電流傳感器選型及電路設(shè)計
更新時間:2024-01-16 點擊次數(shù):494
電流傳感器是將被測電流轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器,按照檢測原理可分為:電阻分流器、電流互感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈電流傳感器、磁通門電流傳感器、光纖電流傳感器等。
電流傳感器主要分類
①電阻分流器:實際就是一個阻值很小的電阻,當(dāng)有電流通過時,根據(jù)歐姆定律,在電阻產(chǎn)生電壓,根據(jù)測得電壓值獲知電流大小的一種器件。電阻分流器精度較高,響應(yīng)速度快,成本低,使用簡單,缺點是器件本身不隔離,而且測量大電流時功耗較大;
②電流互感器(CT):電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理,將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流用來測量和保護的器件,它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少、線徑粗,一次測串接在需要測量電流的線路中,二次側(cè)禁止開路。電流互感器的優(yōu)點是具有電氣隔離,缺點是只能測量交流電路;③霍爾電流傳感器:包括開環(huán)霍爾電流傳感器和閉環(huán)霍爾電流傳感器,閉環(huán)霍爾電流傳感器將霍爾器件的輸出電壓進行放大,再經(jīng)電流放大后,使電流通過補償線圈,并令補償線圈產(chǎn)生的磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場方向相反,補償原來的磁場,使霍爾器件的輸出逐漸減小,從而使霍爾器件工作在零磁通。開環(huán)式霍爾電流傳感器,當(dāng)原邊電流IP流過一根長導(dǎo)線時,在環(huán)形磁芯中產(chǎn)生一磁場,這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓按比例的反映原邊電流。公眾號@電路一點通閉環(huán)霍爾電流傳感器比開環(huán)的測量精度高,成本也會高一些。從應(yīng)用角度,電流互感器與霍爾傳感器相同之處在于都需要一次線圈產(chǎn)生磁場。不同之處一方面在于互感器需要變化的磁場,而霍爾傳感器可以是恒定的磁場,因此,前者只能用于交流電流,而后者在交流電流和直流電流場合都可以使用。另一方面在于互感器有鐵芯,而霍爾傳感器沒有鐵芯,前者對于頻率來講是非線性的,后者是線性的,因此前者適用的頻段較窄,一般用于固定頻段,后者頻段較寬。
電流傳感器主要參數(shù)與選型
精度:傳感器測量值與實際值的誤差,評定傳感器精度時還需考慮偏移電流、溫度漂移的影響;線性度:線性度決定傳感器輸出信號與輸入信號在測量范圍內(nèi)成正比的程度;響應(yīng)時間:一般指輸出信號達到穩(wěn)定值的90%與輸入信號達到穩(wěn)定值的90%的時間差;帶寬:電流傳感器應(yīng)用中能支持的電流頻率;增益G_th:輸出電壓與測量電流的比例關(guān)系,單位是mV/A。在進行電流互感器選型時,主要從測量范圍、供電電源、精度、成本、安裝方式等幾方面因素綜合考慮。
典型電流采集電路