Hallin virta- ja jänniteanturin ja lähettimen perusperiaate ja käyttötapa

1. Hall-laite

 

 

Hall-laite on eräänlainen magnetosähköinen muunnin, joka on valmistettu puolijohdemateriaaleista.Jos ohjausvirta IC on kytketty tulopäähän, kun magneettikenttä B kulkee laitteen magneettisen tunnistuspinnan läpi, ulostulopäähän tulee Hall-potentiaali VH.Kuten kuvassa 1-1.

 

 

Hall-potentiaalin VH suuruus on verrannollinen ohjausvirran IC ja magneettivuon tiheyden B tuloon, eli VH = khicbsin Θ

 

 

Hall-virta-anturi on valmistettu Amperen lain periaatteen mukaisesti, eli virtaa kuljettavan johtimen ympärille muodostuu virtaan verrannollinen magneettikenttä ja tätä magneettikenttää mitataan Hall-laitteella.Siksi kosketukseton virran mittaus on mahdollista.

 

 

Mittaa epäsuorasti virtaa kuljettavan johtimen virta mittaamalla Hall-potentiaali.Tämän vuoksi virta-anturi on läpikäynyt sähkömagneettisen sähköeristyksen muuntamisen.

 

 

2. Hall DC -tunnistusperiaate

 

 

Kuten kuvassa 1-2.Koska magneettipiirillä on hyvä lineaarinen suhde Hall-laitteen ulostuloon, Hall-laitteen antama jännitesignaali U0 voi epäsuorasti heijastaa mitatun virran I1 kokoa, eli I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

Kalibroimme U0:n arvoksi 50 mV tai 100 mV, kun mitattu virta I1 on nimellisarvo.Tämä tekee hallin suoran havaitsemisen (ei vahvistusta) virta-anturin.

 

 

3. Hallin magneettinen kompensointiperiaate

 

 

Ensiöpiirissä on mitattu virta I1, joka synnyttää magneettivuon Φ 1. Toisiokompensointikelan Φ 2 kulkeman virran I2 synnyttämä magneettivuo ylläpitää magneettista tasapainoa kompensoinnin jälkeen, ja Hall-laite on aina nollamagneettisen ilmaisun roolissa. virtaus.Joten sitä kutsutaan Hallin magneettisen kompensointivirran anturiksi.Tämä edistynyt periaatetila on parempi kuin suoran havaitsemisen periaatetila.Sen merkittäviä etuja ovat nopea vasteaika ja korkea mittaustarkkuus, joka soveltuu erityisesti heikon ja pienen virran havaitsemiseen.Hallin magneettisen kompensoinnin periaate on esitetty kuvassa 1-3.

 

 

Kuva 1-3 näyttää: Φ 1= Φ kaksi

 

 

I1N1=I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Kun kompensointivirta I2 kulkee mittausvastuksen RM läpi, se muunnetaan jännitteeksi RM:n molemmissa päissä.Mittaa anturina jännite U0, eli U0 = i2rm

 

 

Hallin magneettisen kompensoinnin periaatteen mukaisesti valmistetaan virta-anturi, jonka nimellistulo on sarjasta.

 

 

Koska magneettinen kompensointivirta-anturi on kierrettävä tuhansien kierrosten kompensointikäämin magneettirenkaaseen, kustannukset kasvavat;Toiseksi myös käyttövirrankulutus kasvaa vastaavasti;Sen etuna on kuitenkin suurempi tarkkuus ja nopea vaste kuin suorassa tarkastuksessa.

 

 

4. Magneettinen kompensointijänniteanturi

 

 

Ma-tason pienen virran mittaamiseksi Φ 1 = i1n1 mukaan lisäämällä N1:n kierrosten lukumäärää voidaan saada myös suuri magneettivuo Φ 1。 Tällä menetelmällä valmistettu pieni virta-anturi voi mitata paitsi Ma-tason virtaa, mutta myös jännite.

