Основе сензора струје

Тренутни сензори су отворени или затворени. Сензори струје отворене петље мјере измјеничну и истосмјерну струју и пружају електричну изолацију између измјереног круга и излаза сензора (примарна струја се мјери без електричног контакта с примарним кругом, осигуравајући галванску изолацију). Мање скупи од њихових рођака са затвореном петљом, сензори струје с отвореном петљом су углавном пожељнији у круговима који раде на батерије с обзиром на њихове мале радне захтеве за напајањем и мале карактеристике отисака.

Сензори затворене петље мјере измјеничну и истосмјерну струју и пружају електричну изолацију. Они нуде брз одзив, високу линеарност и наношење ниских температура. Тренутни излаз сензора затворене петље је релативно имун на електрични шум. Сензор затворене петље понекад се назива и „Зеро-Флук“ сензором, јер његов Халл-Еффецт сензор враћа супротну струју у секундарни завојницу, намотану на магнетно језгро, да би на нулу произвео флукс произведен у магнетној језгри примарном струјом. Сензори затворене петље често су сензори избора када је велика тачност од суштинске важности.

Погледајмо сада ближе оба типа, почевши од сензора са отвореном петљом.

Сензори струје у отвореној петљи састоје се од Халл сензора постављеног у ваздушни отвор магнетне језгре (Сл. 1). Проводник ствара магнетно поље упоредиво са струјом. Магнетно поље је концентровано језгром и мере га Халлов сензор. Сигнал из Халовог генератора је низак, тако да је појачан, а управо овај појачани сигнал постаје излаз сензора. Сензори с отвореном петљом обично имају склоп који омогућава компензацију температуре и калибрирани излаз високог напона. Иако имају дефинитивну ценовну предност у односу на колеге са затвореном петљом, њихова слаба страна је што могу бити склони засићењу и паду температуре. Померање се може донекле умањити, убризгавањем позитивног коефицијента у контролну струју да би се смањио осетљивост на температуру на висину.

Слика 1: Илустрација основног принципа и структуре Халл-Еффецт сензора струје отворене петље. (Љубазношћу Хонеивелла).

Гледајући Сл. 1, ако се погонска струја у систему отворене петље управља сталним извором струје, а диференцијални Халлов напон је појачан, излазни напон пропорционалан само примарној струји може се добити електронским кругом.

Један пример је ХМС серија Отворена петља са ефектом површинске монтаже помоћу ЛЕМ (Сл. 2). Сензор има галванску изолацију између примарног и секундарног круга; Испитни напон изолације 4300 В; ниска потрошња енергије; 12 мм, изузетно ниског профила; једно напајање +5 В; и фиксно одступање и појачање.

Слика 2: ХМС серија са отвореним петљом са ефектом хале. (Љубазно од ЛЕМ).

Примарно се користи у индустријским апликацијама за наизменичне струје са променљивим брзинама, статички претварачи за једносмерне погонске моторе, апликације које се испоручују са батеријама, непрекидно напајање и прекидачи и напајање за заваривање.

Други пример су минијатурни жичани сензори отворене струје отворене петље фирме Хонеивелл (слика 3). Серија садржи СС490 серију минијатурних пропорционалних, линеарних сензора са Халл-ефектом, а сензорски елемент је капсулиран у пластичном паковању које се монтира на ПЦБ. Тренутни склоп сензора састоји се од сензора, колектору флукса, кућишта и жичане намотаје.

Слика 3: Минијатурни жичани сензор отворене струје Хонеивелл ЦСЛВ серије. (Љубазношћу Хонеивелла).

У овом случају, ожичени дизајн отворене петље има више окретаја за повећану осјетљивост. Остале значајне карактеристике укључују сензор изменичног и једносмерног напајања, линеарни ратиометриц излаз, струјни потоп или излазни извор за повезивање флексибилности, низак губитак уметања, брзо време одзива, компактна величина и прецизно, јефтино истраживање. Апликације укључују роботику, погоне променљиве брзине, индустријску контролу процеса, контролу мотора у уређајима, ХВАЦ, заштиту од прекомерног струја и тренутни надзор електронских кола.

Брз одзив и велика тачност

У поређењу са отвореном петљом, сензори затворене петље мере изменичне и истосмерне струје и обезбеђују електричну изолацију, брз одзив, високу линеарност и наношење ниске температуре. Њихов тренутни излаз импресивно је имун на електрични шум. Познати по високој тачности, састоје се од Халловог генератора уграђеног у ваздушни отвор магнетне језгре, завојнице око језгра и појачавача струје. Проводник струје постављен кроз отвор сензора ствара магнетно поље пропорционално струји. Ово поље је концентрисано језгром и осети Халл-ов генератор. Халлов генератор повезан је на улаз појачала, који покреће завојницу. Струја кроз завојницу производи супротно поље, које струја пружа кроз отвор.

Излаз овог сензора пропорционалан је и струји бленде и броју окретаја завојнице. Ако је нето примарна струја кроз отвор бленде струје И, број окретаја у компензацијском намоту је Н, а струја у компензацијском намоту је и, онда је при стању нултог тока И = Ни.

Излазна струја сензора затворене петље се претвара у напонску цифру повезивањем отпорника на излаз сензора и уземљење. Избор вредности отпорника може резултирати скалирањем излаза.

Пример струјног претварача са изузетном тачношћу, добром линеарношћу и веома ниским температурним нагибом је ЛТС 25-НП из ЛЕМ (Сл.4). Уређај је претварач струје вишеструког опсега затвореног круга (компензовани) користећи Халл-ов ефекат. Кључне карактеристике укључују:

· Униполарно напајање

· Изоловани пластични кофер препознат у складу са УЛ 94-В0

· Компактан дизајн за монтажу на ПЦБ

· Уграђени мерни отпор

· Проширени опсег мерења.

Слика 4: ЛЕМ ЛТС 25-НП сензор струје у затвореној петљи. (Љубазно од ЛЕМ).

Апликације за уређај углавном су у индустријској домени и укључују наизменичне променљиве брзине и серво-моторне погоне, статичке претвараче за једносмерне погонске моторе, батерије које се испоручују са батеријама, непрекидно напајање, прекидачке склопове и прекидаче за заваривање.

Резиме

Иако обе врсте сензора могу бити економичне у зависности од захтева апликације, сензори са отвореном петљом пружају најбољу предност у трошковима у распонима високих струја (преко 100 А). Такође су најмање величине и тежине. Они одржавају константну потрошњу електричне енергије, без обзира на осећајну струју. Ценовна предност отворених сензора може се остварити само за примене у којима варирање температуре може бити ограничено.

С друге стране, сензори струје у затвореној петљи погоднији су за комерцијалне и индустријске примене, где се обично налазе. Ови сензори имају највећу тачност при собној и високој температури. Идеални су за бучна окружења и њихов излаз се лако претвара у напон.

За више информација контактирајте нас на салес@кфуллстар.цом