Hall oqimi va kuchlanish sensori va uzatgichining asosiy printsipi va qo'llash usuli

1. Zal qurilmasi

 

 

Hall qurilmasi yarimo'tkazgichli materiallardan tayyorlangan magnitoelektrik konvertorning bir turi.Agar nazorat oqimi IC kirish uchiga ulangan bo'lsa, B magnit maydoni qurilmaning magnit sezuvchi yuzasidan o'tganda, chiqish uchida Hall potensiali VH paydo bo'ladi.1-1-rasmda ko'rsatilganidek.

 

 

Hall potentsialining kattaligi VH nazorat oqimi IC va magnit oqim zichligi B ko'paytmasiga proportsionaldir, ya'ni VH = khicbsin t.

 

 

Hall oqimi sensori Amper qonuni printsipiga muvofiq amalga oshiriladi, ya'ni oqim o'tkazuvchisi atrofida oqimga mutanosib magnit maydon hosil bo'ladi va zal qurilmasi bu magnit maydonni o'lchash uchun ishlatiladi.Shuning uchun oqimni kontaktsiz o'lchash mumkin.

 

 

Hall potentsialini o'lchash orqali oqim o'tkazuvchi o'tkazgichning oqimini bilvosita o'lchang.Shuning uchun, joriy sensori elektr magnit elektr izolyatsiya konvertatsiya o'tdi.

 

 

2. Hall DCni aniqlash printsipi

 

 

1-2-rasmda ko'rsatilganidek.Magnit kontur zal qurilmasining chiqishi bilan yaxshi chiziqli munosabatga ega bo'lganligi sababli, zal qurilmasi tomonidan chiqadigan kuchlanish signali U0 bilvosita o'lchangan oqim I1 hajmini, ya'ni I1 ∝ B1 ∝ U0 ni aks ettirishi mumkin.

 

 

O'lchangan oqim I1 nominal qiymat bo'lsa, biz U0 ni 50 mV yoki 100 mV ga teng qilib kalibrlaymiz.Bu zalni to'g'ridan-to'g'ri aniqlash (kuchaytirmaslik) oqim sensori qiladi.

 

 

3. Hall magnit kompensatsiya printsipi

 

 

Birlamchi asosiy sxemada o'lchangan I1 oqimi mavjud bo'lib, u magnit oqimini hosil qiladi PH 1. Ikkilamchi kompensatsiya bobini tomonidan o'tgan I2 oqimi tomonidan hosil qilingan magnit oqim PH 2 kompensatsiyadan keyin magnit muvozanatini saqlaydi va zal qurilmasi har doim nol magnitni aniqlash rolida bo'ladi. oqim.Shunday qilib, u Hall magnit kompensatsiya oqimi sensori deb ataladi.Ushbu ilg'or printsipial rejim to'g'ridan-to'g'ri aniqlash printsipi rejimidan ustundir.Uning ajoyib afzalliklari tez javob berish vaqti va yuqori o'lchov aniqligi bo'lib, bu ayniqsa zaif va kichik oqimlarni aniqlash uchun mos keladi.Hall magnit kompensatsiyasi printsipi 1-3-rasmda ko'rsatilgan.

 

 

1-3-rasmda ko'rsatilgan: P 1= PH ikki

 

 

I1N1=I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Kompensatsiya oqimi I2 o'lchash qarshiligi RM orqali o'tganda, u RM ning ikkala uchida kuchlanishga aylanadi.Sensor sifatida U0 kuchlanishini o'lchang, ya'ni U0 = i2rm

 

 

Hall magnit kompensatsiyasi printsipiga ko'ra, seriyali spetsifikatsiyalargacha nominal kirishga ega bo'lgan oqim sensori ishlab chiqariladi.

 

 

Magnit kompensatsiya oqimi sensori magnit halqada minglab kompensatsiya bobini bilan o'ralgan bo'lishi kerakligi sababli, narx oshadi;Ikkinchidan, ish oqimining iste'moli ham mos ravishda oshadi;Biroq, u to'g'ridan-to'g'ri tekshirishga qaraganda yuqori aniqlik va tez javob berishning afzalliklariga ega.

