Vooluandurite põhitõed

Vooluandurid on kas avatud või suletud ahelaga. Avatud vooluandurid mõõdavad vahelduvvoolu ja alalisvoolu voolu ning tagavad mõõdetava vooluahela ja anduri väljundi vahelise elektriisolatsiooni (primaarvoolu mõõdetakse ilma primaarsüsteemiga elektrilise kontaktita, tagades galvaanilise isolatsiooni). Patareitoitega vooluahelates eelistatakse lahtise voolu andureid, mis on odavamad kui nende suletud ahelaga nõod, arvestades nende madalat töötamisvajadust ja väikese jalajälje omadusi.

Suletud ahelaga andurid mõõdavad vahelduvvoolu ja alalisvoolu ning tagavad elektrilise isolatsiooni. Need pakuvad kiiret reageerimist, kõrget lineaarsust ja triivimist madalal temperatuuril. Suletud ahela anduri praegune väljund on elektrimüra suhtes suhteliselt puutumatu. Suletud ahela andurit nimetatakse mõnikord nullflukssensoriks, kuna selle Hall-Effect andur toidab vastassuunalise voolu tagasi sekundaarmähisesse, mähitud magnetilisele südamikule, et nullida magneesüdamikus primaarvoolu tekitatud voog. Suletud ahelaga andurid on sageli valitud andurid, kui oluline on suur täpsus.

Vaatame nüüd lähemalt mõlemat tüüpi, alustades avatud ahelaga anduritest.

Avatud vooluandurid koosnevad Halli andurist, mis on paigaldatud magnetilise südamiku õhupilu (joonis 1). Juht tekitab vooluga võrreldava magnetvälja. Magnetväli kontsentreeritakse südamiku poolt ja seda mõõdetakse Halli anduri abil. Halli generaatori signaal on madal, seega võimendatakse ja just see võimendatud signaal saab anduri väljundiks. Avatud ahelaga anduritel on tavaliselt vooluring, mis tagab temperatuuri kompenseerimise ja kalibreeritud kõrgepinge väljundi. Ehkki neil on suletud ahelaga kolleegidega võrreldes kindel hinnaeelis, on nende miinuseks see, et nad võivad kalduda küllastumisele ja temperatuuri kõikumisele. Triivi saab mingil määral minimeerida, süstides kontrollvoolu positiivse koefitsiendi, et vähendada triivi tundlikkust temperatuuri suhtes.

Joonis 1: Hall-Effect avatud vooluanduri põhiprintsiibi ja struktuuri illustratsioon. (Honeywelli viisakalt).

Vaadates joonist fig 1, kui avatud kontuurisüsteemi ajami voolu juhitakse konstantse vooluallika abil ja Halli diferentsiaalpinget võimendatakse, saab elektroonikaahela abil ainult primaarvooluga võrdelise väljundpinge.

Üks näide on HEM-seeria avatud vooluahela efektiga voolumuundur LEM-i poolt (joonis 2). Anduril on galvaaniline isolatsioon primaarse ja sekundaarse vooluahela vahel; Eralduskatse pinge 4300 V; vähene energiatarve; 12 mm, eriti madala profiiliga; üks toiteallikas +5 V; ja fikseeritud nihe ja võimendus.

Joonis 2: HMS-seeria avatud silmusega hall-efekti muundur. (LEMi viisakusel).

Kasutatakse peamiselt tööstuslikes rakendustes vahelduvvoolu vahelduvvoolu ajamite, alalisvoolumootorite staatiliste muundurite, patareitoitega rakenduste, katkematute ja sisse lülitatud režiimidega toiteallikate ning keevitusrakenduste toiteallikate jaoks.

Teine näide on Honeywelli CSLW-seeria miniatuursed juhtmega avatud ahela vooluandurid (joonis 3). Seeria sisaldab miniatuursete ratiomeetriliste, lineaarsete Halli efektiga andurite SS490 seeriat ja sensorelement on kapseldatud PCB-le kinnitatavasse plastpakendisse. Praegune andurikoosseis koosneb andurist, voo kollektorist, korpusest ja traatmähist.

Joonis 3: Honeywell CSLW seeria miniatuursed juhtmega avatud ahela vooluandurid. (Honeywelli viisakalt).

