Nykyisten anturien perusteet

Virta-anturit ovat joko avoimia tai suljettuja. Avoimen silmukan anturit mittaavat vaihtovirta- ja tasavirtavirtoja ja tarjoavat sähköisen eristyksen mitattavan piirin ja anturin lähdön välillä (ensiövirta mitataan ilman sähkökontaktia ensiöpiiriin, mikä antaa galvaanisen eristyksen). Halvemmat kuin niiden suljetun piirin serkut, avoimen silmukan virta-anturit ovat yleensä parempia akkukäyttöisissä piireissä, kun otetaan huomioon niiden alhainen käyttöteho ja pienen jalanjäljen ominaisuudet.

Suljetun silmukan anturit mittaavat vaihtovirta- ja tasavirtavirtoja ja tarjoavat sähköeristyksen. Ne tarjoavat nopean vasteen, korkean lineaarisuuden ja alhaisen lämpötilan ajelemisen. Suljetun silmukan anturin nykyinen lähtö on suhteellisen immuuni sähkömelulle. Suljetun silmukan anturia kutsutaan joskus 'Zero-Flux' -anturiksi, koska sen Hall-Effect -anturi syöttää vastakkaisvirran toissijaiseen kelaan, joka on kääritty magneettiseen ytimeen nollaamaan virtauksen, jonka magneettinen ydin tuottaa ensiövirran. Suljetun silmukan anturit ovat usein valittu anturi, kun korkea tarkkuus on välttämätöntä.

Tarkastellaan nyt lähemmin molempia tyyppejä, aloittaen avoimen piirin antureista.

Avoimen silmukan anturit koostuvat Hall-anturista, joka on asennettu magneettisen ytimen ilmarakoon (kuva 1). Johdin tuottaa magneettikentän, joka on verrattavissa virtaan. Ydin keskittää magneettikentän ja mittaa sen Hall-anturilla. Hall-generaattorin signaali on alhainen, joten se vahvistetaan, ja juuri tästä vahvistetusta signaalista tulee anturin lähtö. Avoimen silmukan antureissa on yleensä piiri, joka tarjoaa lämpötilan kompensoinnin ja kalibroidun korkean tason jännitelähdön. Vaikka heillä on selkeä hintaetu suljettujen silmukoiden vastapuoliin nähden, niiden haittapuoli on, että ne voivat olla alttiita kyllästymiselle ja lämpötilan siirtymiselle. Ajoa voidaan kuitenkin minimoida jossain määrin injektoimalla positiivinen kerroin ohjausvirtaan, jotta voidaan vähentää ajelehtimista herkkyyden suhteen lämpötilaan.

Kuva 1: Kuva Hall-Effect-avoimen silmukan anturin perusperiaatteista ja rakenteesta. (Honeywellin kohteliaisuus).

Kun tarkastellaan kuvaa 1, jos avoimen silmukan järjestelmän käyttövirtaa ohjataan vakiovirtalähteellä ja Hall-erotusjännitettä vahvistetaan, vain primäärivirtoon verrannollinen lähtöjännite voidaan saada vain elektroniikkapiirillä.

Yksi esimerkki on HEM-sarjan avoimen silmukan halliefektinen pinta-asennusvirta-anturi LEM : ltä (kuva 2). Anturissa on galvaaninen eristys ensiö- ja toisiopiirin välillä; 4300 V eristystestijännite; matala virrankulutus; 12 mm erittäin matala profiili; yksi virtalähde +5 V; ja kiinteä siirto ja voitto.

Kuva 2: HMS-sarjan avoimen silmukan halliefektimuunnin. (LEM: n luvalla).

Käytetään pääasiassa teollisuussovelluksissa vaihtovirranopeuksisiin taajuusmuuttajiin, tasavirtamoottorien staattisiin muuntimiin, akkukäyttöisiin sovelluksiin, keskeytymättömiin ja kytkettyihin virransyöttöihin sekä hitsaussovellusten virtalähteisiin.

Toinen esimerkki on Honeywellin CSLW-sarjan miniatyyrilangalliset avoimen piirin virta-anturit (kuva 3). Sarja sisältää SS490-sarjan pienoismallisia suhteellisia, lineaarisia Hall-efektiantureita, ja anturielementti on koteloitu piirilevylle asennettavaan muovipakkaukseen. Nykyinen anturikokoonpano koostuu anturista, flux-kerääjästä, kotelosta ja lankakelasta.

Kuva 3: Honeywell CSLW -sarjan pienoiskootteinen johdotettu avoimen piirin virta-anturi. (Honeywellin kohteliaisuus).

