霍尔电流、电压传感器

1、霍尔电流、电压传感器霍尔电流传感器的工作原理信瑞达霍尔电流传感器、霍尔电压传感器/ 霍尔电流变送器、霍尔电压变送器是根据霍尔原理制成的。它有两种工作方式,即磁平衡式和直放式。霍尔电流、电压传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、(次级线圈和放大电路等组成。1 、直放式电流传感器(开环式LF系列众所周知,当电流通过一根长导线时,在导线周围将产生一磁场,这一磁场的大小与流过导线的电流成正比,它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出,一般的额定输出标定为4V。2、磁平衡式电流变送器(闭环式szxrdt系列磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器,即主回路被测

2、电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿,从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。磁平衡式电流传感器的具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起指示零磁通的作用,此时可以通过Is来跟踪Ip。当Ip变化时,平衡受到破坏,霍尔器件有信号输出,即重复上述过程,最后重新达

3、到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出。经功率放大后,立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1s,这是一个动态平衡的过程。3、霍尔电压传感器(闭环式LF 系列霍尔电压传感器的工作原理与闭环式电流传感器相似,也是以磁平衡方式工作的。4、交流/直流变换器(LF 系列交流/直流变换器与电流或电压传感器相配合使用所组成的模块可以把01V的交、直流信号转换为420mA(或020mA、05V的标准直流信号(可分隔离和非隔离两种。该变送器也可以与压力、温度、流量等传感器配合使用,并将它们的输出转换为标准直流

4、信号以形成不同的变送模式供各种系统使用。5、霍尔传感器/变送器的连接方式电流、电压传感器只需外接正负直流电源,被测电流母线一般从传感器中穿过或接于原边端子,然后在副边端再作一些简单的连接即可完成主控制电路的隔离检测,电路设计非常简单。若与变送器配合使用,经A/D转换后,可方便地与计算机或各种仪表接口,并可以进行长距离传输。磁平衡(补偿式接线法、电压传感器的接线法、变换器(变送器接线法电流传感器与变换器相接可组成电流变换器;电压传感器与变换器相接可组成电压变换器。变换器也可以单独使用。如果将其它传感器(如压力、温度等的输出信号接于变换器,则可将普通的传感器输出信号变换放大或变换成020mA或42

5、0mA的标准信号,以便于长距离传输或与计算机接口。(根据用户需要可分隔离和非隔离两种6、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器/ 霍尔电流变送器、霍尔电压变送器的应用电压型逆奕器保护电路在电压型逆变器中,如果换相换败,则很容易使一相中上下两个桥臂中的半导体器件因过电流而损坏,如上下桥臂采用功率模块时,要求短路电流保护电路能在短路检出后10s内切断门驱动电路,同时还需考虑电路的传输时间。所以,这种逆变器必须有快速过电流保护装置,可以用霍尔电流传感器检测每个桥臂中的电流。若因换相失败造成了上下桥臂同时导电,则相应的两处传感器可以同时检出电流信号,该信号与基准电压比较后转换成方波。这样,可通过门电路控制封锁

6、所有的逆变触发脉冲,从而达到切断门驱动电路的目的。电压型逆变器保护电路优点是,只要上下桥臂同时存在的电流超过基准,保护电路立即动作。因为保护早,功率模块不会经受过大电流的冲击。其次,保护动作速度快。因为霍尔电流传感器是无感元件,在功率模块判断时,它不会产生过电压。因此,可简化设计过程,提高效率。用于变频调速装置利用霍尔电流传感器还可以检测变频调速系统的主回路信号。使用时,第一个电流传感器模块接入整流滤波后的直流回路。当检测到主回路中出现异常尖峰或者有效值超出标准时,电路将迅速切断逆变触发电路的触发脉冲,以保护逆变和整流模块。另外3个传感器接入逆变器的输出回路,用来检测随频率变化的交流电流。这样

7、可以更好地控制转矩,也可提供防止电机过载所需的信号。电流变送器在逆变焊机中的应用霍尔电流传感器在直流检测中同样具有电隔离作用,在直流输出的电力电子设备中,可以利用霍尔电流传感器测得与主电路隔离的直流测量信号,也可以通过电子控制电路对直流测过流、短路保护和显示控制,还可用于电流反馈和稳流调节。霍尔电流传感器的应用前言伴随着城市人口和建设规模的扩大,各种用电设备的增多,用电量越来越大,城市的供电设备经常超负荷运转,用电环境变得越来越恶劣,对电源的“考验”越来越严重。据统计,每天,用电设备都要遭受120次左右各种的电源问题的侵扰,电子设备故障的60%来自电源。因此,电源问题的重要性日益凸显出来。原先

8、作为配角,资金投入较少的电源越来越受到厂商和研究人员的重视,电源技术遂发展成为一门崭新的技术。而今,小小的电源设备已经融合了越来越多的新技术。例如开关电源、硬开关、软开关、参数稳压、线性反馈稳压、磁放大器技术、数控调压、PWM、SPWM、电磁兼容等等。实际需求直接推动电源技术不断发展和进步,为了自动检测和显示电流,并在过流、过压等危害情况发生时具有自动保护功能和更高级的智能控制,具有传感检测、传感采样、传感保护的电源技术渐成趋势,检测电流或电压的传感器便应运而生并在我国开始受到广大电源设计者的青睐。霍尔电流变送器主要特性参数1、标准额定值IPN和额定输出电流ISN IPN指电流传感器所能测试的

