中心議題：

• 銻化銦電流傳感器的結構和工作原理
• InSb-In薄膜磁阻元件在信號處理電路中的接法與作用
• 電流傳感器在工業現場的應用並得出結論

解決方案：

• 靜態電壓設置為2 V，減少阻容耦合中的信號損失
• 采用銻化銦電流傳感器保護馬達
• 采用單片機AT89S52，產生延時

引言
傳感器技術

、通信技術和計算機技術已成為現代信息技術的三大支柱。傳感器是信息采集器件，係統感知、獲取和檢測信息的窗口。采用InSb-In共晶體薄膜磁阻元件製成電流傳感器是通過同時改變兩個InSb-In磁阻元件阻值的途徑來實現的，通過感應電流的大小來達到對工作中馬達的控製。

銻化銦電流傳感器的結構和工作原理
用銻化銦-銦共晶體薄膜磁阻元件製成MRCS的感應磁頭(圖1)主要由導線、絕緣基片
、InSb-In磁阻元件MR1和MR2
、永磁體
、5個引腳等組成
，另外加上起屏蔽和保護作用的金屬外殼。MR1和MR2是相對放置的一對磁阻元件，其阻值大致相等，導線置於MR1和MR2的對稱軸位置。其等效電路如圖1(b)。

InSb-In磁敏電阻器是該傳感器的核心，它的工作機理基於磁阻效應。根據磁阻效應，其電阻率變化為
式中：B是磁感應強度;ρB和ρ0分別為有磁場和無磁場時InSb-In磁敏電阻器的電阻率;μn為載流子的遷移率。這種InSb-In共晶體薄膜磁敏電阻器的磁阻特性仍遵守InSb單晶的規律，為拋物線形狀的曲線
，可用一元二次三項式表示為
RB/R0=1+αB+βB2 (2)
式中：B是磁感應強度;RB和R0分別為有磁場和無磁場時InSb-In磁敏電阻器的電阻值;α，βshiyuyuanjianyouguandexishu。dangdaoxianyoujiaoliudianliutongguoshi，jiuhuizaitazhouweichanshengyigejiaobiandeluoxuanguancichang，yushijiuhuizaiqizhongjianlianjiedianchanshengyigejiaobiandianyaxinhao，ranhouzaijingguofangdahebijiao，congerdadaoduijiaoliudianliudejiance。

信號處理電路
信號采集電路中的InSb-In薄膜磁阻元件采用三端差分型接法如圖1(b)所示，這種信號采集電路具有輸出信號較大和較強抑製溫漂的能力。信號處理電路采用阻容耦合型差動放大電路
，在圖2中IC1和IC2為兩級差動放大，改變R2

，R7
，R5，R8的阻值可以調整放大倍數。集成運放的靜態電壓由R3和R6來調節
，考慮到通常磁頭內的上
、下兩個磁阻元件不完全平衡，MR1與MR2的阻值會有10%以內的差別，在+5 V的工作電源下
，信號采集的輸出端電壓在2.4～2.6 V。為了減少信號在磁頭與運放之間阻容耦合中的損失

，一般把集成運放靜態電壓設置為低於2.5 V，取2 V比較合適。

電流傳感器在工業現場的應用
benwenyanzhidedianliuchuanganqiyijingzaimadajiankongfangmianhuodeleshijiyingyong。zhongsuozhouzhi
，madayidanbeiyiwaikasiertingzhuan
，dianluzhongliuguotadedianliuhuiyuanyuangaoyuzhengchanggongzuodedianliu

，ermadachangshijiantingzhuandehua
，henrongyibeishaohuai，bendianliuchuanganqijiushiyaoganzhimadatingzhuandedianliu，congerbazhenggegongdianduankai，qidaobaohumadadezuoyong，qijibenyuanlirutu3所示。

圖3中，繼電器的K1和K3為常閉狀態，閉合S1後，馬達開始工作，產生一個工作電流，使電流傳感器的感應磁頭中的MR1和MR2的阻值相應變化，從而產生一個正弦電壓信號;此時的信號往往很弱
，不足以驅動繼電器
，於是經過兩級放大
，變成峰值較大的正弦信號;zaijingguobijiaoqibijiao，shidangtiaojiebijiaoqidemenxiandianya
，lingqishuchuweididianping
，tongguodanpianjidebiancheng，shizhizuihoushuchuweididianping

，cishijidianqiweichichangbizhuangtai
，jimadazhengchanggongzuo。dangmadaturantingzhuan，dianliuyuandayuzhengchanggongzuodedianliu，cishidedianliuxinhaobeiMRCS感應，產生的交變電壓信號經過兩級放大後，產生一個峰值為1.6～2.4 V的正弦信號
，再經過比較器比較，產生一個方波信號，進入單片機，輸出高電平
，驅動繼電器

，讓K1和K2閉合並使得K1和K3開(kai)路(lu)便(bian)使(shi)馬(ma)達(da)斷(duan)電(dian)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)保(bao)護(hu)馬(ma)達(da)的(de)作(zuo)用(yong)。單(dan)片(pian)機(ji)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)一(yi)旦(dan)發(fa)現(xian)有(you)方(fang)波(bo)輸(shu)入(ru)就(jiu)輸(shu)出(chu)高(gao)電(dian)平(ping)，無(wu)方(fang)波(bo)輸(shu)入(ru)時(shi)輸(shu)出(chu)低(di)電(dian)平(ping)，此(ci)外(wai)
，還(hai)可(ke)以(yi)對(dui)單(dan)片(pian)機(ji)編(bian)程(cheng)，產(chan)生(sheng)適(shi)當(dang)延(yan)時(shi)，就(jiu)是(shi)當(dang)馬(ma)達(da)停(ting)轉(zhuan)時(shi)，延(yan)時(shi)一(yi)小(xiao)段(duan)時(shi)間(jian)才(cai)輸(shu)出(chu)高(gao)電(dian)平(ping)，以(yi)防(fang)止(zhi)馬(ma)達(da)假(jia)死(si)。本(ben)實(shi)驗(yan)采(cai)用(yong)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)是(shi)ATMEL公司的AT89S52，其優點是價格便宜

、供貨充足、支持ISP並口編程，使用方便。

結 論
本文實驗用InSb-Ingongjingxingbomocizuyuanjian，jiashangpiancixitongyijifangzhiyuzhongzhouxiandedaoxianzhichengcizuxingdianliuchuanganqi
，shejileyigenengshishuchuxinhaoyoujiaodazengfudexinhaochulidianlu。shiyanjieguobiaoming
，qishuchudianyasuidaicejiaoliudianliudezengjiaerzengda，ruguodaicedianliuzai50 mA～12 A變化時，輸出電壓0.3～3.5 V，信(xin)噪(zao)比(bi)滿(man)足(zu)使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu)，並(bing)且(qie)有(you)很(hen)好(hao)的(de)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)。該(gai)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)已(yi)用(yong)於(yu)馬(ma)達(da)監(jian)控(kong)方(fang)麵(mian)，並(bing)在(zai)食(shi)品(pin)自(zi)動(dong)包(bao)裝(zhuang)機(ji)和(he)彈(dan)簧(huang)機(ji)上(shang)獲(huo)得(de)了(le)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)。