Bazele senzorilor de curent

Senzorii de curent sunt cu buclă deschisă sau închisă. Senzorii de curent cu buclă deschisă măsoară curenții AC și DC și asigură o izolare electrică între circuitul măsurat și ieșirea senzorului (curentul primar se măsoară fără contact electric cu circuitul primar, asigurând izolare galvanică). Mai puțin scumpi decât verii lor cu buclă închisă, senzorii de curent cu buclă deschisă sunt preferați, în general, în circuitele cu baterii, având în vedere cerințele lor de putere de operare redusă și caracteristicile mici de amprentă.

Senzorii cu buclă închisă măsoară curenții de curent alternativ și de curent continuu și asigură izolare electrică. Acestea oferă răspuns rapid, liniaritate ridicată și derivă la temperatură scăzută. Puterea curentă a senzorului cu buclă închisă este relativ imună la zgomotul electric. Senzorul cu buclă închisă este uneori numit senzor „Zero-Flux”, deoarece senzorul său Hall-Effect retrage un curent opus într-o bobină secundară, înfășurată pe miezul magnetic pentru a zero fluxul produs în miezul magnetic de către curentul primar. Senzorii cu buclă închisă sunt adesea senzorii la alegere atunci când este esențială o precizie ridicată.

Să aruncăm o privire mai atentă la ambele tipuri, începând cu senzori cu buclă deschisă.

Senzorii de curent cu buclă deschisă constau dintr-un senzor Hall montat în golul de aer al unui miez magnetic (Fig. 1). Un conductor produce un câmp magnetic comparabil cu curentul. Câmpul magnetic este concentrat de miez și măsurat de senzorul Hall. Semnalul generatorului Hall este scăzut, deci este amplificat, iar acest semnal amplificat devine ieșirea senzorului. Senzorii cu buclă deschisă au, în mod normal, circuite care asigură o compensare a temperaturii și o ieșire calibrată la nivel înalt. În timp ce au un avantaj cert asupra prețurilor față de omologii cu buclă închisă, dezavantajul lor este că pot fi predispuși la saturație și derivă la temperatură. Deriva poate fi minimizată într-o oarecare măsură, însă, prin injectarea unui coeficient pozitiv în curentul de control pentru a reduce driftul în sensibilitate la temperatură.

Figura 1: Ilustrarea principiului de bază și a structurii senzorului de curent cu buclă deschisă Hall-Effect. (Curtoazie a lui Honeywell).

Privind Fig. 1, dacă curentul de acționare într-un sistem cu buclă deschisă este controlat folosind o sursă de curent constant și tensiunea Hall diferențială este amplificată, o tensiune de ieșire proporțională cu curentul primar poate fi obținută doar de circuitul electronic.

Un exemplu este Transductorul curent de montaj pe suprafață, cu efect de suprafață, de la LEM ( buc . 2). Senzorul prezintă o izolare galvanică între un circuit primar și un secundar; Tensiune de izolare 4300 V; consum redus de putere; un profil de 12 mm, extrem de scăzut; o singura sursa de alimentare +5 V; și compensare fixă și câștig.

Figura 2: Traductor cu efect de hală cu buclă deschisă din seria HMS. (Amabilitate LEM)

Utilizat în principal în aplicații industriale pentru unități de turație variabilă AC, convertoare statice pentru acționări cu motor DC, aplicații furnizate cu baterii, surse de alimentare în mod neîntrerupt și cu comutare și surse de alimentare pentru aplicații de sudare.

Un alt exemplu este senzorii de curent în buclă deschisă cu cablu deschis, seria CSLW din seria Honeywell (figura 3). Seria încorporează o serie SS490 de senzori ratiometrici, liniari, cu efect Hall, iar elementul senzor este încapsulat într-un pachet de plastic montabil pe PCB. Ansamblul curent al senzorului este format din senzor, colector de flux, carcasă și bobină de sârmă.

Figura 3: Senzor de curent în buclă deschisă cu cabluri seria Honeywell CSLW. (Curtoazie a lui Honeywell).

