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電流傳感器范文第1篇

關(guān)鍵詞：自旋閥；巨磁阻；電流傳感器；霍爾；智能

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）05-00-04

0 引 言

電流傳感器[1]在電力電子應(yīng)用方面主要起測(cè)量、保護(hù)和監(jiān)控的作用，根據(jù)其測(cè)量原理分為直接式和間接式兩類。直接式測(cè)量根據(jù)電流通過(guò)電阻時(shí)在電阻兩端產(chǎn)生的壓降來(lái)確定被測(cè)電流的大小，如分流器就采用這種原理來(lái)測(cè)量直流。分流器的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受外磁場(chǎng)干擾、性能穩(wěn)定可靠，但缺點(diǎn)是需要接入電路中，且由于分流的材料一般是合金，因此在測(cè)量大電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量；間接式測(cè)量則通過(guò)測(cè)量被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，間接測(cè)量被測(cè)電流的大小。屬于間接式測(cè)量的主要有電流互感器[2]、羅氏線圈電流傳感器[3]、霍爾電流傳器[4]、光纖電流傳感器[5，6]、巨磁阻電流傳感器等[7]。羅氏線圈通過(guò)測(cè)量磁通勢(shì)砣范ū徊獾緦韉拇笮。由于線圈不含磁性材料，沒(méi)有磁滯效應(yīng)和磁飽和現(xiàn)象，但存在靈敏度低、頻帶較窄等問(wèn)題[8]?；魻栯娏鱾鞲衅髦饕鶕?jù)載流半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)間接測(cè)量，但溫度對(duì)其影響較大，導(dǎo)致精度較低。光纖電流傳感器通過(guò)測(cè)量偏振光在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的角度來(lái)檢測(cè)電流大小，因采用光纖作為傳感介質(zhì)，故在絕緣性、抗電磁干擾、可靠性等方面優(yōu)勢(shì)明顯，但易受振動(dòng)干擾[9]。間接式測(cè)量相比直接式測(cè)量具有精度更高、線性度更好的特點(diǎn)，是目前電流傳感器研究的主要方向。

物聯(lián)網(wǎng)的興起，表明智能傳感器是當(dāng)今傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向，傳統(tǒng)的電流傳感器已無(wú)法完全滿足市場(chǎng)的需要。在電流檢測(cè)方面，巨磁阻傳感器[10]與其他類型的傳感器相比，具有能夠測(cè)量直流高頻（MHz量級(jí)）電流信號(hào)、測(cè)量范圍寬、靈敏度高和體積小等優(yōu)點(diǎn)，尤其是巨磁阻傳感器能夠測(cè)量直流電流，對(duì)于直流輸電系統(tǒng)中直流的檢測(cè)極為有利[11，12]。本文基于巨磁阻傳感器靈敏度高、溫漂小和ZigBee在組網(wǎng)、無(wú)線傳輸?shù)确矫娴膬?yōu)勢(shì)提出了一種智能直流電流傳感器設(shè)計(jì)方案，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電流傳感器在靈敏度、溫度穩(wěn)定性、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等方面的不足。

1 智能電流傳感器設(shè)計(jì)框架

智能電流傳感器分為巨磁阻電流傳感器和ZigBee智能傳輸模塊，其工作原理圖如圖1所示。巨磁阻電流傳感器負(fù)責(zé)將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其反饋電阻與智能無(wú)線傳輸模塊的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)相連；監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)主要采集巨磁阻電流傳感器的反饋電阻兩端電壓，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，待轉(zhuǎn)化完成后，通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口連接，將收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給計(jì)算機(jī)，并在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電流的非接觸測(cè)量和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

2 智能電流傳感器電路設(shè)計(jì)

智能無(wú)線傳輸模塊采用的ZigBee芯片是CC2530[13，14]，其電路主要由晶振電路、電源電路、RF電路等構(gòu)成，電路結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn)。巨磁阻電流傳感器分為如下四部分：

（1）巨磁阻傳感器及磁芯將傳感器感應(yīng)的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

（2）放大電路將微弱的傳感器輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大；

（3）功率放大電路將放大后的電壓信號(hào)進(jìn)一步放大并提供反饋電流；

（4）反饋電路利用磁平衡原理，被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)反饋電流進(jìn)行補(bǔ)償，使磁芯始終處于零磁通工作狀態(tài)。巨磁阻電流傳感器結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 巨磁阻電流傳感器結(jié)構(gòu)圖

