湖南銀河電氣有限公司提供的電流傳感器,具備精度高、溫度穩(wěn)定性好等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)。它使用了先進(jìn)新型磁調(diào)制零磁通技術(shù),工作原理不同于傳統(tǒng)霍爾電流傳感器,具備新特性,使用中需注意的事項(xiàng)如下。
一、 量程和最大測(cè)量能力、功耗、供電電壓
傳感器的量程指的是額定測(cè)量電流,具體值見(jiàn)對(duì)應(yīng)型號(hào)的說(shuō)明書。在負(fù)載電阻取值、供電電壓符合要求的情況下,傳感器在任何正常工作溫度等條件下,均可具備滿量程的測(cè)量能力。過(guò)載能力指的是傳感器在限定時(shí)間范圍內(nèi),可達(dá)到的測(cè)量能力。傳感器的最大測(cè)量能力,指的是理想情況下,能夠達(dá)到的絕對(duì)最大能力。最大測(cè)量能力可能受限于內(nèi)部功率管的容量,實(shí)際上只能短時(shí)間采用。極短時(shí)間的脈沖電流測(cè)量,不受最大測(cè)量能力的限制。
傳感器的最大測(cè)量能力見(jiàn)公式1,
1)
其中,Ipmax為最大原邊可測(cè)電流(直流電流或交流電流的峰值),Kn為原邊-副邊電流變比,Vcc為電源供電電壓,Vo為內(nèi)部預(yù)留的電壓,一般取3V。
Rl為負(fù)載電阻,Ri為內(nèi)部線圈的內(nèi)阻。
由公式1可以看出,Kn在固定的情況下,最大可測(cè)電流與電源電壓Vcc正相關(guān),與電阻Rl、Ri負(fù)相關(guān)。
線圈內(nèi)阻Ri受溫度的影響:
2)
其中,Rio為線圈在25℃下的內(nèi)阻,T為線圈溫度,α為銅的溫度系數(shù),
α=0.004
隨著溫度上升,線圈內(nèi)阻會(huì)增大,導(dǎo)致最大測(cè)量能力下降。
傳感器工作時(shí)消耗的電流為:
3)
其中,為原邊電流時(shí),傳感器消耗的電流。
傳感電路的總功耗(包括傳感器和負(fù)載電阻的功耗)
P=Vcc Is 4)
傳感器內(nèi)的功耗,主要是內(nèi)部線圈和功率管的消耗,其中功率管的消耗會(huì)產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致溫升,極端情況下可能會(huì)引起功率管過(guò)熱,導(dǎo)致壽命下降甚至過(guò)熱損壞。
為避免能量浪費(fèi)、效率下降和加重功率管負(fù)擔(dān),應(yīng)盡可能取滿足最大測(cè)量能力的最低電源電壓,尤其是傳感器工作于高溫環(huán)境下。說(shuō)明書內(nèi)的電源電壓給出的值可滿足給定量程,如果最大測(cè)量值明顯低于量程,供電電壓可適當(dāng)降低,如15V供電的傳感器,最低工作電壓為10V,建議取12V以上。
18~24V供電的傳感器,最低工作電壓為18V,請(qǐng)勿進(jìn)一步下降。
如果需要增大傳感器的測(cè)量能力,電源電壓可小幅上升,如15V供電的傳感器可提升為最高18V,但此時(shí)需注意,功率管上的功耗需嚴(yán)格控制。
二、 過(guò)量程保護(hù)和自恢復(fù)功能
磁調(diào)制式傳感器不同于傳統(tǒng)的霍爾電流傳感器,后者在超過(guò)最大測(cè)量能力的情況下,可達(dá)到并保持在磁飽和狀態(tài),即停留在最大輸出位置。而磁調(diào)制式傳感器只能工作于零磁通狀態(tài),在超過(guò)最大測(cè)量能力的情況下,即處于非零磁通狀態(tài)時(shí),并不能停在最大輸出位置。此時(shí)觸發(fā)內(nèi)部自恢復(fù)功能使得輸出進(jìn)入掃描狀態(tài),輸出與輸入完全無(wú)關(guān)。此時(shí),Valid指示燈熄滅。原邊電流一旦恢復(fù)到量程內(nèi),自恢復(fù)功能會(huì)使傳感器馬上會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)(一般時(shí)間為百毫秒量級(jí))。
為避免上述情況出現(xiàn),可通過(guò)負(fù)載電阻Rl與兩個(gè)反串的齊納二極管或雙向TVS管并聯(lián),當(dāng)Rl上的電壓達(dá)到二極管的反向?qū)妷汉螅O管導(dǎo)通分流,相當(dāng)于一個(gè)可變電阻,此時(shí),傳感器的輸出電壓可停留在最大輸出電壓的位置。
上述做法是有限度的,即Rl并聯(lián)二極管的總阻值不可能低至0,超過(guò)公式1決定的最大測(cè)量能力,內(nèi)部仍然會(huì)進(jìn)入掃描狀態(tài)。請(qǐng)盡量避免此狀態(tài)出現(xiàn),如果不能避免,此狀態(tài)下應(yīng)中斷測(cè)量。
除超過(guò)量程外,正負(fù)供電電源上電不同步、單路電源掉電等因素均可能觸發(fā)自恢復(fù)功能。
三、 精度考慮
傳感器的輸出精度,與負(fù)載電阻Rl有關(guān)系,尤其是測(cè)量交流情況下。一般來(lái)說(shuō),Rl值越小,測(cè)量精度越高。一般應(yīng)使Rl上的電壓不超過(guò)3V。
電流母線請(qǐng)盡可能位于測(cè)量孔徑中心位置,利于精度提升,雖然偏離中心造成的精度下降遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于霍爾電流傳感器,但仍有一定程度下降。
傳感器的輸出精度會(huì)受到溫度的影響,但對(duì)磁調(diào)制式電流傳感器來(lái)說(shuō),溫度的影響很小,說(shuō)明書標(biāo)注的精度為全溫區(qū)精度。
四、 頻率特性
該類傳感器在2KHz以內(nèi),可獲得很高精度的測(cè)量結(jié)果。隨著頻率繼續(xù)提升,精度下降的速度加快,同時(shí),最大測(cè)量能力也會(huì)隨之下降。如果測(cè)量高頻交流電流,需注意傳感器量程的頻率降額特性。
磁調(diào)制傳感器在調(diào)制頻率處,會(huì)有一定的紋波,一般在2~20uArms左右,對(duì)小電流輸入信號(hào)的測(cè)量精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
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