พื้นฐานของเซ็นเซอร์ปัจจุบัน

เซ็นเซอร์ปัจจุบันเป็นแบบเปิดหรือปิดวง เซ็นเซอร์กระแสลูปเปิดทำการวัดกระแส AC และ DC และให้การแยกไฟฟ้าระหว่างวงจรที่ถูกวัดและเอาท์พุทของเซ็นเซอร์ (กระแสหลักถูกวัดโดยไม่ต้องสัมผัสกับไฟฟ้ากับวงจรหลักที่ให้การแยกกระแสไฟฟ้า) ปัจจุบันเซ็นเซอร์แบบ open-loop นั้นมีราคาไม่แพงกว่าลูกพี่ลูกน้องแบบปิดโดยทั่วไปมักนิยมใช้ในวงจรที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เนื่องจากมีความต้องการพลังงานต่ำและมีขนาดเล็ก

เซ็นเซอร์วงปิดวัดกระแส AC และ DC และให้การแยกทางไฟฟ้า พวกมันให้การตอบสนองที่รวดเร็ว, ลิเนียริตี้สูงและการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิต่ำ เอาต์พุตปัจจุบันของเซ็นเซอร์วงปิดค่อนข้างภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า เซ็นเซอร์ Closed-Loop บางครั้งเรียกว่าเซ็นเซอร์ 'Zero-Flux' เนื่องจากเซ็นเซอร์ Hall-Effect นั้นป้อนกระแสไฟฟ้าที่ตรงกันข้ามลงในขดลวดทุติยภูมิซึ่งพันบนแกนแม่เหล็กเพื่อให้ฟลักซ์ที่ผลิตในแกนแม่เหล็กเป็นกระแสหลัก เซ็นเซอร์แบบวงปิดมักจะเป็นเซ็นเซอร์ของตัวเลือกเมื่อจำเป็นต้องมีความแม่นยำสูง

ตอนนี้ลองมาดูทั้งสองประเภทอย่างใกล้ชิดเริ่มต้นด้วยเซ็นเซอร์วงเปิด

เซ็นเซอร์กระแสลูปเปิดประกอบด้วยเซ็นเซอร์ฮอลล์ที่ติดตั้งในช่องว่างอากาศของแกนแม่เหล็ก (รูปที่ 1) ตัวนำผลิตสนามแม่เหล็กเทียบได้กับกระแส สนามแม่เหล็กนั้นมีความเข้มข้นโดยแกนกลางและวัดโดยเซ็นเซอร์ฮอลล์ สัญญาณจากเครื่องกำเนิดฮอลล์อยู่ในระดับต่ำดังนั้นจึงมีการขยายและเป็นสัญญาณที่มีการขยายที่จะกลายเป็นเอาท์พุทของเซ็นเซอร์ โดยปกติแล้วเซ็นเซอร์แบบลูปเปิดจะมีวงจรที่ให้การชดเชยอุณหภูมิและปรับแรงดันไฟฟ้าออกในระดับสูง ในขณะที่พวกเขามีข้อได้เปรียบด้านราคาที่แน่นอนมากกว่าคู่หูแบบปิดข้อเสียของพวกเขาคือพวกเขามีแนวโน้มที่จะมีความอิ่มตัวและอุณหภูมิลดลง สามารถลดการดริฟท์ได้บ้างโดยการฉีดสัมประสิทธิ์เชิงบวกในกระแสควบคุมเพื่อลดความไวในการลอยเหนืออุณหภูมิ

รูปที่ 1: ภาพประกอบของหลักการพื้นฐานและโครงสร้างของเซ็นเซอร์กระแสลูปเปิด Hall-Effect (ความอนุเคราะห์จาก Honeywell)

ดูรูปที่ 1 หากไดรฟ์ปัจจุบันในระบบ open loop ถูกควบคุมโดยใช้แหล่งจ่ายกระแสคงที่และขยายแรงดันไฟฟ้าฮอลล์ดิฟเฟอเรนเชียลให้แรงดันเอาท์พุทที่เป็นสัดส่วนกับกระแสหลักเท่านั้น