 

 

4. Magnit kompensatsiya kuchlanish sensori

 

 

Ma darajasining kichik oqimini o'lchash uchun, PH 1 = i1n1 ga ko'ra, N1 burilishlar sonini ko'paytirish ham yuqori magnit oqimini olishi mumkin PH 1。 Ushbu usul bilan yaratilgan kichik oqim sensori nafaqat Ma darajasidagi oqimni o'lchashi mumkin, balki kuchlanish ham.

 

 

Oqim sensoridan farqli o'laroq, kuchlanishni o'lchashda kuchlanish sensorining birlamchi tomonidagi ko'p burilishli o'rash R1 oqim cheklovchi rezistor bilan ketma-ket ulanadi va keyin I1 oqimini olish uchun U1 o'lchangan kuchlanishga parallel ravishda ulanadi. o'lchangan kuchlanish U1, 1-4-rasmda ko'rsatilganidek.

 

 

Ikkilamchi tomonning printsipi joriy sensori bilan bir xil.Kompensatsiya oqimi I2 o'lchash qarshiligi RM orqali o'tganda, u datchikning U0 o'lchash kuchlanishi sifatida RM ning ikkala uchida kuchlanishga aylanadi, ya'ni U0 = i2rm.

 

 

5. Joriy datchikning chiqishi

 

 

To'g'ridan-to'g'ri aniqlash (kuchaytirmaydigan) oqim sensori yuqori empedansli chiqish kuchlanishiga ega.Ilovada yuk empedansi 10k Ō dan katta bo'lishi kerak.Odatda, uning ± 50 mV yoki ± 100 mV to'xtatilgan chiqish kuchlanishi differentsial kirish proportsional kuchaytirgich bilan ± 4V yoki ± 5V ga kuchaytiriladi.5-1-rasmda ma'lumot uchun ikkita amaliy sxema ko'rsatilgan.

 

 

(a) raqam umumiy aniqlik talablariga javob berishi mumkin;(b) Grafik yaxshi ishlashga ega va yuqori aniqlik talablari bo'lgan holatlar uchun javob beradi.

 

 

To'g'ridan-to'g'ri aniqlash kuchaytirilgan oqim sensori yuqori impedansli chiqish kuchlanishiga ega.Ilovada yuk empedansi 2K Ō dan katta bo'lishi kerak.

 

 

Magnit kompensatsiya oqimi, kuchlanish magnit kompensatsiya oqimi va kuchlanish sensorlari oqim chiqish turidir.1-3-rasmdan ko'rinib turibdiki, "m" uchi "O" quvvat manbaiga ulangan.

 

 

Terminal I2 oqimining yo'lidir.Shuning uchun sensorning "m" uchidan chiqadigan signal oqim signalidir.Joriy signal ma'lum bir diapazonda masofadan uzatilishi va aniqligi kafolatlanishi mumkin.Foydalanishda o'lchash qarshiligi RM faqat ikkilamchi asbob kirish yoki terminal boshqaruv paneli interfeysida ishlab chiqilishi kerak.

 

 

Yuqori aniqlikdagi o'lchovni ta'minlash uchun quyidagilarga e'tibor qaratish lozim: ① o'lchov qarshiligining aniqligi odatda ≤± 0,5% aniqlik bilan metall plyonka qarshiligi sifatida tanlanadi.Tafsilotlar uchun 1-1-jadvalga qarang.② Ikkilamchi asbob yoki terminal boshqaruv platasining elektron kirish empedansi o'lchov qarshiligidan 100 baravar ko'proq bo'lishi kerak.

 

 

6. Namuna olish kuchlanishini va o'lchash qarshiligini hisoblash

 

 

Oldingi formuladan

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Bu erda: U0 - o'lchangan kuchlanish, shuningdek, namuna olish kuchlanishi (V) deb nomlanadi.