電流傳感器的工作電壓為±12 V，由穩(wěn)壓電源提供。VA100F3[15，16]是一款自旋閥材料的巨磁阻芯片，將VA100F3放在開(kāi)有氣隙的磁環(huán)的氣隙里，并用膠水加以固定（巨磁阻傳感器與磁環(huán)的相對(duì)位置不能改變，否則會(huì)影響傳感器輸出電壓的大?。＞薮抛鑲鞲衅鞯牟罘州敵鲂盘?hào)接到儀表放大器AD620的差分輸入引腳。放大器的增益可以通過(guò)1腳和8腳之間的電位器進(jìn)行控制。儀表放大器的輸出信號(hào)接至功率放大器LM3886TF，功率放大器的輸出接反饋線圈，該反饋線圈繞在磁環(huán)上，在反饋線圈的末端接一個(gè)10 Ω的反饋電阻并接地，通過(guò)測(cè)量反饋電阻兩端的電壓，計(jì)算反饋線圈中的電流，進(jìn)而推算出穿過(guò)磁環(huán)的被測(cè)電流的大小。電流傳感器電路圖如圖3所示。

2.1 巨磁阻傳感器

設(shè)計(jì)中選擇VA100F3型巨磁阻傳感器，采用惠斯通電橋結(jié)構(gòu)[17]，具有測(cè)量范圍寬、靈敏度高、磁滯小、溫漂低和線性度好等特點(diǎn)。巨磁阻芯片特性曲線如圖4所示，輸出電壓范圍為-60～60 mV，封裝為T(mén)O94，該封裝放入磁環(huán)氣隙中占位置比較小。VA100F3采用電壓供電，工作電壓為±5V，±5 V的電壓由±12 V的電壓經(jīng)LM7805和LM7905電源芯片得到。VA100F3的1腳和3腳是控制輸入端，2腳和4腳為電壓輸出端。巨磁阻傳感器可將磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。傳感器輸出電壓為：

VH=KHB （1）

式中，KH為巨磁阻傳感器的靈敏度，單位為mV/mT；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為mT。從圖4中可以得到KH的取值范圍。

圖4 巨磁阻芯片特性曲線

在本設(shè)計(jì)中，將巨磁阻傳感器放進(jìn)開(kāi)有氣隙的磁環(huán)的氣隙里，并將傳感器和磁環(huán)固定，以獲得穩(wěn)定的輸出電壓信號(hào)。磁場(chǎng)B的大小根據(jù)安培環(huán)路定律得：

（2）

其中，l為路徑長(zhǎng)度；N為路徑包圍的通電導(dǎo)線的匝數(shù)；μ0為真空磁導(dǎo)率；I為通過(guò)的電流。

根據(jù)安培回路定律，被測(cè)導(dǎo)線和磁場(chǎng)的關(guān)系為：

（3）

式中，H1表示磁環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度；H2表示氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度；r0為平均半徑，r0=（r+R）/2；I0為被測(cè)電流；磁環(huán)氣隙寬度為d。由式（3）得：

（4）

由于磁環(huán)磁導(dǎo)率μ遠(yuǎn)大于真空磁導(dǎo)率μ0，上式可以簡(jiǎn)化為：

（5）

設(shè)N=1，代入式（1）可得：

（6）

由式（6）可知，輸出電壓與被測(cè)導(dǎo)線的電流成正比，而且磁環(huán)氣隙越小，巨磁阻傳感器輸出電壓越大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)磁環(huán)氣隙應(yīng)以卡住傳感器為宜。