 

 

Virta-anturista poiketen, kun jännitettä mitataan, jänniteanturin ensiöpuolen monikierroskäämitys kytketään sarjaan virranrajoitusvastuksen R1 kanssa ja sitten rinnan mitatun jännitteen U1 kanssa, jotta saadaan virta I1, joka on verrannollinen mitattu jännite U1, kuten kuvassa 1-4.

 

 

Toisiopuolen periaate on sama kuin virta-anturin.Kun kompensointivirta I2 kulkee mittausvastuksen RM läpi, se muunnetaan jännitteeksi RM:n molemmissa päissä anturin mittausjännitteeksi U0, eli U0 = i2rm.

 

 

5. Virta-anturin lähtö

 

 

Suoran ilmaisun (ei-vahvistus) virta-anturilla on korkea impedanssilähtöjännite.Sovelluksessa kuormitusimpedanssin tulee olla suurempi kuin 10k Ω.Yleensä sen ± 50 mV tai ± 100 mV jousitettu lähtöjännite vahvistetaan ± 4 V:ksi tai ± 5 V:ksi differentiaalitulon suhteellisella vahvistimella.Kuvassa 5-1 on kaksi käytännön piiriä viitteenä.

 

 

(a) Kuva voi täyttää yleiset tarkkuusvaatimukset;(b) Kaaviolla on hyvä suorituskyky ja se sopii tilanteisiin, joissa tarkkuusvaatimukset ovat korkeat.

 

 

Suoratunnistusvahvistetussa virta-anturissa on korkea impedanssilähtöjännite.Sovelluksessa kuormitusimpedanssin tulee olla suurempi kuin 2K Ω.

 

 

Magneettinen kompensointivirta, jännitemagneettinen kompensointivirta ja jänniteanturit ovat virtalähtötyyppiä.Kuvasta 1-3 näkyy, että "m"-pää on kytketty virtalähteeseen "O"

 

 

Liitin on virran I2 polku.Siksi anturin "m"-päästä tuleva signaali on virtasignaali.Virtasignaali voidaan lähettää etänä tietyllä alueella ja tarkkuus voidaan taata.Käytössä mittausresistanssi RM tarvitsee vain suunnitella toissijaiseen instrumenttituloon tai ohjauspaneelin liittimeen.

 

 

Korkean tarkkuuden mittauksen varmistamiseksi on kiinnitettävä huomiota: ① Mittausvastuksen tarkkuus valitaan yleensä metallikalvon kestävyydeksi, jonka tarkkuus on ≤± 0,5 %.Katso lisätietoja taulukosta 1-1.② toissijaisen instrumentin tai liittimen ohjauskortin piirin tuloimpedanssin tulee olla yli 100 kertaa suurempi kuin mittausvastus.

 

 

6. Näytteenottojännitteen ja resistanssin mittauslaskenta

 

 

Edellisestä kaavasta

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Missä: U0 – mitattu jännite, joka tunnetaan myös nimellä näytteenottojännite (V).

 

 

I2 – toisiokäämin kompensointivirta (a).

 

 

RM – mittaa vastus (Ω).

 

 

I2:ta laskettaessa mitattua virtaa (nimellistehollinen arvo) I1 vastaava lähtövirta (nimellistehoarvo) I2 saadaan selville magneettisen kompensointivirta-anturin teknisistä parametritaulukosta.Jos I2 on muutettava U0 = 5V:ksi, katso Taulukko 1-1 RM-valinnasta.

 

 

7. Kyllästyspisteen ja * suuren mitatun virran laskenta

 

 

Kuvasta 1-3 voidaan nähdä, että lähtövirran I2 piiri on: v+ → Lopputehovahvistimen kollektori Emitteri → N2 → RM → 0. Piirin ekvivalenttiresistanssi on esitetty kuvassa 1-6.(V- ~ 0:n piiri on sama ja virta on päinvastainen)

 

 

Kun lähtövirta i2* on suuri, virran arvo ei enää kasva I1:n kasvaessa, jota kutsutaan anturin kyllästyspisteeksi.

 

 

Laske seuraavan kaavan mukaan

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM

 

 

Missä: V + – positiivinen virtalähde (V).

 

 

Vces – Virtaputken kollektorin kyllästysjännite (V) on yleensä 0,5 V.

