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LEM电流传感器的基本工作原理和特性

2022/4/26 12:21:31 点击:

    莱姆电流传感器是LEM公司推出的产品,有多种系列产品问世,在工业控制中获得广泛应用。

     它的原理是基于霍尔效应,是模块化的有源电流传感器,它把普通互感器与霍尔元件、电子线路有机地结合起来,充分发挥了普通互感测量范围宽的长处和电子线路反应速度快的优势,同时,其传感器电路由于与被测电路是隔离的,因此,LEM电流传感器的接入对被测电路的影响可以降到以至于完全可以忽略不计。LEM电流传感器可对直流、交流及脉动电流进行测量[1]。图1是LEM电流传感器原理图。

LEM电流传感器有多种系列产品,每种都有不同的用途和特点,从检测电流的类型看有直流与交流,大电流与微小电流;从反馈形式看有开环和闭环;闭环根据不同的用途又有多种反馈形式,用户可以按自己的需求加以选择。图1是电流闭环的形式之一,笔者仅以此类型的传感器使用经验与读者共同分享。在图1中,Ip是被测导体电流,可以理解Ip为流经原边导体的电流(类似于变压器原、副边,但它是磁场直接耦合的),在一个磁回路中有一定的间隙放置半导体霍尔器件,当Ip的大小发生变化时,霍尔电流Ic也发生变化,霍尔电压也随之发生变化,将此电压变化通过放大器放大输出,输出的电压大小反应了被测电流的大小。为了更稳定、更地测量原端Ip的大小,在磁环上绕有补


  偿绕组,它与输出之间形成霍尔负反馈的闭环形式,其中Is称之为补偿电流,其大小、相位反应被测电流Ip的大小、相位,这个电流通过一个标准电阻Rm产生压降以电压Vm的形式输出。这种闭环电流传感器的特点表现在:测量电压范围宽,反应速度快;具有很低的温度漂移;被测器件与测量回路完全隔离;在全程测量范围内可获得极优良的线性度和精度。
  2电流传感器在线性功率放大器中应用
  线性功率放大器广泛地应用在许多工业场

  合中,比如一个可程控的恒流源电路、电机驱动器等,在应用中都需要采用间接的手段来检测输出回路的电流,而且要求与被测器件之间实现完全的电气隔离。LEM电流传感器恰巧满足这种应用。

2.1放大器与电流传感器组成的全闭环系统功率放大器有一定的电流驱动能力和带宽,它可以驱动任何类型的阻性和感性负载,比如较大直流照明系统、电机驱动、恒流源负载等。图2是由线性功率放大器和电流传感器构成的带电流反馈的系统框图。


  在上图中,线性功率放大器给一个感性负载提供驱动电流,这个负载可以当作电机线圈或类似的感性负载或者阻性负载(当L0不存在时)来看待,相当于一个电感和电阻的串联。R6是主回路的电流采样电阻,它与Rf组成放大器的电流负反馈以稳定负载电流,R3作为电压负反馈以稳定输出电压,R4作为功率放大器内环的极限电流限制。当信号源(或者控制器的DA输出)Ui给定一个输入时,在负载回路会产生相对应的电流输出,这个电流的大小就由电流传感器来检测。当电流传感器采用单以+5V电源供电时,U0输出的值会在0~5V之间变化,检测的电流波形只会产生在、第二象限。为了使其与给定信号的相位和检测信号的相位有直接的对应关系,使检测到的电流波形能真实地反应回路中负载电流。