2.2 放大電路

由巨磁阻傳感器將磁環(huán)收集到的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為弱電壓信號(hào)，輸出一般為幾十毫伏，需對(duì)其進(jìn)行放大。文中采用AD620儀表放大器，通過(guò)改變電阻來(lái)改變放大倍數(shù)（1～1000）。AD620的1腳和8腳跨接1個(gè)10 kΩ電位器S1和1個(gè)75Ω的電阻R1來(lái)調(diào)整放大倍數(shù)。如果需要改變放大倍數(shù)，則可以調(diào)節(jié)S1。AD620的引腳4和7分別接-5 V和+5 V的工作電壓，并各自接有0.01 μF的旁路電容至地，用來(lái)過(guò)濾交流成分，使輸出更平滑；輸入引腳3和2分別接巨磁阻傳感器的引腳4和2；引腳6輸出放大后的電壓值；引腳5為參考電壓，一般接地，在設(shè)計(jì)中接了一個(gè)可調(diào)電壓，可通過(guò)調(diào)整電位器S2的電壓來(lái)改變參考電壓。由于巨磁阻傳感器靈敏度較高，環(huán)境中的磁場(chǎng)干擾對(duì)其影響比較嚴(yán)重，在被測(cè)電流為零時(shí)，巨磁阻傳感器會(huì)有一個(gè)輸出，該輸出可通過(guò)調(diào)節(jié)S2來(lái)改善。AD620的輸出電壓V0與輸入電壓V1、V2的關(guān)系如式（7）所示：

（7）

具體改善零點(diǎn)漂移的方法是：在測(cè)試開(kāi)始之前，如果V0不等于零，則通過(guò)調(diào)節(jié)S2改變VREF的大小使得V0為零。該方式理論上可以完全消除零點(diǎn)漂移，但實(shí)際操作時(shí)受電位器的精度影響，能明顯改善零點(diǎn)漂移狀況。

2.3 功率放大電路

巨磁阻傳感器的輸出電壓信號(hào)經(jīng)儀表放大器之后的輸出不足以驅(qū)動(dòng)次級(jí)線圈的負(fù)載，此時(shí)需加一個(gè)功率放大器進(jìn)行放大，使反饋電路能夠正常工作。設(shè)計(jì)中采用的功率放大器為L(zhǎng)M3886TF，LM886TF的引腳10和引腳9是信號(hào)輸入引腳，引腳10與AD620的輸出信號(hào)相連，引腳9接地，9腳和10腳接一個(gè)電容，與R9形成低通濾波，消除輸入的殘余高頻，使輸入信號(hào)更加光滑，減小功率放大器的不必要功耗，同時(shí)還可以消除電路自激；引腳1和引腳5分別接+24 V和-24 V工作電壓。引腳8為mute腳，接低電平表示為靜音狀態(tài)。引腳3為功率放大器的輸出引腳，最大輸出電流為400 mA，與反饋電阻相連。

2.4 反饋電路

反饋電路主要由反饋線圈和反饋電阻構(gòu)成，以平衡被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。平衡磁場(chǎng)的原理為：被測(cè)電流通過(guò)磁環(huán)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由反饋線圈的電流進(jìn)行補(bǔ)償，使磁環(huán)始終處于零磁通工作狀態(tài)。當(dāng)被測(cè)電流通過(guò)磁環(huán)，反饋電流尚未形成時(shí)，巨磁阻傳感器感應(yīng)到磁場(chǎng)產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)放大級(jí)放大后，推動(dòng)驅(qū)動(dòng)級(jí)產(chǎn)生反饋電流，由于反饋線圈的存在，反饋電流不會(huì)發(fā)生突變，而是逐漸上升，反饋電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)補(bǔ)償了部分被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。因此，巨磁阻傳感器輸出降低，反饋電流上升減慢。當(dāng)反饋電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全補(bǔ)償了被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，磁環(huán)磁場(chǎng)為零，巨磁阻傳感器輸出為零。 但由于線圈的緣故，反饋電流還會(huì)上升，補(bǔ)償過(guò)沖，巨磁阻傳感器輸出發(fā)生變化，反饋電流減小，如此反復(fù)在平衡點(diǎn)附近振蕩?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量反饋電阻兩端的電壓，間接計(jì)算出被測(cè)電流。

3 智能電流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差

智能電流傳感器是基于負(fù)反饋的一種運(yùn)用，從負(fù)反饋的角度分析，可以更好地改善其性能，電流傳感器的系統(tǒng)反饋框圖如圖5所示。BP是被測(cè)電流在磁芯中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，BS是次級(jí)電流IS在磁芯中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，BH是被測(cè)電流與反饋電流在磁芯中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度差，KH是巨磁阻傳感器的靈敏度系數(shù)，G（s）是巨磁阻傳感器輸出電壓VH進(jìn)一步處理的放大電路及功率放大電路的傳遞函數(shù)。RM、RS、SLS分別是串聯(lián)次級(jí)線圈的測(cè)量電阻、次級(jí)線圈的電阻以及次級(jí)線圈電感的阻抗，三者共同構(gòu)成了功率放大器的負(fù)載。BS與IS的比值定義為KS[18]。