 

 

RN2 – Toisiokäämin sisäinen tasavastus (Ω), katso lisätietoja taulukosta 1-2.

 

 

RM – mittaa vastus (Ω).

 

 

Laskennasta voidaan nähdä, että kyllästyspiste muuttuu mitatun resistanssin RM muutoksen myötä.Kun mitattu resistanssi RM määritetään, on olemassa selvä kyllästyspiste.Laske * suuri mitattu virta i1max seuraavan kaavan mukaan: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

Kun mitataan vaihtovirtaa tai pulssia, kun RM on määritetty, laske * suuri mitattu virta i1max.Jos i1max-arvo on pienempi kuin vaihtovirtavirran huippuarvo tai pienempi kuin pulssin amplitudi, se aiheuttaa lähtöaaltomuodon leikkaamisen tai amplitudin rajoittamisen.Valitse tässä tapauksessa pienempi RM ratkaistaksesi.

 

 

8. Laskuesimerkki:

 

 

Esimerkki 1

 

 

Otetaan esimerkkinä virta-anturi lt100-p:

 

 

(1) Mittaus vaaditaan

 

 

Nimellisvirta: DC

 

 

*Suuri virta: DC (ylikuormitusaika ≤ 1 minuutti / tunti)

 

 

(2) Etsi taulukko ja tiedä

 

 

Käyttöjännite: stabiloitu jännite ± 15V, kelan sisäinen resistanssi 20 Ω (katso lisätietoja taulukosta 1-2)

 

 

Lähtövirta: (nimellisarvo)

 

 

(3) Vaadittu näytteenottojännite: 5 V

 

 

Laske, ovatko mitattu virta ja näytteenottojännite asianmukaisia

 

 

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)

 

 

Yllä olevista laskentatuloksista tiedetään, että (1) ja (3) vaatimukset täyttyvät.

 

 

9. Magneettisen kompensoinnin jänniteanturin kuvaus ja esimerkki

 

 

Lv50-p jänniteanturin ensiö- ja toisiovastus on ≥ 4000vrms (50hz.1min), jolla mitataan tasa-, vaihto- ja pulssijännitteitä.Jännitettä mitattaessa ensiöpuolen + HT-liittimeen kytketään jännitemittauksen mukaan sarjaan virranrajoitusvastus, eli mitattu jännite saa ensiöpuolen virran vastuksen kautta.

 

 

U1/r1 = I1, R1 = u1/10ma ​​(K Ω), vastuksen tehon tulee olla 2 ~ 4 kertaa suurempi kuin laskettu arvo ja vastuksen tarkkuuden tulee olla ≤± 0,5 %.Valmistaja voi tilata tarkkuuslangan R1-tehovastuksen.

 

 

10. Virta-anturin kytkentätapa

 

 

(1) Suoran tarkastuksen (ei vahvistusta) virta-anturin kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 1-7.

 

 

(a) Kuvassa p-tyyppinen (painetun piirilevyn nastatyyppinen) liitäntä, (b) kuvassa C-tyyppinen (socket plug-tyyppinen) liitäntä, vn VN edustaa Hallin lähtöjännitettä.

 

 

(2) Suoran tarkastuksen vahvistetun virta-anturin kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 1-8.

 

 

(a) Kuva on p-tyyppinen kytkentä, (b) kuva on C-tyyppinen liitäntä, jossa U0 edustaa lähtöjännitettä ja RL edustaa kuormitusvastusta.

 

 

(3) Magneettisen kompensointivirta-anturin kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 1-9.

 

 

(a) Kuvassa p-tyypin liitäntä, (b) kuvassa C-tyypin liitäntä (huomaa, että nelinapaisen liittimen kolmas nasta on tyhjä nasta)

 

 

Edellä mainittujen kolmen anturin piirilevyliitosmenetelmä on yhdenmukainen todellisen kohteen järjestelytavan kanssa, ja pistorasian liitäntämenetelmä on myös yhdenmukainen todellisen kohteen järjestelytavan kanssa, jotta vältytään johdotusvirheiltä.

