為了做成一個(gè)帶效應(yīng)器件的大電流傳感器,需要用一個(gè)磁芯將導(dǎo)體電流周圍的磁場(chǎng)集中起來(lái),同時(shí)這個(gè)磁芯中要開一個(gè)槽,用于容納實(shí)際的元件,尺寸相對(duì)較小的槽(相對(duì)于整個(gè)磁路長(zhǎng)度而言)會(huì)形成一個(gè)接近均勻且垂直于元件平面的磁場(chǎng),當(dāng)元件獲得電流能量時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)正比于勵(lì)磁電流和磁芯磁場(chǎng)的電壓,這個(gè)電壓經(jīng)放大后從電流傳感器的輸出端輸出。
由于載流導(dǎo)體和磁芯之間沒有電氣上的連接(耦合的只是磁場(chǎng)),傳感器實(shí)際上是與待測(cè)電路隔離的,載流導(dǎo)體可能有很高的電壓,而效應(yīng)電流傳感器的輸出可以安全地連接到接地電路,或連接到相對(duì)載流導(dǎo)體任意電位的電路,因此提供滿足最嚴(yán)格安全標(biāo)準(zhǔn)的間隙與爬電值也相對(duì)比較容易。
然而,這種線性傳感器也存在一些缺點(diǎn),其中最不重要的缺點(diǎn)也許是效應(yīng)傳感器要求恒定勵(lì)磁電流這個(gè)事實(shí),另外,處理來(lái)自效應(yīng)傳感器的信號(hào)的放大和調(diào)節(jié)電路通常要消耗顯著的能量,當(dāng)然,這個(gè)能耗也許不那么顯著,電流傳感器要看具體的應(yīng)用,電流傳感器盡管如此,用于連續(xù)測(cè)量電流的傳感器能耗也不能小至毫瓦級(jí)。
電流傳感器在伺服驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用。
電流傳感器是伺服控制必不可少的一部分,小功率系統(tǒng)可采用電流傳感器,通過ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后參于數(shù)字伺服控制。
伺服系統(tǒng)使物體的位置,方位,狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng),伺服系統(tǒng)由控制模塊,傳感器,伺服電機(jī)組成,傳感器有編碼器,及電流傳感器。
電流傳感器輔助編碼器做位置檢測(cè),具有非常重要的作用,電流傳感器選擇得好與壞,直接影響到伺服系統(tǒng)的性能。
一,電機(jī)。
在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中,用磁傳感器來(lái)作轉(zhuǎn)子磁極位置傳感和定子電樞電流換向器,磁傳感器中,器件,威根德器件,磁阻器件等都可以使用,但主要還是以傳感器為主,另外磁傳感器還可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)及轉(zhuǎn)矩檢測(cè),交流變頻器用于電機(jī)調(diào)速,節(jié)能效果極好,磁編碼器的使用正在逐漸電流傳感器取代光編碼器來(lái)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)和控制,例如,在電動(dòng)車窗之中,傳感器可以確定軸轉(zhuǎn)動(dòng)了多少圈,以控制車窗升降器的行程,傳感器也可以探測(cè)到人手造成的異常負(fù)載情況,提供所謂的"防夾"功能,在碰到物體的時(shí)候,電機(jī)可以反轉(zhuǎn)。
用于直流電機(jī)換向和探測(cè)電流的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向傳感器也是一個(gè)快速增長(zhǎng)的應(yīng)用,用于代替電動(dòng)液壓型系統(tǒng)。
二,電力電子技術(shù)。
電力電子表技術(shù)是電力技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)交直流電流的相互變換,并可在所需的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電流,電壓和頻率的自由調(diào)節(jié),采用這些技術(shù)和產(chǎn)品,可做成各種特殊電源(如UPS,高頻電源,開關(guān)電源,弧焊機(jī)逆變電源等)和交流變頻器等產(chǎn)品,這些變頻裝置的核心,是大功率半導(dǎo)體器件,以磁傳感器為基礎(chǔ)的各種電流傳感器被電流傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)控制和保護(hù)這些大功率器件,電流傳感器響應(yīng)速度快,且依靠磁場(chǎng)和被控電路耦合,不接入主電路,因而功耗低,抗過載能力強(qiáng),線性好,可靠電流傳感器性高,既可作為大功率器件的過流保護(hù)驅(qū)動(dòng)器,又可作為反饋器件,成為自控環(huán)路的一個(gè)控制環(huán)節(jié),使用變頻技術(shù)可以大量節(jié)能,我國(guó)的變頻技術(shù)改造,將需求大量的電流傳感器,這將是磁傳感器的又一巨大的產(chǎn)業(yè)性應(yīng)用領(lǐng)域。
三,能源管理。
電網(wǎng)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)需采集大量的數(shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算機(jī)處理之后,對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況實(shí)施監(jiān)控,并進(jìn)行負(fù)載的分配調(diào)節(jié)和安全保護(hù),自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)控制環(huán)節(jié),是用磁傳感器為基礎(chǔ)的電流傳感器,互感器等來(lái)實(shí)現(xiàn),電流傳感器早已在電網(wǎng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用,用器件作成的電度表可自動(dòng)計(jì)費(fèi)并可顯示功率因數(shù),以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整,保證高效用電,第四代的TMR磁傳感器溫度穩(wěn)定性好,對(duì)溫度不敏感,線性度好,靈敏度高,不需要聚磁,因此采用TMR磁傳感器的電流傳感器具有體積小,溫度特性好,精度高,整體成本低的特點(diǎn),在智能電表計(jì)量領(lǐng)域具有非常重要的優(yōu)勢(shì),電流傳感器在氣表和熱力表上也有同樣的TMR磁傳感器的應(yīng)用。
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