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电流传感器工作原理

电流传感器工作原理

利用霍尔传感器的工作特性可以制成电流传感器。它既可以检测直流电流,也可以检测交流电流。检测范围从几十毫安到上千安培。
  
  电流传感器的工作原理如下图所示。它由导磁体、霍尔传感器组成(内部有放大器)。被测电流If的导线穿过导磁体,在导磁体内产生磁场,其磁感应强度B与If及绕在导磁体上的导线匝数N有关。霍尔传感器置于导磁体中,当霍尔传感器通以控制电流IC时,可输出霍尔电压




  式中KH为霍尔传感器常数,若Ic为确定值时,上式可写成UH-KIf
  式中K为电流传感器灵敏度(常数)。


  电流传感器的理想输出特性如下图所示。



  实际输出特性由于受到环境温度的影响,在零电流时输出电压不等于零,并且输出灵敏度也有一些变化(其最大值可达6%)。另外,实际特性还有一定的非线性(一般在±1%范围内)。


  从上图可知,电流传感器不仅可检测电流的大小,并可测电流的方向。因此在电流传感器中的运算放大器需要正负电源供电。如采用单电源供电,则需加偏置电压VOFS(VOFS=1/2VCC)如下图所示。



  霍尼韦尔公司CSL系列电流传感器其主要特点:可测量直流或交流电流;输出线性电压;快速反应(反应时间3μS);输出电压与输入电流隔离;工作电流小;内部有温度补偿电路、保证在工作温度范围的输出电压精度;工作温度范围-25℃~+85℃。


  该电流传感器的测量电流较大,主要应用予电动车辆(电车、电瓶车)、电焊机、电机过载保护、大功率半导体器件保护、数控机床、激光加工设备及能量管理系统等。
  
  采用电流传感器可以做成过流检测电路,如下图所示。它由电流传感器、电压比较器及基准电压及上拉电阻组成。在电流末过流时,传感器的输出电压UH小于基准电压Vref,比较器输出低电平;一旦电流超过阈值电流时,比较器输出高电平。该逻辑电平输入微控制器(μC)的I/O口,由μC实现控制。
  
  上述电流传感器的主要缺点是当测量电流很大时(数百安培或上千安培),为了不使导磁体饱和,导磁体尺寸通常较大,并且易受外界环境温度变化而影响测量精度。
  
  若采用伺服式电流传感器,由于工作于闭环形式,不仅尺寸小,并有良好的温度特性。


继承事业,薪火相传
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