TM係列信號調理模塊在閉環霍爾變送器中的應用
發布時間:2014-12-31 來源:金升陽 責任編輯:xueqi
【導讀】工業生產過程自動化係統中,大電流、高電壓的檢測往往是一個係統設計的關鍵,如何解決大電流、高電壓的信號檢測以及傳輸是一個係統能否正常穩定可靠性工作的關鍵。本文主要介紹隔離變送器模塊在新型霍爾傳感器中信號處理的解決方案。
一、引言
近年來,新一代功率半導體器件大量進入電力電子、交流變頻調速、直流變頻以及逆變裝置等領域。原有的電壓、電流檢測器件已不適合此應用場合,如分流器無法進行隔離測量,互感器隻適合於測量交流場合,並且有精度、帶寬不高等原因。霍爾電流電壓變送器模塊,是近十幾年逐漸發展起來的測量控製電流、電壓的新一代工業用電量傳感器,彌補直流高壓大電流以及瞬變電流電壓等需求的高性能電檢測元件的空白。
二、霍爾變送器的構成
霍爾傳感器是利用霍爾原理製作出的傳感器件,即利用原邊電流Ip產chan生sheng的de磁ci通tong量liang聚ju集ji在zai磁ci路lu中zhong,由you霍huo爾er器qi件jian檢jian測ce出chu霍huo爾er電dian壓ya信xin號hao,放fang大da器qi將jiang此ci信xin號hao進jin行xing放fang大da,放fang大da後hou的de電dian壓ya信xin號hao可ke以yi精jing確que地di反fan映ying出chu原yuan邊bian電dian流liu的de大da小xiao。
閉環式霍爾電流變送器是在直測式霍爾電流傳感器的基礎上發展起來的,主要由原邊電路、聚磁環、霍爾器件、次級線圈和放大電路、采樣電路、調零電路以及隔離變送模塊組成,如圖1。主回路電流IP 在zai聚ju磁ci環huan所suo產chan生sheng的de磁ci場chang,通tong過guo一yi個ge次ci級ji線xian圈quan的de電dian流liu產chan生sheng的de磁ci場chang進jin行xing補bu償chang,使shi霍huo爾er器qi件jian始shi終zhong處chu於yu檢jian測ce零ling磁ci通tong的de工gong作zuo狀zhuang態tai。流liu經jing次ci級ji線xian圈quan的de電dian流liuIs經過精密電阻RL進行采樣,為了減小恒流源的負載能力,此精密電阻RL的阻值較小。精密電阻將電流信號變換成mV的電壓信號,此信號經過濾波器的濾波作用後直接接入金升陽TM係列信號調理模塊進行信號隔離放大變換,變換換成工業需要的標準信號,如4-20mA、0-20mA、 l-5V、0-5V等標準直流信號,供給智能儀表顯示或者直接供給現場PLC或DCS係統使用。如果原邊電流Ip發生變化,則Ip產生的磁通發生變化,則在霍爾元件的兩表麵產生電勢差,此電勢差經過運放的放大作用,直接控製Is補償電流的大小,此補償電流恰好與被測電流的方向相反,從而補償了原來的磁場,使得霍爾器件處於零磁通的狀態中。所以Is的電流可以真實地反映出原邊Ip的電流的變化,反應速度快。
圖1:閉環霍爾電流變送器
閉環式霍爾電壓變送器與閉環式霍爾電流變送器的原理相似,需要從母線上引入一電流,串聯一電阻是必要的,此電阻的功率、naiyaxumanzuyaoqiu,shenzhixuyaojiasanreqi,laijianxiaocigonglvdianzudewenshengyijianxiaoyinwendushangshengerdailaidewenpiaowenti,bingqiecidianzudejingdubixubaozheng,fouzehuiyinruceliangwucha,yibanxuyao10mA左右的原邊電流。
圖2:閉環霍爾電壓變送器
三、TM係列信號調理模塊的應用
針對霍爾傳感器的mV級輸入信號的調製設計,廣州金升陽科技有限公司專門推出了TM_P係列的解決方案。該係列產品具有以下特點:

● 三隔離(輸入、輸出、電源相互隔離)
● 輸入信號:0~10/20/30/50/75/100mV;
● 輸出信號:0/4~20 mA ,0~5V/10V
● 高精度等級(0.1% F.S.)
● 高精度等級(0.1% F.S.)
● 高線性度(0.1% F.S.)
● 電源具有防反接保護
● 電源具有防反接保護
● 極低溫漂(50PPM/℃)
● 工業級(工作溫度範圍: -25℃~71℃)
● 高隔離電壓(2.5KVAC)
產品內部自帶隔離電源,無需外部DC/DC隔離電源,但是需要獨立的輸入電源供電,產品的供電端與信號輸入端、信號輸出端三端隔離,具有很低的零點偏置,精度為0.1%FS,高線性度,精度為0.1%FS;采用小體積封裝(31.80mm*20.30mm*9.50mm)以應對越來越苛刻的占板PCB要求;采用獨特的電磁隔離技術以應對光耦隔離技術的長久運行而帶來的光衰而造成精度失真的問題;采用雙列直插的引腳排布方式,以應對振動強烈場合,增加焊接的可靠性;可以為客戶的實際量程定製相應的輸入輸出量程範圍,可以提供常規的24V、15V、12V、5V等多種電源輸入的產品。
小結
高精度的采樣技術是保證係統設計安全運行的保證,信號調理模塊的使用可以大大縮短前端采樣信號電路的設計與調試時間。
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