetud voolu I1 augus nool, mis näitab voolu positiivset suunda ning voolu positiivne suund on märgitud ka füüsilisele kestale.Seda seetõttu, et vooluandur näeb ette, et mõõdetud voolu I1 positiivne suund on sama polaarsusega kui väljundvool I2.See on oluline kolmefaasilise vahelduvvoolu või mitme kanaliga alalisvoolu tuvastamisel.

 

 

11. Voolu- ja pingeanduri töötoide

 

 

Vooluandur on aktiivne moodul, nagu saaliseadmed, operatiivvõimendid ja lõpptoitetorud, mis kõik vajavad töötavat toiteallikat ja energiatarbimist.Joonis 1-10 on tüüpilise töötava toiteallika praktiline skemaatiline diagramm.

 

 

(1) Väljundi maandusklemm on müra vähendamiseks tsentraalselt ühendatud suure elektrolüüsiga.

 

 

(2) Mahtuvusbitt UF, diood 1N4004.

 

 

(3) Trafo sõltub anduri energiatarbimisest.

 

 

(4) Anduri töövool.

 

 

Otsene kontroll (võimenduseta) voolutarve: * 5mA;Otsese tuvastamise võimenduse võimsustarve: * suur ± 20mA;Magnetkompensatsiooni võimsustarve: 20 + väljundvool* Suur töövoolu tarbimine 20 + kaks korda suurem väljundvool.Energiatarbimist saab arvutada vastavalt tarbitud töövoolule.

 

 

12. Ettevaatusabinõud voolu- ja pingeandurite kasutamisel

 

 

(1) Vooluandur peab õigesti valima erinevate spetsifikatsioonidega tooted vastavalt mõõdetud voolu nimiväärtusele.Kui mõõdetud vool ületab pikema aja jooksul piiri, kahjustab see pooluse otsa võimsusvõimendi toru (viidates magnetkompensatsiooni tüübile).Üldjuhul ei tohi kahekordse ülekoormusvoolu kestus ületada 1 minutit.

 

 

(2) Pingeandur tuleb vastavalt toote juhistele ühendada primaarpoolel järjestikku voolu piirava takistiga R1, et primaarpool saaks nimivoolu.Üldiselt ei tohi topeltliigpinge kestus ületada 1 minutit.

 

 

(3) Voolu- ja pingeanduri hea täpsus saavutatakse esmase külje nimiväärtuse tingimustes, nii et kui mõõdetud vool on suurem kui vooluanduri nimiväärtus, tuleks valida vastav suur andur;Kui mõõdetud pinge on kõrgem kui pingeanduri nimiväärtus, tuleb voolu piiravat takistust uuesti reguleerida.Kui mõõdetud vool on väiksem kui 1/2 nimiväärtusest, võib hea täpsuse saavutamiseks kasutada mitme pöörde meetodit.

 

 

(4) 3KV isolatsiooniga ja pingetaluvusega andurid võivad pikka aega normaalselt töötada 1kV ja alla selle vahelduvvoolusüsteemides ning 1,5kV ja alla selle alalisvoolusüsteemides.6kV andurid võivad pikka aega normaalselt töötada vahelduvvoolusüsteemides 2KV ja alla selle ning alalisvoolusüsteemides 2,5KV ja alla selle.Olge ettevaatlik, et mitte kasutada neid ülerõhu all.

 

 

(5) Häid dünaamilisi omadusi nõudvates seadmetes * on lihtne kasutada ühte vasest alumiiniumist siini ja see langeb kokku avaga.Väikeste või enamate pöörete asendamine suurtega mõjutab dünaamilisi omadusi.

 

 

(6) Suure vooluga alalisvoolusüsteemis kasutamisel, kui töötav toiteallikas on avatud vooluahelaga või mingil põhjusel rikkis, tekitab rauasüdamik suurt remanentsi, mis väärib tähelepanu.Remanentsus mõjutab täpsust.Demagnetiseerimise meetod on vahelduvvoolu sisselülitamine primaarpoolel ilma töötavat toiteallikat lisamata ja selle väärtust järk-järgult vähendada.

 

 

(7) Anduri välise magnetvälja vastane võime on: andurist 5–10 cm kaugusel olev vool, mis on rohkem kui kaks korda suurem anduri algse külje praegusest väärtusest, ja tekitatud magnetvälja häiretele on võimalik vastu seista.Kolmefaasilise suure voolu ühendamisel peaks faaside vaheline kaugus olema suurem kui 5–10 cm.

 

 

(8) Selleks, et andur töötaks heas mõõtmisolekus, tuleks kasutada lihtsat tüüpilist reguleeritud toiteallikat, mis on toodud joonisel 1-10.

 

 

(9) Anduri magnetiline küllastuspunkt ja vooluringi küllastuspunkt muudavad selle tugeva ülekoormusvõimega, kuid ülekoormusvõime on ajaliselt piiratud.Ülekoormusvõime testimisel ei tohi üle 2-kordne ülekoormusvool ületada 1 minutit.

 

 

(10) Primaarvoolu siini temperatuur ei tohiks ületada 85 ℃, mille määravad ABS-tehniliste plastide omadused.Kasutajatel on erinõuded ja nad saavad valida kestaks kõrge temperatuuriga plasti.

 

 

13. Kasutusel oleva vooluanduri eelised

 

 

(1) Kontaktivaba tuvastamine.Imporditud seadmete rekonstrueerimisel ja vanade seadmete tehnilisel ümberkujundamisel näitab see kontaktivaba mõõtmise paremust;Voolu väärtust saab mõõta ilma algseadme elektrijuhtmestikku muutmata.

 

 

(2) Šundi kasutamise puuduseks on see, et seda ei saa elektriliselt isoleerida, samuti esineb sisestuskadu.Mida suurem on vool, seda suurem on kadu ja seda suurem on helitugevus.Samuti leidsid inimesed, et šundil on kõrgsagedusliku ja suure voolu tuvastamisel vältimatu induktiivsus ning see ei suuda mõõdetud voolu lainekuju tõeliselt edastada, rääkimata siinuslaine tüübist.Vooluandur välistab täielikult ülaltoodud šundi puudused ning täpsus ja väljundpinge väärtus võivad olla samad, mis šundil, näiteks täpsusaste 0,5, 1,0, väljundpinge tase 50, 75mV ja 100mV.

 

 

(3) Seda on väga mugav kasutada.Võtke vooluandur lt100-c, ühendage 100mA analoogmõõtur või digitaalne multimeeter järjestikku toiteallika M-otsas ja nullotsas, ühendage töötav toiteallikas ja pange andur juhtmeahelale, nii et voolutugevus Põhiahela väärtust 0 ~ 100A saab täpselt kuvada.

 

 

(4) Kuigi traditsioonilisel voolu- ja pingetrafol on palju töövoolu- ja pingetasemeid ning sellel on kõrge täpsus määratud sinusoidse töösageduse all, võib see kohaneda väga kitsa sagedusribaga ega suuda edastada alalisvoolu.Lisaks on töö ajal põnev vool, seega on tegemist induktiivse seadmega, mistõttu selle reaktsiooniaeg võib olla vaid kümneid millisekundeid.Nagu me kõik teame, tekitab voolutrafo sekundaarkülg avatud vooluahela korral kõrgepingeohtu.Mikroarvutituvastuse kasutamisel on vaja mitme kanaliga signaali hankimist.Inimesed otsivad võimalust signaalide eraldamiseks ja kogumiseks


Postitusaeg: juuli-06-2022