該反饋系統(tǒng)的理論誤差為：

（8）

由式（7）可知，該穩(wěn)態(tài)誤差只能減小而不能消除，這也說(shuō)明了巨磁阻電流傳感器并非真正工作在零磁通狀態(tài)，正是由于穩(wěn)態(tài)誤差的存在，使得巨磁阻傳感器能夠不斷感應(yīng)到磁場(chǎng)使后續(xù)部分工作。該誤差產(chǎn)生的原因是磁芯和線圈的消耗。巨磁阻傳感器的靈敏度高，KH大可以有效減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；選用磁導(dǎo)率高，直徑小的磁環(huán)或減小負(fù)載均能改善傳感器的性能，提高傳感器的精度[19]。

忽略系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差可得到式 （9）， NP為被測(cè)電流的匝數(shù)，NS為次級(jí)線圈的匝數(shù)。

（9）

進(jìn)一步化簡(jiǎn)可得式（10），通過(guò)測(cè)量RM的電壓Vout即可求出被測(cè)電流IP。

（10）

4 測(cè)試結(jié)果分析

在25℃的溫度下，使用穩(wěn)壓電源以及安捷倫電流源進(jìn)行測(cè)試，用直流穩(wěn)壓電源為電流傳感器提供12 V的工作電壓；用安捷倫E3631A型直流電源提供0～5 A的被測(cè)電流。步長(zhǎng)為50 mA，從0 A逐漸增加到5 A。用ZigBee智能無(wú)線傳輸模塊測(cè)量反饋電阻的電壓并⑵浞⑺透計(jì)算機(jī)，從計(jì)算機(jī)上得到測(cè)量數(shù)據(jù)。部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所列。

25℃直流數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果如圖6所示。三角表示理論輸出值，方塊表示實(shí)際測(cè)量值。在零輸入情況的輸出是由外界磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生的，外界磁場(chǎng)主要包括地磁場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室各種器件產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)調(diào)節(jié)AD620的參考電壓來(lái)抵消外界磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生的輸出電壓，實(shí)際運(yùn)用時(shí)可對(duì)巨磁阻電流傳感器進(jìn)行屏蔽處理，否則會(huì)因環(huán)境的不同而產(chǎn)生不同的輸出，影響測(cè)量結(jié)果。25℃校正后的直流數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果如圖7所示，相比圖6傳感器的零點(diǎn)漂移有了明顯改善。從圖7中可以看出兩條線基本處于平行狀態(tài)，因此巨磁阻電流傳感器的線性度較好，計(jì)算表明線性度優(yōu)于0.05%。

通過(guò)增長(zhǎng)率的變化可判斷電流傳感器性能的穩(wěn)定性。理論增長(zhǎng)率取決于反饋線圈匝數(shù)和反饋電阻的比值，K=N/R。對(duì)1 A的測(cè)試電流進(jìn)行50次測(cè)試，根據(jù)I=KV得到測(cè)試增長(zhǎng)率K，圖8所示為實(shí)際測(cè)量與理論增長(zhǎng)率的對(duì)比圖，從圖中可以看出測(cè)試增長(zhǎng)率變化較小，穩(wěn)定性較好。由于計(jì)算過(guò)程中忽略了穩(wěn)態(tài)誤差，以此測(cè)試的K值比理論的K值大。測(cè)試電阻隨溫度的升高而變大，使得測(cè)試增長(zhǎng)率呈現(xiàn)變小的趨勢(shì)。選擇溫度穩(wěn)定性較好的電阻元件可以進(jìn)一步提高電流傳感器的性能。

5 結(jié) 語(yǔ)

設(shè)計(jì)表明，基于巨磁阻傳感器的智能電流傳感器測(cè)量直流的方案是可行的，該傳感器具有較好的靈敏度和線性度，解決了磁飽和、零點(diǎn)漂移、溫度穩(wěn)定性差等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電的非接觸測(cè)量和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。測(cè)試結(jié)果表明，該智能電流傳感器可測(cè)量幾十毫安至幾安的直流電流，其靈敏度為103.5 mV/A，線性度優(yōu)于0.05%?？蛇M(jìn)一步通過(guò)軟件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣邆鞲衅鞯木取?/p>

