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          關于電流檢測的霍爾傳感器選型和應用

          更新時間:2020-10-17  點擊次數: 1190次

          摘 要:電流檢測在各個領域的應用越來越廣泛,傳統的霍爾傳感器的靈敏度比較低,受外界影響較大,由此應用新型霍爾傳感器來彌補其功能缺陷,介紹了萊姆HO系列霍爾傳感器的多項功能,以HO-15-NP霍爾傳感器為例,著重介紹了霍爾傳感器在電流檢測及其線性度方面的介紹。

           

          關鍵詞:霍爾傳感器;電流檢測;線性度;分析

           

          0引言

                 電流檢測在機械的控制、保護、檢測、動力管理等方面有著重要的應用。例如:電機驅動控制、變頻控制、電池荷電狀態監測等。但在電流測量中存在2個困難:1)測量儀表不方便直接串入電路中;2)電流檢測電路與被測電路不能直接耦合,否則,會影響被測電路的直流工作點?;魻杺鞲衅饔捎诰哂畜w積小、功耗低、噪聲小、隔離效果好等點,在電流監測方面受到廣泛的青睞。特別是霍爾傳感器配合磁環的設計一直被廣泛地使用。但由于傳統的霍爾傳感器的靈敏度比較低,對于處理電路要求高,系統成本高。傳統的霍爾傳感器如果使用不當,它的霍爾電壓UH與磁感應強度B為非線性關系,且存在不平衡電壓,嚴重影響檢測系統的精度?;诨魻栃娜R姆HO系列霍爾傳感器,很大程度上提高了電流檢測的靈敏度,而且處理電路簡單,安裝方便,線性度好,具有較高的準確度。

           

          1 HO系列霍爾傳感器的功能介紹

                 與傳統的開環霍爾傳感器相比而言,HO開環霍爾傳感器擁有的點包括:具有良好的線性度,靈敏度高;可編程的過流檢測功能;可編程響應時間短(2到6us);低零點和增益漂移;多種量程設置,可實現標稱為2.67到25A的電流測量;設計者可以通過的端口將HO系列霍爾傳感器輸出參考電壓設置為0.5、1.5、1.65或2.5V;可PCB封裝。

           

          2 HO系列霍爾傳感器的電流檢測功能分析

                 如下圖所示,是HO-15-NP電流傳感器的連接圖,通過輸入和輸出端口將傳感器串聯在需要進行電流檢測的導線上,輸出端即可采集所測電流信號;如果所測電流過小,可以通過設置外部參考電壓。傳統的霍爾傳感器只能檢測特定范圍的電流信號,如果要檢測的電流大或者小的話就需要換傳感器。對于傳統霍爾傳感器的局限性,HO系列可通過8、9、10和11、12、13端的串聯來改變測量范圍。其串聯方式如下表所示。

           

          圖1HO-15-NP電路連接圖

                 實驗從(0-5.0A)平均測得50組數據,繪成曲線如下圖所示,選擇的萊姆HO-15-NP電流傳感器的輸出電壓和輸入電流成線性關系,實驗結果驗證其線性度非常高。

           

          圖2電流與電壓的關系

                 對于測量量程的變化,其誤差變化率會有微弱的變化,其線性誤差模擬如下圖所示。

           

           

          圖3線性誤差

                 總體來講,通過HO-15-NP電流傳感器來檢測電流可以快速地檢測出交直電流,單個傳感器可測多種范圍的電流,節約了備用器件成本。還可配合ODC功能來進行過電流保護。

           

          3安科瑞霍爾傳感器產品選型

          3.1產品介紹

                 霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換,通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受,響應時間快,電流測量范圍寬精度高,過載能力強,線性好,抗干擾能力強。適用于電流監控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、焊接應用、變頻器,UPS伺服控制等系統電流信號采集和反饋控制。

           

          3.2產品選型

          3.2.1開口式開環霍爾電流傳感器

           

          表1

          3.2.2閉口式開環霍爾電流傳感器

           

          表2

           

          3.2.3閉環霍爾電流傳感器

           

          表3

          3.2.4直流漏電流傳感器

           

          表4

          4結論

                 通過實驗可知,與傳統的霍爾傳感器相比,HO-15-NP具有可測范圍寬、線性度好、精度高、連接方便、低噪聲等點。采用HO-15-NP電流傳感器對交直流電進行檢測具有越的性能。通過8、9、10和11、12、13端口的串聯就能改變測量范圍。其線性誤差不會隨著連線距離的變長而降低。其受溫度的影響小。特別適用于電動機這類影響因素多的場合。

           

          【參考文獻】

                 [1]張健.霍爾傳感器的應用淺析[J].計算機工程應用技術.2009(7):138.

                 [2]宋蘇臣、袁野.基于電流檢測的霍爾傳感器應用

                 [3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2019.11版

           

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