În acest caz, designul cu buclă deschisă cu fir are mai multe viraje pentru o sensibilitate crescută. Alte caracteristici notabile includ senzorul de curent alternativ sau curent continuu, ieșirea ratiometrică liniară, scurgerea curentului sau ieșirea de aprovizionare pentru flexibilitatea interfeței, pierderea scăzută a inserției, timpul de răspuns rapid, dimensiunea compactă și detectarea precisă, cu costuri reduse. Aplicațiile includ robotica, unități de viteză variabilă, controlul proceselor industriale, controlul motorului în aparate, HVAC, protecția la supracurent și monitorizarea curentului circuitelor electronice.

Răspuns rapid și precizie ridicată

În comparație cu buclele deschise, senzorii cu buclă închisă măsoară curenții de curent alternativ și curent continuu și asigură izolare electrică, un răspuns rapid, liniaritate ridicată și derivă la temperatură scăzută. Puterea lor curentă este impresionant de imună la zgomotul electric. Cunoscute pentru o precizie ridicată, ele sunt alcătuite dintr-un generator Hall montat în golul de aer al unui miez magnetic, o bobină în jurul miezului și un amplificator de curent. Conductorul de transport curent plasat prin deschiderea senzorului produce un câmp magnetic care este proporțional cu curentul. Acest câmp este concentrat de nucleu și sesizat de generatorul Hall. Generatorul Hall este conectat la intrarea amplificatorului curent, care conduce bobina. Curentul prin bobină produce un câmp opus, furnizat de curent prin deschidere.

Ieșirea acestui senzor este proporțională atât cu curentul de deschidere, cât și cu numărul de rotații ale bobinei. Dacă curentul primar net prin deschiderea curentului traductorului este I, numărul de rotații în înfășurarea de compensare este N, iar curentul în înfășurarea de compensare este i, atunci la condiția de flux zero I = Ni.

Curentul de ieșire al senzorului cu buclă închisă este convertit într-o cifră de tensiune prin conectarea unui rezistor la ieșirea senzorului și la masă. Selectarea valorii de rezistență poate duce la scalarea ieșirii.

Un exemplu de traductor curent cu o precizie excelentă, o liniaritate bună și o derivă la temperaturi foarte scăzute este LTS 25-NP de la LEM (Fig.4). Dispozitivul este un traductor de curent cu mai multe raze cu buclă închisă (compensată) folosind efectul Hall. Printre principalele caracteristici se numără:

· Tensiune unipolară

· Carcasă izolată din plastic recunoscută conform UL 94-V0

· Design compact pentru montare pe PCB

· Încorporarea de măsurare a rezistenței

· Domeniu de măsurare extins

Figura 4: Senzorul de curent cu buclă închisă LEM LTS 25-NP. (Amabilitate LEM)

Aplicațiile pentru dispozitiv se află în principal în domeniul industrial și includ unități de viteză variabilă AC și unități de servomotor, convertoare statice pentru acționări cu motor DC, aplicații furnizate de baterii, surse de alimentare neîntrerupte, surse de alimentare în modul comutat și surse de alimentare pentru aplicații de sudare.

rezumat

În timp ce ambele tipuri de senzori pot fi economici în funcție de cerințele aplicației, senzorii cu buclă deschisă oferă cel mai bun avantaj al costurilor în intervalele mari de curent (peste 100 A). De asemenea, sunt cele mai mici dimensiuni și greutate. Ei mențin un consum constant de energie, indiferent de curentul sesizat. Avantajul de preț al senzorilor deschiși poate fi realizat numai pentru aplicațiile în care variația de temperatură poate fi restricționată.

Senzorii de curent cu buclă închisă, pe de altă parte, sunt mai potriviți pentru aplicații comerciale și industriale, unde se găsesc în mod obișnuit. Acești senzori au cea mai mare precizie la temperatură ambientală și ridicată. Sunt ideale pentru medii zgomotoase, iar ieșirea lor se transformă ușor în tensiune.

Pentru mai multe informații, vă rugăm să ne contactați la adresa sales@xfullstar.com