9、标准额定值,用有效值表示(A。r。m。s,IPN的大小与传感器产品的型号有关。ISN指电流传感器额定输出电流,一般为10400mA,当然根据某些型号具体可能会有所不同。2、偏移电流ISO偏移电流也叫残余电流或剩余电流,它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时,在25,IP=0时的情况下,偏移电流已调至最小,但传感器在离开生产线时,都会产生一定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。3、线性度线性度决定了传感器输出信号(副边电流IS与输入信号(原边电流IP在测量范围内成正比的程度,南京中旭电子科技有限公司的电流传感器线性度要优于0

10、。5%。4、温度漂移偏移电流ISO是在25时计算出来的,当霍尔电极周边环境温度变化时,ISO会产生变化。因此,考虑偏移电流ISO的最大变化是很重要的,其中,IOT是指电流传感器性能表中的温度漂移值。5、过载电流传感器的过载能力是指发生电流过载时,在测量范围之外,原边电流仍会增加,而且过载电流的持续时间可能很短,而过载值有可能超过传感器的允许值,过载电流值传感器一般测量不出来,但不会对传感器造成损坏。6、精度霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流IPN。在25时,传感器测量精度与原边电流有一定影响,同时评定传感器精度时还必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响。四、传感器型号、结构和安装方法传感

11、器产品标签一般由“传感器产品型号”和“生产日期”两部分构成。“传感器产品型号”用于标明传感器的型号、额定测量值、工作电源及接线指示,“传感器生产日期”则是由8位数字构成,表明传感器的生产年月份、批次(一月中的第几批产品。传感器产品很多,每种传感器的外形结构、尺寸大小等都有所不同,下面介绍几种典型的外形结构及安装接线方法。1、25A电流传感器25A电流传感器一种量程很小的传感器,所能测量的额定电流为5、6、8、12、25A,原边管脚的不同接法可确定额定测量电流为多少,参见说明书。2、带线电流传感器如常规电流传感器一样,一般传感器都有正极(、负极(-、测量端(M及地(0四个管脚,但带线电流传感器则

12、没有此四个管脚,而是有红、黑、黄、绿三根引线,分别对应于正极、负极、测量端及地。同时在大多传感器中有一内孔,测量原边电流时要将导线穿过该内孔。孔径大小与产品型号、测量电流大小有着必然的关系。不管是什么型号的电流传感器,安装时管脚的接线应根据说明书所注情况进行相应连线。(1在测量交流电时,必须强制使用双极性供电电源。即传感器的正极(接供电电源“V A”端,负极接电源的“-V A”端,这种接法叫双极性供电电源。同时测量端(M通过电阻接电源“0V”端(单指零磁通式。(2在测量直流电流时,可使用单极性或单相供电电源,即将正极或负极与“0V”端短接,从而形成只有一个电极相接的情况。另外,安装时必须全面考

13、虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合。提高测量精度的方法除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外,通过下述方法还可以提高测量精度:1、原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏;2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙;3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大。如条件所限,手头仅有一个额定值很高的传感器,而欲测量的电流值又低于额定值很多,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况,N

14、P=1;在内孔中绕一圈,NP=2;绕九圈,NP=10,则NP×10A=100A与传感器的额定值相等,从而可提高精度;4、当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25仍然可以有较高的精度。传感器的抗干扰性(1电霍尔效应电流传感器,利用了原边导线的电磁场原理。因此下列因素直接影响传感器是否受外部电磁场干扰。(2传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化;(3外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电极的位置;(4安装传感器所使用的材料有无磁性;(5所使用的电流传感器是否屏蔽;为了尽量减小外部电磁场的干扰,最好按上述要求安装传感器。深圳信瑞达szxrdt的霍尔电流传感器主要

15、特点:专为电力电气自动化50/60Hz交流电流测量而设计的真有效值两线制变送器;采用单匝穿孔穿芯式结构,将电流互感器和电流变送器两部分组合为一体化设计;无感电阻并联在电流互感器次级改变电流输出为电压输出,解决了由于次级意外开路时产生的高电压对设备与人员的伤害;具有国内首创4种补偿措施:零位补偿、线性补偿、温度漂移补偿、频率带宽补偿;具有国内首创6大全面保护功能:输入过载保护;输出过流限制保护;输出电流长时间短路保护;两线制端口瞬态感应雷与浪涌电流TVS抑制保护;工作电源过压极限保护35V;工作电源反接保护原副边高度绝缘隔离;高可靠性,高稳定性,高性价比;特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、

16、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统;超低功耗,单只静态时0.096W,满量程功耗为0.48W,输出电流内部限制功耗为0.6W。频率带宽:AC401000KHz霍尔效应在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压。霍尔传感器定义深圳信瑞达霍尔传感器,霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。霍尔传感器(零

17、七五五三六六一五六零一分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。一、线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成,它输出模拟量。二、开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器,斯密特触发器和输出级组成,它输出数字量。霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外