 

 

I2 - ikkilamchi lasan kompensatsiya oqimi (a).

 

 

RM - qarshilikni o'lchash (Ō).

 

 

I2 ni hisoblashda, o'lchangan oqimga (nominal samarali qiymat) I1 ga mos keladigan chiqish oqimi (nominal samarali qiymat) I2 magnit kompensatsiya oqimi sensori texnik parametrlari jadvalidan bilib olish mumkin.Agar I2 U0 = 5V ga aylantirilsa, RM tanlash uchun 1-1-jadvalga qarang.

 

 

7. To'yinganlik nuqtasi va * katta o'lchangan oqimni hisoblash

 

 

1-3-rasmdan ko'rinib turibdiki, I2 chiqish tokining sxemasi: v+ → Kollektor Yakuniy quvvat kuchaytirgichining emitteri → N2 → RM → 0. Sxemaning ekvivalent qarshiligi 1-6-rasmda ko'rsatilgan.(v- ~ 0 zanjiri bir xil, oqim esa qarama-qarshi)

 

 

Chiqish oqimi i2 * katta bo'lsa, oqim qiymati sensorning to'yinganlik nuqtasi deb ataladigan I1 ning oshishi bilan endi oshmaydi.

 

 

Quyidagi formula bo'yicha hisoblang

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM

 

 

Bu erda: V + - musbat quvvat manbai (V).

 

 

Vces - Kollektorning to'yinganligi Quvvat trubasining kuchlanishi, (V) odatda 0,5V ni tashkil qiladi.

 

 

RN2 - Ikkilamchi bobinning doimiy ichki qarshiligi (Ō), batafsil ma'lumot uchun 1-2-jadvalga qarang.

 

 

RM - qarshilikni o'lchash (Ō).

 

 

Hisoblashdan ko'rinib turibdiki, o'lchangan qarshilik RM o'zgarishi bilan to'yinganlik nuqtasi o'zgaradi.O'lchangan qarshilik RM aniqlanganda, aniq to'yinganlik nuqtasi mavjud.Quyidagi formula bo'yicha * katta o'lchangan oqim i1maxni hisoblang: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

RM aniqlanganda AC yoki impulsni o'lchashda * katta o'lchangan oqim i1max ni hisoblang.Agar i1max qiymati o'zgaruvchan tokning eng yuqori qiymatidan past bo'lsa yoki puls amplitudasidan past bo'lsa, bu chiqish to'lqin shaklini kesish yoki amplitudani cheklashga olib keladi.Bunday holda, hal qilish uchun kichikroq RM ni tanlang.

 

 

8. Hisoblash misoli:

 

 

1-misol

 

 

Misol sifatida joriy sensor lt100-p ni oling:

 

 

(1) O'lchov talab qilinadi

 

 

Nominal oqim: DC

 

 

* Yuqori oqim: DC (haddan tashqari yuk vaqti ≤ 1 daqiqa / soat)

 

 

(2) Jadvalga qarang va bilib oling

 

 

Ishlash kuchlanishi: stabillashtirilgan kuchlanish ± 15V, bobinning ichki qarshiligi 20 Ō (batafsil ma'lumot uchun 1-2-jadvalga qarang)

 

 

Chiqish oqimi: (nominal qiymat)

 

 

(3) Kerakli namuna olish kuchlanishi: 5V

 

 

O'lchangan oqim va namuna olish kuchlanishining mos kelishini hisoblang

 

 

RM=U0/I2=5/0,1=50(Ō)

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM=15-0,5/20+50=0,207(A)

 

 

I1max=I1/I2·I2max=100/0.1 × 0.207=207(A)

 

 

Yuqoridagi hisob-kitob natijalaridan ma'lumki, (1) va (3) talablari bajariladi.

