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LT208-S7電流傳感器應(yīng)用

時間:2011/8/2閱讀:2973

表2 LEM系列電流傳感器選型
名稱額定
電流
A副邊
輸出總體
類型
LT208-S7200100mA0.5閉環(huán)
LA200-P200100mA0.4~1.5閉環(huán)
LA205-S200100mA0.4~1.5閉環(huán)
BLF200-S72004V見
線度表開環(huán)

 
 
 
開環(huán)電流霍爾傳感器

圖7閉環(huán)與開環(huán)電流霍爾傳感器原理圖
       如圖7所示,閉環(huán)霍爾電流傳感器是用霍爾器件作為核心敏感元件,、用于電流的模塊化產(chǎn)品,,其工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通式),。當(dāng)電流流過根長的直導(dǎo)線時,,在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場,磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流的大小成正比,,這磁場可以通過軟磁材料來聚集,,然后用霍爾器件進(jìn)行,由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線關(guān)系,,因此,,可以用測得的輸出信號,直接反應(yīng)導(dǎo)線中電流的大小,。
       考慮到系統(tǒng)對霍爾電流傳感器的要求,,因此選擇傳感器時著重考慮閉環(huán)類型的霍爾電流傳感器,經(jīng)過反復(fù)比較適用的余下幾款傳感器參數(shù),,以及咨詢LEM公司的,,在能和價比之間做了*的折中,zui終選定LT208-S7型的霍爾電流傳感器,。其具體能參數(shù)如下:
    原邊額定電流值IPN:200A
    原邊電流測量范圍IP:0~±300A
    副邊額定值電流為IS :100mA
    轉(zhuǎn)換率KN=NP :NS為:1:2000
    測量電阻RM:0~73歐姆(±15供電)
    總:±0.5%
    線度:小于0.1%
    反應(yīng)時間:小于500ns
    響應(yīng)時間:小于1us
    di/dt跟隨:大于100A/us
    如常規(guī)電流傳感器樣,,該傳感器都有正(+)、負(fù)(-),、測量端(M)及地(0)四個管腳,, 本設(shè)計中通過四芯插座接線至PCB板。
     
 
圖8 系統(tǒng)中霍爾傳感器接線圖
電流傳感器的應(yīng)用計算公式如下: 
NP×IP = NS×IS  計算原邊或副邊電流;VM = RM×I 計算測量電壓,;(RM為采樣電阻)
VS = RS×IS 計算副邊電壓,;
VA = ?E + VS + VM 計算供電電壓。
本設(shè)計中,,在給定供電電壓VA的情況下,,計算測量電壓VM和測量電阻RM: 
假設(shè):供電電壓VA=±15V 
根據(jù)上述公式得: 
測量電壓VM=5V;
測量電阻RM=VM/IS  =50Ω,; 
副邊電流IS=0.1A,。
   所以當(dāng)我們選用50Ω的精密測量電阻時(注意:測量電阻選擇要考慮其溫度系數(shù),盡量選擇溫漂小,、的電阻),在傳感器測量電流值達(dá)到額定電流200A時,,其輸出電流信號為100mA  ,,測量電壓為5V。  因?yàn)橄到y(tǒng)中采用16位富士通單片機(jī)自帶的10位A/D轉(zhuǎn)換器,,其采樣范圍在0~5V之間,,本系統(tǒng)設(shè)計的zui大輸出電流為200A,因此選用50歐姆采樣電阻適宜于本設(shè)計,。
  為提采樣,,安裝霍爾傳感器時我們著重注意了以下四點(diǎn):
1、原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心,,盡可能不要放偏,;
2、原邊導(dǎo)線盡可能填滿傳感器內(nèi)孔,,盡量不要留有空隙,; 
3、需要測量的電流對應(yīng)于傳感器的額定值,;
4,、為防止干擾,在霍爾傳感器的供電電源端和地端單并接只0.1uF的退耦濾波電容,。
  5 總結(jié)
  本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)波形是由泰克的TDS5054B示波器(帶寬1GHz)測量的,,如下圖9、10,、11所示:其中,,圖9中通道1波形為輸出電流波形曲線,通道2波形為萊姆霍爾電流反饋采樣電阻上的電壓波形曲線,。通道1每格為50安培,,通道2每格為5伏;由圖9可以看出,在輸出電流變化時萊姆霍爾電流采樣不但能即時跟隨輸出變化,,而且采樣,。在圖10中,同樣通道1波形為輸出電流波形曲線,,通道2波形為霍爾電流反饋采樣電阻上的電壓波形曲線,。通道1每格為50安培,而通道2每格為1伏,;由圖10可以看出,,通過在寬負(fù)載范圍中輸出電流變化大范圍變化時,萊姆霍爾電流采樣能即時跟隨輸出變化,,具有很好的線度,。             
 