 

 

Yllä olevassa kytkentäkaaviossa pääpiirin mitatun virrassa I1 on reiässä nuoli, joka osoittaa virran positiivista suuntaa, ja virran positiivinen suunta on myös merkitty fyysiseen kuoreen.Tämä johtuu siitä, että virta-anturi määrää, että mitatun virran I1 positiivinen suunta on sama polariteetti kuin lähtövirran I2.Tämä on tärkeää kolmivaiheisessa AC- tai monikanavaisessa tasavirtatunnistuksessa.

 

 

11. Virta- ja jänniteanturin toimiva virtalähde

 

 

Virta-anturi on aktiivinen moduuli, kuten hall-laitteet, operaatiovahvistimet ja lopputehoputket, jotka kaikki tarvitsevat toimivan tehonsyötön ja virrankulutuksen.Kuva 1-10 on käytännöllinen kaaviokuva tyypillisestä toimivasta virtalähteestä.

 

 

(1) Lähtömaaliitin on kytketty keskitetysti suureen elektrolyysiin melun vähentämiseksi.

 

 

(2) Kapasitanssibitti UF, diodi 1N4004.

 

 

(3) Muuntaja riippuu anturin virrankulutuksesta.

 

 

(4) Anturin käyttövirta.

 

 

Suora tarkastus (ei vahvistusta) virrankulutus: * 5mA;Suoran tunnistusvahvistuksen virrankulutus: * suuri ± 20mA;Magneettisen kompensoinnin tehonkulutus: 20 + lähtövirta* Suuri käyttövirran kulutus 20 + kaksinkertainen lähtövirta.Tehonkulutus voidaan laskea kulutetun työvirran mukaan.

 

 

12. Virta- ja jänniteanturien käyttöä koskevat varotoimet

 

 

(1) Virta-anturin on valittava oikein tuotteet, joilla on eri ominaisuudet mitatun virran nimellistehoarvon mukaan.Jos mitattu virta ylittää rajan pitkään, se vaurioittaa napapäätevahvistimen putkea (viitaten magneettiseen kompensointityyppiin).Yleensä kaksinkertaisen ylikuormitusvirran kesto ei saa ylittää 1 minuuttia.

 

 

(2) Jänniteanturi on kytkettävä sarjaan virranrajoitusvastuksen R1 kanssa ensiöpuolella tuoteohjeiden mukaisesti, jotta ensiöpuoli saa nimellisvirran.Yleensä kaksinkertaisen ylijännitteen kesto ei saa ylittää 1 minuuttia.

 

 

(3) Virta- ja jänniteanturin hyvä tarkkuus saavutetaan ensisijaisen puolen nimellisarvossa, joten kun mitattu virta on suurempi kuin virta-anturin nimellisarvo, vastaava suuri anturi tulisi valita;Kun mitattu jännite on suurempi kuin jänniteanturin nimellisarvo, virranrajoitusvastus on säädettävä uudelleen.Kun mitattu virta on alle 1/2 nimellisarvosta, voidaan hyvän tarkkuuden saavuttamiseksi käyttää useiden kierrosten menetelmää.

 

 

(4) Anturit, joissa on 3 KV eristys ja kestävät jännitteen, voivat toimia normaalisti 1 kV:n ja alle AC-järjestelmissä ja DC-järjestelmissä, joiden jännite on 1,5 kV tai pienempi, pitkään.6kV anturit voivat toimia normaalisti AC-järjestelmissä, joiden teho on 2 KV ja alle, ja DC-järjestelmissä, joiden teho on 2,5 KV ja alle.Varo käyttämästä niitä ylipaineessa.

 

 

(5) Käytettäessä laitteissa, jotka vaativat hyviä dynaamisia ominaisuuksia, * on helppo käyttää yhtä kuparista alumiinikiskoa ja yhtyä aukkoon.Pienten tai useampien kierrosten korvaaminen suurilla vaikuttaa dynaamisiin ominaisuuksiin.