 

 

9. Magnit kompensatsiya kuchlanish sensori tavsifi va misoli

 

 

Lv50-p kuchlanish sensori birlamchi va ikkilamchi elektr qarshiligiga ega ≥ 4000vrms (50hz.1min), bu DC, AC va impuls kuchlanishlarini o'lchash uchun ishlatiladi.Kuchlanishni o'lchashda kuchlanish darajasiga ko'ra, oqim cheklovchi rezistor birlamchi tomon + HT terminalida ketma-ket ulanadi, ya'ni o'lchangan kuchlanish rezistor orqali asosiy yon oqimni oladi.

 

 

U1 / r1 = I1, R1 = u1 / 10ma (K Ō), qarshilik kuchi hisoblangan qiymatdan 2 ~ 4 barobar ko'p bo'lishi kerak va qarshilikning aniqligi ≤± 0,5% bo'lishi kerak.R1 nozik simli o'ralgan quvvat qarshiligi ishlab chiqaruvchi tomonidan buyurtma qilinishi mumkin.

 

 

10. Joriy datchikni ulash usuli

 

 

(1) To'g'ridan-to'g'ri tekshirish (kuchaytirmaslik) oqim sensorining ulanish sxemasi 1-7-rasmda ko'rsatilgan.

 

 

(a) Rasmda p-tipli (bosma taxtali pin turi) ulanish ko'rsatilgan, (b) rasmda C-turi (rozetka vilkasi turi) ulanishi ko'rsatilgan, vn VN Hall chiqish kuchlanishini bildiradi.

 

 

(2) To'g'ridan-to'g'ri tekshirish kuchaytirilgan oqim sensorining ulanish sxemasi 1-8-rasmda ko'rsatilgan.

 

 

(a) rasm p-tipli ulanish, (b) rasm C-tipli ulanish, unda U0 chiqish kuchlanishini va RL yuk qarshiligini ifodalaydi.

 

 

(3) Magnit kompensatsiya oqimi sensorining ulanish sxemasi 1-9-rasmda ko'rsatilgan.

 

 

(a) Rasmda p tipidagi ulanish ko'rsatilgan, (b) rasmda C tipidagi ulanish ko'rsatilgan (to'rt pinli rozetkaning uchinchi ignasi bo'sh pin ekanligini unutmang)

 

 

Yuqoridagi uchta datchikning bosilgan taxtali pinli ulanish usuli haqiqiy ob'ektni tartibga solish usuliga mos keladi va rozetkaga ulanish usuli ham simlarni ulashda xatoliklarni oldini olish uchun haqiqiy ob'ektni tartibga solish usuliga mos keladi.

 

 

Yuqoridagi simlar diagrammasida asosiy kontaktlarning zanglashiga olib keladigan I1 o'lchagan oqimi oqimning ijobiy yo'nalishini ko'rsatish uchun teshikda o'qga ega va oqimning ijobiy yo'nalishi ham jismoniy qobiqda belgilangan.Buning sababi shundaki, oqim sensori I1 o'lchangan oqimning ijobiy yo'nalishi I2 chiqish oqimi bilan bir xil kutuplulukta bo'lishini nazarda tutadi.Bu uch fazali AC yoki ko'p kanalli shaharni aniqlashda muhim ahamiyatga ega.

 

 

11. Oqim va kuchlanish sensorining ishchi quvvat manbai

 

 

Joriy datchik faol modul bo'lib, zal qurilmalari, operatsion kuchaytirgichlar va yakuniy quvvat quvurlari kabi barcha ishlaydigan quvvat manbai va quvvat sarfini talab qiladi.Shakl 1-10 - odatiy ishlaydigan elektr ta'minotining amaliy sxematik diagrammasi.

 

 

(1) Chiqish er terminali shovqinni kamaytirish uchun katta elektrolizga markaziy tarzda ulangan.

 

 

(2) Kapasitans biti UF, diod 1N4004.

 

 

(3) Transformator sensorning quvvat sarfiga bog'liq.

 

 

(4) Sensorning ish oqimi.