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電流傳感器范文第2篇

關(guān)鍵詞： 電流檢測(cè)；傳感器；熱敏過(guò)流繼電器；分流器

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2012）0310187－01

電流檢測(cè)的用途極廣，方法很多。其應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例是大量用于交流電機(jī)的過(guò)載保護(hù)，一般在機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生過(guò)載時(shí)，以前，在機(jī)械方面采用安全銷，在電氣方面采用熱敏過(guò)流繼電器來(lái)保護(hù)機(jī)械系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

當(dāng)機(jī)械安全銷受到超過(guò)預(yù)定機(jī)械強(qiáng)度的應(yīng)力時(shí)，他就會(huì)斷裂，以起到保護(hù)機(jī)械和電機(jī)的作用。但是，安全銷的允許范圍窄，設(shè)定恰當(dāng)?shù)闹当容^麻煩，不僅如此，由于機(jī)械疲勞，長(zhǎng)期使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生可靠性問(wèn)題。而電氣性的熱敏過(guò)流繼電器是依靠流入電動(dòng)機(jī)的電流而時(shí)雙金屬裝置產(chǎn)生作用的，當(dāng)電流持續(xù)超過(guò)初始設(shè)定值時(shí)，與雙金屬裝置機(jī)械連接的輔助開(kāi)關(guān)就開(kāi)始動(dòng)作，起到在機(jī)械超載時(shí)保護(hù)機(jī)械和電機(jī)的作用。

熱敏過(guò)流繼電器的設(shè)定范圍也比較窄，而且響應(yīng)速度也不那么快，所以，同安全銷一樣，若機(jī)械和電機(jī)有充分的余量，則它用作保護(hù)器件是沒(méi)有問(wèn)題的。但是，實(shí)際上余量不多，因此，在長(zhǎng)期穩(wěn)定性、高精度、快速響應(yīng)、設(shè)定范圍寬等各種條件下，要獲得預(yù)期目的，應(yīng)采用以下方法進(jìn)行檢測(cè)：在線路中插入將電流變化直接轉(zhuǎn)換成電壓變化（50mv或60mv額定值）輸出的分流器（主要用于直流場(chǎng)合）；利用磁通密度隨電流變化以及半導(dǎo)體的磁阻抗變化和磁電壓變化特性的磁電轉(zhuǎn)化元件及變流器（交流）等。這里僅介紹檢測(cè)部分采用儀用變流器的過(guò)流檢測(cè)傳感器的工作原理、基本接卸及其應(yīng)用實(shí)例。

1 工作原理

過(guò)流檢測(cè)傳感器的工作原理示于圖1。通過(guò)交流器所獲得的變流器次級(jí)電流經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓直流化后，由電壓比較器與設(shè)定值相比較，若直流電壓大于設(shè)定值，則發(fā)出判別信號(hào)。但是，這種檢測(cè)傳感器一般多用于監(jiān)視感應(yīng)電機(jī)的負(fù)載電流，為此，需采用如下措施。也就是說(shuō)，由于感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定值的好幾倍，與起動(dòng)結(jié)束時(shí)的電流相比大得多，所以，在單純監(jiān)視電流電平的情況下，感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)得到不必要的輸出信號(hào)是不妥的。必須用定時(shí)器來(lái)設(shè)定禁止期間，使感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)結(jié)束之前沒(méi)有不必要的信號(hào)輸出，而從定時(shí)結(jié)束的時(shí)刻起，轉(zhuǎn)入預(yù)定的監(jiān)視狀態(tài)。

此外，根據(jù)用途，對(duì)于負(fù)載電流短暫的異常變化，有時(shí)也不希望產(chǎn)生輸出信號(hào)，為了達(dá)到這種目的，可以另設(shè)其他的定時(shí)器。這樣，在禁止期過(guò)后的負(fù)載電流監(jiān)視狀態(tài)下，只有在避開(kāi)負(fù)載電流瞬時(shí)變化的定時(shí)器定時(shí)結(jié)束后才能獲得預(yù)期的輸出。換言之，流過(guò)干線的初級(jí)電流（I）由變流器（CT）變換成次級(jí)電流（i），由次級(jí)輸出。初級(jí)電流（I）與次級(jí)電流（i）成正比。電流I/V變換裝置變換成電壓以后，由放大器進(jìn)行電壓放大。起動(dòng)完了，定時(shí)器定時(shí)結(jié)束后，電平設(shè)定器的比較結(jié)果便以H/L辨別信號(hào)的形式輸入下一集定時(shí)電路。在定時(shí)電路中，若有效信號(hào)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間，則由于時(shí)間已過(guò)，有效信號(hào)就可以通過(guò)下一級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，因此，干線電流的變流比大于裝置的電平設(shè)定值而且持續(xù)時(shí)間超過(guò)定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間時(shí)，就可以獲得輸出信號(hào)。