 

 

(6) Käytettäessä suurivirtaisessa tasavirtajärjestelmässä, jos toimiva virtalähde on auki tai jostain syystä viallinen, rautasydän tuottaa suuren remanenssin, mikä on huomion arvoinen.Remanenssi vaikuttaa tarkkuuteen.Demagnetisointimenetelmänä on kytkeä AC päälle ensiöpuolella lisäämättä toimivaa virtalähdettä ja pienentää sen arvoa vähitellen.

 

 

(7) Anturin ulkoisen magneettikentän vastainen kyky on: virta 5–10 cm:n päässä anturista, mikä on yli kaksi kertaa anturin alkuperäisen puolen nykyinen arvo, ja syntyneet magneettikentän häiriöt voidaan vastustaa.Kun kytketään kolmivaiheinen suurvirta, vaiheiden välisen etäisyyden tulee olla yli 5 ~ 10 cm.

 

 

(8) Jotta anturi toimisi hyvässä mittaustilassa, tulisi käyttää yksinkertaista tyypillistä säädettyä virtalähdettä, joka on esitetty kuvassa 1-10.

 

 

(9) Anturin magneettinen kyllästyspiste ja piirikyllästyspiste tekevät siitä vahvan ylikuormituskapasiteetin, mutta ylikuormituskapasiteetti on aikarajoitettu.Ylikuormituskapasiteettia testattaessa yli 2-kertainen ylikuormitusvirta ei saa ylittää 1 minuuttia.

 

 

(10) Ensiövirtaväylän lämpötila ei saa ylittää 85 ℃, mikä määräytyy ABS-teknisten muovien ominaisuuksien mukaan.Käyttäjillä on erityisvaatimuksia, ja he voivat valita kuoreksi korkean lämpötilan muovit.

 

 

13. Käytössä olevan virta-anturin edut

 

 

(1) Kosketukseton tunnistus.Tuotujen laitteiden jälleenrakennuksessa ja vanhojen laitteiden teknisessä muuttamisessa se osoittaa kosketuksettoman mittauksen paremmuuden;Virta-arvo voidaan mitata muuttamatta alkuperäisen laitteen sähköjohtoja.

 

 

(2) Shuntin käytön haittana on, että sitä ei voi eristää sähköisesti, ja siinä on myös sisäänvientihäviö.Mitä suurempi virta on, sitä suurempi on häviö ja sitä suurempi tilavuus.Ihmiset havaitsivat myös, että shuntilla on väistämätön induktanssi, kun se havaitsee korkean taajuuden ja suuren virran, eikä se voi todella välittää mitattua virran aaltomuotoa, puhumattakaan ei-siniaaltotyypistä.Virta-anturi eliminoi täysin edellä mainitut shuntin haitat, ja tarkkuus ja lähtöjännitearvo voivat olla samat kuin shuntilla, kuten tarkkuustaso 0,5, 1,0, lähtöjännitetaso 50, 75 mV ja 100 mV.

 

 

(3) Se on erittäin kätevä käyttää.Ota lt100-c virta-anturi, kytke 100mA analoginen mittari tai digitaalinen yleismittari sarjaan virtalähteen M-päähän ja nollapäähän, kytke toimiva virtalähde ja laita anturi johdinpiiriin niin, että pääpiirin arvo 0 ~ 100A voidaan näyttää tarkasti.

 

 

(4) Vaikka perinteisellä virta- ja jännitemuuntajalla on monia käyttövirta- ja jännitetasoja ja sillä on suuri tarkkuus määritellyllä sinimuotoisella työtaajuudella, se voi mukautua hyvin kapealle taajuuskaistalle eikä voi lähettää tasavirtaa.Lisäksi käytössä on jännittävää virtaa, joten tämä on induktiivinen laite, joten sen vasteaika voi olla vain kymmeniä millisekunteja.Kuten me kaikki tiedämme, kun virtamuuntajan toisiopuoli on avoin piiri, se aiheuttaa korkeajännitteisiä vaaroja.Mikrotietokoneen tunnistuksen käytössä tarvitaan monikanavaisen signaalin hankintaa.Ihmiset etsivät tapaa eristää ja kerätä signaaleja


Postitusaika: 06.07.2022