 

 

To'g'ridan-to'g'ri tekshirish (kuchaytirmaslik) quvvat sarfi: * 5mA;To'g'ridan-to'g'ri aniqlash kuchaytiruvchi quvvat sarfi: * katta ± 20mA;Magnit kompensatsion quvvat iste'moli: 20 + chiqish oqimi * Ish oqimining katta iste'moli 20 + chiqish oqimining ikki barobari.Quvvat iste'moli iste'mol qilingan ish oqimiga qarab hisoblanishi mumkin.

 

 

12. Oqim va kuchlanish datchiklarini ishlatishda ehtiyot choralari

 

 

(1) Oqim sensori o'lchangan oqimning nominal samarali qiymatiga ko'ra turli xil xususiyatlarga ega mahsulotlarni to'g'ri tanlashi kerak.Agar o'lchangan oqim uzoq vaqt davomida chegaradan oshsa, u so'nggi qutbli quvvat kuchaytirgich trubasiga zarar etkazadi (magnit kompensatsiya turiga ishora qiladi).Odatda, ikki marta ortiqcha yuk oqimining davomiyligi 1 daqiqadan oshmasligi kerak.

 

 

(2) Voltaj sensori mahsulot ko'rsatmalariga muvofiq birlamchi tomonda ketma-ket oqim cheklovchi R1 qarshiligi bilan ulanishi kerak, shunda asosiy tomon nominal oqimni olishi mumkin.Umuman olganda, ikki marta ortiqcha kuchlanishning davomiyligi 1 daqiqadan oshmasligi kerak.

 

 

(3) Oqim va kuchlanish sensorining yaxshi aniqligi asosiy yon ko'rsatkichi sharti ostida olinadi, shuning uchun o'lchangan oqim oqim sensori nominal qiymatidan yuqori bo'lsa, mos keladigan katta sensorni tanlash kerak;O'lchangan kuchlanish kuchlanish sensori nominal qiymatidan yuqori bo'lsa, oqim cheklovchi qarshiligini qayta sozlash kerak.O'lchangan oqim nominal qiymatning 1/2 qismidan kam bo'lsa, yaxshi aniqlikka erishish uchun bir nechta burilish usuli qo'llanilishi mumkin.

 

 

(4) 3KV izolyatsiyali va chidamli kuchlanishli datchiklar 1kV va undan past bo'lgan AC tizimlarida va 1,5kV va undan past bo'lgan doimiy oqim tizimlarida uzoq vaqt davomida normal ishlashi mumkin.6kV datchiklar uzoq vaqt davomida 2KV va undan past bo'lgan AC tizimlarida va 2,5KV va undan past bo'lgan shahar tizimlarida normal ishlashi mumkin.Ularni ortiqcha bosim ostida ishlatmaslik uchun ehtiyot bo'ling.

 

 

(5) Yaxshi dinamik xususiyatlarni talab qiladigan qurilmalarda foydalanilganda, * bitta mis alyuminiy shinadan foydalanish oson va diafragma bilan mos keladi.Kichik yoki ko'proq burilishlarni kattalarga almashtirish dinamik xususiyatlarga ta'sir qiladi.

 

 

(6) Yuqori oqim DC tizimida foydalanilganda, agar ishlaydigan quvvat manbai ochiq tutashuv yoki biron bir sababga ko'ra noto'g'ri bo'lsa, temir yadro katta qoldiq hosil qiladi, bu e'tiborga loyiqdir.Remanentlik aniqlikka ta'sir qiladi.Demagnetizatsiya usuli ishchi quvvat manbaini qo'shmasdan birlamchi tomondan ACni yoqish va uning qiymatini asta-sekin kamaytirishdir.

 

 

(7) Sensorning tashqi magnit maydoniga qarshi qobiliyati: sensordan 5 ~ 10 sm masofada joylashgan oqim, bu sensorning asl tomonining joriy qiymatidan ikki baravar ko'pdir va hosil bo'lgan magnit maydon shovqiniga qarshilik ko'rsatish mumkin.Uch fazali yuqori oqimni ulashda fazalar orasidagi masofa 5 ~ 10 sm dan katta bo'lishi kerak.