2 基本連接實(shí)例

圖2為最基本的使用實(shí)例。它是低壓（AC600V以下）電路中點(diǎn)擊的過(guò)載保護(hù)實(shí)例。按下“運(yùn)轉(zhuǎn)”按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，點(diǎn)擊開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。通常，由“停止”按鈕開(kāi)關(guān)使點(diǎn)擊停轉(zhuǎn)，但是，萬(wàn)一運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生故障而使電機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)，過(guò)流檢測(cè)傳感器動(dòng)作并終止點(diǎn)擊的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而能防止電機(jī)燒毀。

3 應(yīng)用實(shí)例之一

圖3為高壓電路中的應(yīng)用實(shí)例，他基本上與低壓電路相同，由于高壓電路的絕緣耐壓為題，將高壓用和低壓用變流器分成兩級(jí)，低壓變流器（CT2）與裝在高壓動(dòng)力端的變流器（CT1）的次級(jí)相連。實(shí)例中，CT1是次級(jí)額定電流5A的高壓變流器，CT2是初級(jí)額定電流為5A，次級(jí)額定電流為1A的低壓變流器。

4 應(yīng)用實(shí)例之二

圖4是一個(gè)采用電流檢測(cè)傳感器為控制部件，并充分利用其高精度、快速響應(yīng)、寬范圍設(shè)定等特點(diǎn)，以預(yù)測(cè)控制為目的進(jìn)行多級(jí)設(shè)定的低壓電路中的實(shí)例，

圖中，用3各過(guò)流檢測(cè)傳感器構(gòu)成預(yù)測(cè)控制回路，現(xiàn)在，假定過(guò)流傳感器的電平設(shè)定值各不相同，1#為低，2#為中，3#為高。

動(dòng)力電流處于低～中之間，則“注意”報(bào)警蜂鳴器就發(fā)出蜂鳴聲；動(dòng)力電流處于中～高之間，則“警告”報(bào)警鈴就發(fā)出響聲；動(dòng)力電流處于高以上，就判為“異常”，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣所實(shí)現(xiàn)的控制就擴(kuò)大了對(duì)系統(tǒng)工作內(nèi)容的了解。

參考文獻(xiàn)：

電流傳感器范文第3篇

1PID控制算法

對(duì)于整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這兩種算法并無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別，只是將原來(lái)全部由計(jì)算機(jī)完成的工作，分出一部分由其他元件去完成，而由位置式PID算法進(jìn)行交換的增量式PID算法，在一定程度上也可以稱之為對(duì)基本PID算法的一種改進(jìn)———即一種改進(jìn)型PID算法。

2無(wú)位置傳感器的直流電動(dòng)機(jī)控制方案工作原理

無(wú)位置傳感器的直流電動(dòng)機(jī)控制方案是建立在有位置傳感器的直流電動(dòng)機(jī)控制方案的基礎(chǔ)上的，這是因?yàn)?，在有位置傳感器的直流電?dòng)機(jī)控制方案中，只有一個(gè)簡(jiǎn)單的位置閉環(huán)控制，這種控制在小負(fù)載或者轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要求不高的場(chǎng)合，還是可以滿足要求的。對(duì)于高品質(zhì)的調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，必須采用電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)所建立的雙閉環(huán)控制，才能滿足靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求。要建立電流環(huán)，就必須對(duì)電樞電流進(jìn)行采樣;根據(jù)前面直流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)和電樞電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，檢測(cè)到轉(zhuǎn)子電流的過(guò)零點(diǎn)，就可以確定感應(yīng)電勢(shì)的波形，從而確定轉(zhuǎn)子的空間位置，無(wú)位置傳感器控制方案就是建立在對(duì)電樞電流的檢測(cè)上。同時(shí)，電樞電流的檢測(cè)波形，可以提取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間，這樣，就可以作為速度環(huán)的反饋信號(hào)。圖2所示為無(wú)位置傳感器的直流電動(dòng)機(jī)控制框圖。