Tässä tapauksessa langallisessa, avoimessa silmukassa on useita kierroksia herkkyyden lisäämiseksi. Muita merkittäviä ominaisuuksia ovat vaihtovirta- tai tasavirtaanturit, lineaarinen ratiometrinen lähtö, virran vaimennus- tai hankintaulostulo joustavuuden rajaamiseksi, pieni lisäyshäviö, nopea vasteaika, kompakti koko ja tarkka, edulliset anturit. Sovelluksia ovat robotti, muuttuvanopeuksiset taajuusmuuttajat, teollisuusprosessien ohjaus, moottorin ohjaus laitteissa, LVI, ylivirtasuojaus ja elektronisten piirien virranvalvonta.

Nopea vastaus ja korkea tarkkuus

Verrattuna avoimeen silmukkaan, suljetut silmukka-anturit mittaavat vaihtovirta- ja tasavirtavirtoja ja tarjoavat sähköisen eristyksen, nopean vasteen, korkean lineaarisuuden ja matalan lämpötilan siirtymisen. Niiden nykyinen lähtö on hämmästyttävän immuuni sähkömelulle. Suuresta tarkkuudesta tunnetut ne koostuvat Hall-generaattorista, joka on asennettu magneettisen ytimen ilmarakoon, sydämen ympärillä oleva kela ja virranvahvistin. Anturin aukon läpi sijoitettu virranjohdin johtaa magneettikentän, joka on verrannollinen virran kanssa. Tämä kenttä on keskittynyt ytimen kautta, ja Hall-generaattori tunnistaa sen. Hall-generaattori on kytketty virtavahvistimen tuloon, joka ohjaa kelaa. Käämin läpi kulkeva virta tuottaa vastakkaisen kentän, jonka virta antaa aukon läpi.

Tämän anturin lähtö on verrannollinen sekä aukon virtaan että kelan kierrosten lukumäärään. Jos virranmuuntimen aukon läpi kulkeva nettoprimaarivirta on I, kompensointikäämin kierrosten lukumäärä on N, ja kompensointikäämin virta on i, silloin nollavirtaustilassa I = Ni.

Suljetun silmukan anturin lähtövirta muunnetaan jännitekuvuksi kytkemällä vastus anturin ulostuloon ja maahan. Vastuksen arvon valinta voi johtaa ulostulon skaalaamiseen.

Esimerkki nykyisestä muuntimesta, jolla on erinomainen tarkkuus, hyvä lineaarisuus ja erittäin matala lämpötilapoikkeama, on LEM: n tarjoama LTS 25-NP (kuva 4). Laite on suljettu silmukka (kompensoitu) monialuevirtaanturi, joka käyttää Hall-efektiä. Tärkeimpiä ominaisuuksia ovat:

· Yksinapainen jännitesyöttö

· Eristetty muovikotelo, joka tunnistetaan standardin UL 94-V0 mukaisesti

· Kompakti muotoilu piirilevylle

· Sisäänrakennettu mittausvastus

· Laajennettu mittausalue.

Kuva 4: LEM LTS 25-NP suljetun silmukan virta-anturi. (LEM: n luvalla).

Laitesovellukset ovat pääasiassa teollisuusalueita, ja ne sisältävät vaihtovirtasäätimellä varustetut taajuusmuuttajat ja servomoottorikäytöt, staattiset muuntimet tasavirtamoottorikäyttöihin, akkukäyttöiset sovellukset, keskeytymättömät virtalähteet, kytketyn tilan virtalähteet ja hitsaussovellusten virtalähteet.

Yhteenveto

Vaikka molemmat anturityypit voivat olla taloudellisia sovellusvaatimuksista riippuen, avoimen silmukan antureilla on paras kustannusetu suurilla virranrajoilla (yli 100 A). Ne ovat myös pienin koko ja paino. Ne ylläpitävät jatkuvaa virrankulutusta riippumatta havaitusta virrasta. Avoimien anturien hintaetu voidaan toteuttaa vain sovelluksissa, joissa lämpötilan vaihtelua voidaan rajoittaa.

Toisaalta suljetun silmukan virta-anturit soveltuvat paremmin kaupallisiin ja teollisiin sovelluksiin, joissa niitä yleisesti löytyy. Näillä antureilla on suurin tarkkuus ympäristön ja korkeassa lämpötilassa. Ne ovat ihanteellisia meluisissa ympäristöissä ja niiden lähtö muunnetaan helposti jännitteeksi.

Lisätietoja ota meihin yhteyttä osoitteessa sales@xfullstar.com