 

 

(8) Sensor yaxshi o'lchov holatida ishlashi uchun 1-10-rasmda keltirilgan oddiy tipik tartibga solinadigan quvvat manbaidan foydalanish kerak.

 

 

(9) Sensorning magnit to'yinganlik nuqtasi va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan to'yinganlik nuqtasi uni kuchli ortiqcha yuk ko'tarish qobiliyatiga ega qiladi, ammo ortiqcha yuk hajmi vaqt bilan cheklangan.Haddan tashqari yuk hajmini sinovdan o'tkazishda 2 martadan ortiq ortiqcha yuk oqimi 1 daqiqadan oshmasligi kerak.

 

 

(10) Birlamchi oqim avtobusining harorati 85 ℃ dan oshmasligi kerak, bu ABS muhandislik plastmassalarining xususiyatlari bilan belgilanadi.Foydalanuvchilar maxsus talablarga ega va qobiq sifatida yuqori haroratli plastmassalarni tanlashlari mumkin.

 

 

13. Amaldagi joriy datchikning afzalliklari

 

 

(1) Kontaktsiz aniqlash.Import qilingan asbob-uskunalarni rekonstruksiya qilish va eski asbob-uskunalarni texnik jihatdan o'zgartirishda u kontaktsiz o'lchashning ustunligini ko'rsatadi;Joriy qiymatni asl uskunaning elektr simlarini o'zgartirmasdan o'lchash mumkin.

 

 

(2) Shuntni ishlatishning noqulayligi shundaki, uni elektr izolyatsiyasi bilan ajratib bo'lmaydi, shuningdek, kiritish yo'qolishi ham mavjud.Oqim qanchalik katta bo'lsa, yo'qotish shunchalik katta bo'ladi va hajmi katta bo'ladi.Odamlar, shuningdek, yuqori chastotali va yuqori oqimni aniqlashda manevrning muqarrar indüktansga ega ekanligini va u o'lchangan oqim to'lqin shaklini, sinus to'lqinli bo'lmagan to'lqin turini chinakam uzata olmasligini aniqladi.Joriy datchik shuntning yuqoridagi kamchiliklarini butunlay yo'q qiladi va aniqlik va chiqish kuchlanish qiymati shunt bilan bir xil bo'lishi mumkin, masalan, aniqlik darajasi 0,5, 1,0, chiqish kuchlanish darajasi 50, 75mV va 100mV.

 

 

(3) Foydalanish juda qulay.Lt100-c oqim sensorini oling, 100 mA analog o'lchagichni yoki raqamli multimetrni M uchiga va quvvat manbaining nol uchiga ketma-ket ulang, ishlaydigan quvvat manbaini ulang va sensorni sim zanjiriga qo'ying, shunda oqim kuchayadi. asosiy sxemaning qiymati 0 ~ 100A aniq ko'rsatilishi mumkin.

 

 

(4) An'anaviy oqim va kuchlanish transformatori ko'plab ish oqimi va kuchlanish darajalariga ega bo'lsa-da va belgilangan sinusoidal ish chastotasi ostida yuqori aniqlikka ega bo'lsa-da, u juda tor chastota diapazoniga moslasha oladi va shaharni uzata olmaydi.Bundan tashqari, ish paytida hayajonli oqim mavjud, shuning uchun bu induktiv qurilma, shuning uchun uning javob vaqti faqat o'nlab millisekundlar bo'lishi mumkin.Barchamizga ma'lumki, oqim transformatorining ikkilamchi tomoni ochiq tutashuv bo'lsa, u yuqori kuchlanish xavfini keltirib chiqaradi.Mikrokompyuterni aniqlashdan foydalanishda ko'p kanalli signalni olish talab qilinadi.Odamlar signallarni ajratish va yig'ish yo'lini izlamoqda


Yuborilgan vaqt: 2022 yil 06 iyul