3仿真結(jié)果

在PID控制中，微分信號(hào)的引入可改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，但也易引進(jìn)高頻干擾，在誤差擾動(dòng)突變時(shí)尤其顯示出微分項(xiàng)的不足，若在控制算法中加入低通濾波器，可以使性能得到改善。從仿真圖4可以看出，引入一階慣性環(huán)節(jié)后，能有效地克服普通PID的不足，根據(jù)仿真結(jié)果可以看出，此控制系統(tǒng)有較好的靜態(tài)性能，階躍響應(yīng)時(shí)間在0．4s左右開(kāi)始趨于穩(wěn)定，快速性較好，控制精度比較高。

4結(jié)論

電流傳感器范文第4篇

關(guān)鍵詞: 交流電機(jī) 電容電感傳感器 插卡編程

1.引言

在工業(yè)領(lǐng)域,交流電機(jī)的應(yīng)用是十分廣泛的,使用者通過(guò)電容電感傳感器的變化量來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速與減速、啟動(dòng)與停止。電容電感傳感器的原理是通過(guò)采集位移量的大小將其變換成為電壓,進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.任務(wù)實(shí)施方案及知識(shí)簡(jiǎn)介

通過(guò)插卡編程來(lái)控制交流電機(jī)。具體如下:通過(guò)拉伸傳感器使其輸出的電壓發(fā)生變化,插卡AMPCI-9102的輸入通道來(lái)采樣,通過(guò)軟件觸發(fā)來(lái)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,在微機(jī)中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào),再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸入到變頻器中在此信號(hào)輸入西門(mén)子變頻器MM420的模擬量輸入口去控制電動(dòng)機(jī)按給定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。我們通過(guò)傳感器的變化可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,再通過(guò)VB軟件編程來(lái)控制電機(jī)的加速減速運(yùn)行。

2.1西門(mén)子MM420變頻器

變頻器一般用在電機(jī)加減速,可以控制工作頻率的高低。變頻器一般是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě),是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。

PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫(xiě),是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。

2.2AMPCI9102插卡

AMPCI-9102板是PCI總線通用數(shù)據(jù)采集控制板,該板可直接插入具備PCI插槽的工控機(jī)或個(gè)人微機(jī),構(gòu)成模擬量電壓信號(hào)、數(shù)字量電壓信號(hào)采集、監(jiān)視輸入和模擬量電壓信號(hào)輸出、數(shù)字量電壓信號(hào)輸出與計(jì)數(shù)定時(shí)系統(tǒng)。

3.Visal Basic調(diào)用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)

3.1對(duì)函數(shù)進(jìn)行聲明

Declare Function PLX9052_CountCards Lib “pcidll” Alias “#1” (ByVal dwVendorID As Long,ByVal dwDeviceID As Long) As Long

Declare Function PLX9052_Open Lib “pcidll” Alias “#2” (phPLX9052 As Long,ByVal dwVendorID As Long,ByVal dwDeviceID As Long,ByVal nCardNum As Long,ByVal dwOptions As Long)As Boolean

Declare Sub PLX9052_Close Lib “pcidll” Alias “#3” (ByVal hPLX9052 As Long)

Declare Function PLX9052_ReadWord Lib “pcidll” Alias “#5” (ByVal phPLX9052 As Long)

3.2程序框圖

4.硬件接線分析及調(diào)試

首先將插卡接線端子的D/A1轉(zhuǎn)換通道輸出引腳接變頻器端子3,D/A1轉(zhuǎn)換器的地與變頻器2和4端子同時(shí)相連接,將插卡接線端子的A/D1轉(zhuǎn)換通道輸入引腳接傳感器輸出端。傳感器輸出端,傳感器的電源端和地分別與插卡上的電源端和地相連。將變頻器中的端子5和8相連接(手動(dòng)調(diào)試不要相連)。電源通過(guò)熔斷器、接觸器和變頻器相接,變頻器三個(gè)輸出端子分別與交流電機(jī)的U、V、W相接,微機(jī)通電。

各硬件接線如下圖所示:

打開(kāi)計(jì)算機(jī)和VB編程軟件,進(jìn)行插卡接口的驅(qū)動(dòng)程序編制,編制完成后,運(yùn)行微機(jī)中的驅(qū)動(dòng)程序,拉動(dòng)傳感器的伸縮桿,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),再向程序界面中輸入一個(gè)數(shù)值,比如是在增加轉(zhuǎn)速的文本框中,不斷地點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的增速;而不斷點(diǎn)擊減少轉(zhuǎn)速的文本框,則可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的減速。

參考文獻(xiàn):

[1]公茂法,馬寶甫,孫辰.單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)例[M].北京:北京航空航天大學(xué),1998.2.