圖9 霍爾反饋跟隨輸出電流變換特
 
 
圖10 寬負(fù)載范圍內(nèi)霍爾反饋跟隨輸出特

                         圖11 輸出電流波形與霍爾反饋采樣值
    在圖11中,通道1波形同樣為輸出電流波形曲線,,通道2波形為霍爾電流反饋采樣電阻上的電壓波形曲線,。通道1每格為50安培,而通道2每格為5伏,;而由圖11可以看出,,在正常焊接時恒定負(fù)載,霍爾電流采樣值基本恒定,,從而輸出的波形逆變電源恒流特的輸出設(shè)計要求,。
本設(shè)計采用數(shù)字化的PI和數(shù)字化的PWM調(diào)制。充分利用數(shù)字化PI的優(yōu)勢,,設(shè)計的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)在中靈活可變,,使得電源在負(fù)載區(qū)間內(nèi)均能獲得良好的能。數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了焊接過程信息實(shí)時提取處理,,而且對電流輸出波形有很好的,,減少飛濺,提,、焊接質(zhì)量和速度,。
在數(shù)字化的主控系統(tǒng)中配合數(shù)字化的PWM,就避免了D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),,也提了,。另外,采用FPGA不可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的PWM,,還可以實(shí)現(xiàn)般的數(shù)字電路功能,,這就大大減小了板的面積和外擴(kuò)元器件的數(shù)量,同時也使得系統(tǒng)的得以提,。
    但是,,從設(shè)計中也發(fā)現(xiàn)數(shù)字式PWM也存在不足,,即數(shù)字式PWM以計數(shù)器當(dāng)定時器,因此存在分辨率的問題,,數(shù)字式PWM的定時器采用數(shù)字計數(shù)器,,即若數(shù)字計數(shù)器的位數(shù)為N(即計數(shù)值周期為N+1;計數(shù)值周期不含時間概念,,只有數(shù)值概念),,則計數(shù)脈沖時鐘的頻率即為數(shù)字PWM的分辨率,而數(shù)字式PWM的分辨率就是其占空比可變化的zui小值,。用公式表示為:若計數(shù)器的計數(shù)值周期為N+1,,則數(shù)字PWM的分辨率為:D=1/(N+1)。模擬式時的PWM理論上可以為占空比區(qū)間內(nèi)的任意值,,不存在分辨率的問題,,而數(shù)字式的PWM占空比為離散化的。
  6結(jié)束語
  在本系統(tǒng)應(yīng)用中,,霍爾電流傳感器能正確響應(yīng)被測量并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輸出量,,對系統(tǒng)的質(zhì)量起決定作用。電量傳感器(包括電流和電壓傳感器等),,在各個領(lǐng)域被應(yīng)用于電流、電壓測量,。電量傳感器是安裝在系統(tǒng)內(nèi)部的核心部件,,對整個系統(tǒng)和設(shè)備的能與起著至關(guān)重要的作用。
源自瑞士的LEM以電流電壓傳感器行業(yè)*及革新者在業(yè)界著稱,,LEM于2006年1月開始對其產(chǎn)品提供5年質(zhì)保,,這舉措充分彰顯了LEM對其產(chǎn)品品質(zhì)的信心。
在本系統(tǒng)研發(fā)的過程中,,萊姆(LEM)公司周到的服務(wù)和完善的售后,,以及其快捷的供貨和的產(chǎn)品能都給我們留下了深刻的印象,讓我們深深領(lǐng)略了的魅力,。
 

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