Sellisel juhul on juhtmega avatud ahelaga konstruktsioon tundlikkuse suurendamiseks mitu pööret. Muud märkimisväärsed omadused hõlmavad vahelduvvoolu või alalisvoolu andureid, lineaarset ratiomeetrilist väljundit, voolu vajumist või hankimist väljundiga liidestamise paindlikkuse tagamiseks, madalat sisestuskatet, kiiret reageerimise aega, kompaktset suurust ja täpset, odavat andurit. Rakenduste hulka kuuluvad robootika, muutuva kiirusega ajamid, tööstusprotsesside juhtimine, mootorite juhtimine seadmetes, HVAC, ülevoolukaitse ja elektrooniliste vooluahelate praegune jälgimine.

Kiire reageerimine ja suur täpsus

Võrreldes avatud ahelaga mõõdavad suletud ahelaga andurid vahelduv- ja alalisvoolu ning tagavad elektrilise isolatsiooni, kiire reageerimise, kõrge lineaarsuse ja madalal temperatuuril triivimise. Nende praegune väljund on muljetavaldavalt elektrilise müra suhtes immuunne. Suure täpsuse poolest teadaolevalt koosnevad need Halli generaatorist, mis on paigaldatud magnetilise südamiku õhupilu, südamiku ümber paiknevast mähist ja vooluvõimendist. Anduri ava kaudu paigutatud voolujuht tekitab vooluga proportsionaalse magnetvälja. Selle välja kontsentreerib tuum ja seda tunnetab Halli generaator. Halli generaator on ühendatud vooluvõimendi sisendiga, mis juhib mähist. Mähise kaudu kulgev vool tekitab vastassuunalise välja, mille annab vool läbi ava.

Selle anduri väljund on võrdeline nii avavoolu kui ka mähise pöörde arvuga. Kui voolumuunduri ava kaudu saadav neto primaarvool on I, kui kompensatsioonimähise pöörde arv on N ja kompensatsioonimähises olev voolutugevus on i, siis voolu nullolukorras I = Ni.

Suletud ahelaga anduri väljundvool muundatakse pingearvuks, ühendades takisti anduri väljundi ja maapinnaga. Takisti väärtuse valimine võib põhjustada väljundi skaleerimise.

Suurepärase täpsuse, hea lineaarsuse ja väga madala temperatuuri triivvoolu muunduri näide on LEM-ist saadud LTS 25-NP (joonis 4). Seade on suletud ahelaga (kompenseeritud) mitme ulatusega vooluandur, kasutades Halli efekti. Põhifunktsioonide hulka kuuluvad:

· Unipolaarne pingeallikas

· Isoleeritud plastkorpus, mis on tunnustatud vastavalt standardile UL 94-V0

· Kompaktne disain trükkplaatide paigaldamiseks

· Sisseehitatud mõõtetakistus

· Laiendatud mõõteulatus.

Joonis 4: LEM LTS 25-NP suletud ahela vooluandur. (LEMi viisakusel).

Seadme rakendused on peamiselt tööstusvaldkonnas ja hõlmavad vahelduvvoolu vahelduvvoolu ajameid ja servomootorite ajameid, alalisvoolumootorite staatilisi muundureid, patareitoitega rakendusi, katkematuid toiteallikaid, lülitatud režiimi toiteallikaid ja keevitusrakenduste toiteallikaid.

Kokkuvõte

Kuigi mõlemat tüüpi andurid võivad olenevalt rakenduse nõuetest olla ökonoomsed, pakuvad avatud ahelaga andurid parimat kulude eelist kõrge vooluvahemiku korral (üle 100 A). Need on ka väikseima suuruse ja kaaluga. Nad säilitavad pideva energiatarbimise, olenemata tajutavast voolust. Avatud andurite hinnaeelist saab realiseerida ainult rakendustes, kus temperatuuri muutusi saab piirata.

Teisest küljest sobivad suletud ahelaga vooluandurid rohkem äri- ja tööstusrakendusteks, kus neid tavaliselt leidub. Nendel anduritel on suurim täpsus ümbritseval ja kõrgel temperatuuril. Need sobivad ideaalselt mürarikkas keskkonnas ja nende väljund muundatakse hõlpsalt pingeks.

Lisateabe saamiseks võtke meiega ühendust aadressil sales@xfullstar.com