[2]胡汗才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.

電流傳感器范文第5篇

1 運(yùn)用鐵氧體電流傳感器檢測(cè)變壓器的放電電流

鐵氧體的高頻特性好，其頻率在400～500kHz之間，故可采用鐵氧體作為適用于較高頻率的TA的磁心，被測(cè)電流的導(dǎo)線從磁心環(huán)內(nèi)穿過(guò)，并在磁心的間隙中裝置磁電變換元件。若被測(cè)導(dǎo)線的電流發(fā)生變化，其周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度亦發(fā)生變化，使磁電變換元件的輸出量也隨之變化。

鐵氧體傳感器能反映極微小的物理變化，可用于變壓器運(yùn)行中的預(yù)防性保護(hù)測(cè)試，其效果是常規(guī)方法所無(wú)法比擬的。用鐵氧體傳感器可檢測(cè)運(yùn)行中變壓器內(nèi)是否有局部放電電流，依此可判斷變壓器內(nèi)部是否有異兆。

在油浸變壓器繞組、油箱和鐵心之間均存在著分布電容。若變壓器繞組中某處產(chǎn)生脈沖放電電流(局部放電)，有一部分必定通過(guò)分布電容而流入箱體接地線人地，隨放電發(fā)生部位和傳送的路徑的不同，其脈沖放電電流的頻率也不同。因此，使用高頻特性好的鐵氧體電流傳感器，可準(zhǔn)確地測(cè)出放電電流的故障點(diǎn)。檢測(cè)時(shí)需用兩只電流傳感器，一個(gè)裝于變壓器接地線上，用于檢測(cè)變壓器的脈沖放電電流。另一個(gè)裝于鄰近的操作控制箱外殼接地線上，用于檢測(cè)變壓器周圍環(huán)境干擾電流數(shù)據(jù)。將它們輸出信號(hào)經(jīng)高通濾波器，讓脈沖放電電流通過(guò)，放大后的輸出亦愈大，再經(jīng)計(jì)算機(jī)處理即輸出數(shù)據(jù)得以打印顯示。據(jù)此，即可判斷變壓器內(nèi)部是否有局部放電點(diǎn)，從而確定故障源。

2　用聲表面波諧振傳感器檢測(cè)變壓器超聲波的發(fā)生

諧振傳感器是由石英晶體、壓電薄膜和壓電陶瓷三種壓電基片材料構(gòu)成。當(dāng)基片受外力作用時(shí)，基片的彈性模量和密度發(fā)生變化，從而引起基片長(zhǎng)度的變化，由此而引發(fā)諧振傳感器頻率的變化，使其輸出電信號(hào)亦發(fā)生改變。

變壓器在運(yùn)行中，若內(nèi)部發(fā)生故障，其放電或過(guò)熱必定會(huì)產(chǎn)生高電平的超聲波。因此，采用聲表面波諧振傳感器，可檢測(cè)變壓器內(nèi)部是否有超聲波產(chǎn)生及超聲波信號(hào)的強(qiáng)弱。由于超聲波在油中傳播速度與電在油中傳播速度懸殊很大。故可利用此差異測(cè)出故障點(diǎn)的位置。

采用聲表面小組諧振傳感器進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)與電流傳感器配合使用。當(dāng)變壓器內(nèi)部某點(diǎn)發(fā)出脈沖放電，可用示波器觀測(cè)出裝于變壓器外殼上的超聲波傳感器輸出信號(hào)，和接于變壓器外殼地線上電流傳感器輸出信號(hào)時(shí)間差，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，即可測(cè)得變壓器內(nèi)放電點(diǎn)與超聲波傳感器接處的距離。將超聲波檢測(cè)點(diǎn)移幾個(gè)位置，從所測(cè)得的不同距離，即可準(zhǔn)確地判斷變壓器內(nèi)故障點(diǎn)的位置。

3　運(yùn)用化學(xué)傳感器檢測(cè)變壓器H2含量