ตัวอย่างหนึ่งคือตัวแปลงสัญญาณกระแสฮอลล์เปิด - ปิดบนพื้นผิวฮอลล์ซีรีย์ HMS ซีรี่ส์โดย LEM (รูปที่ 2) เซ็นเซอร์มีคุณสมบัติแยกกระแสไฟฟ้าระหว่างวงจรปฐมภูมิและทุติยภูมิ การทดสอบแรงดันแยก 4300 V การใช้พลังงานต่ำ; 12 มม., โปรไฟล์ต่ำมาก; แหล่งจ่ายไฟเดียว +5 V; และชดเชยและกำไรคงที่

รูปที่ 2: HMS ซีรี่ส์ Open Loop Hall-Effect Transducer (ความอนุเคราะห์จาก LEM)

ส่วนใหญ่ใช้ในงานอุตสาหกรรมสำหรับไดรฟ์ความเร็วตัวแปร AC, ตัวแปลงแบบคงที่สำหรับไดรฟ์มอเตอร์ DC, แอพพลิเคชั่นที่ให้มากับแบตเตอรี่, อุปกรณ์จ่ายพลังงานแบบต่อเนื่องและแบบสวิตช์และอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับงานเชื่อม

อีกตัวอย่างหนึ่งคือ CSLW ซีรี่ส์ขนาดเล็กของเซ็นเซอร์กระแสไฟสายวน (รูปที่ 3) ของ Honeywell ชุดประกอบด้วย SS490series ของขนาดเล็ก ratiometric เซ็นเซอร์เชิงเส้น Hall-Effect และองค์ประกอบการตรวจจับถูกห่อหุ้มอยู่ในบรรจุภัณฑ์พลาสติก PCB ติดตั้งได้ แอสเซมบลีของเซ็นเซอร์ปัจจุบันประกอบด้วยเซ็นเซอร์ตัวสะสมฟลักซ์ตัวเรือนและขดลวด

รูปที่ 3: Honeywell CSLW ซีรีย์เซ็นเซอร์ขนาดเล็กแบบเปิดใช้สายวนรอบ Honeywell (ความอนุเคราะห์จาก Honeywell)

ในกรณีนี้การออกแบบแบบมีสายและวงเปิดมีหลายรอบเพื่อเพิ่มความไว คุณสมบัติที่โดดเด่นอื่น ๆ ได้แก่ การตรวจจับกระแส AC หรือ DC, เอาท์พุท ratiometric เชิงเส้น, การจมหรือการส่งออกในปัจจุบันสำหรับความยืดหยุ่นในการเชื่อม, การสูญเสียการแทรกต่ำ, เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว, ขนาดกะทัดรัดและการตรวจจับที่แม่นยำ การใช้งานรวมถึงหุ่นยนต์ไดรฟ์ความเร็วตัวแปรการควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรมการควบคุมมอเตอร์ในเครื่องใช้ไฟฟ้า HVAC การป้องกันกระแสเกินและการตรวจสอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน

ตอบสนองรวดเร็วและแม่นยำสูง

เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์วงปิดวงปิดจะวัดกระแส AC และ DC และให้การแยกทางไฟฟ้าการตอบสนองที่รวดเร็วความเป็นเชิงเส้นสูงและการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิต่ำ ผลผลิตปัจจุบันของพวกเขาคือภูมิคุ้มกันที่น่าประทับใจกับเสียงไฟฟ้า มีชื่อเสียงในเรื่องความแม่นยำสูงประกอบด้วยเครื่องกำเนิด Hall ซึ่งติดตั้งในช่องว่างอากาศของแกนแม่เหล็กขดลวดรอบแกนกลางและแอมป์ปัจจุบัน ตัวนำตัวนำกระแสไฟฟ้าที่วางผ่านรูรับแสงของเซ็นเซอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กที่สอดคล้องกับกระแสไฟฟ้า ฟิลด์นี้มีความเข้มข้นของแกนกลางและรับรู้โดยเครื่องกำเนิดฮอลล์ เครื่องกำเนิดฮอลล์เชื่อมต่อกับอินพุตของแอมป์ปัจจุบันซึ่งขับคอยล์ กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดสร้างสนามตรงข้ามที่ได้จากกระแสผ่านรูรับแสง

เอาท์พุทของเซ็นเซอร์นี้เป็นสัดส่วนกับทั้งกระแสรูรับแสงและจำนวนรอบของขดลวด หากกระแสหลักสุทธิผ่านรูรับแสงทรานสดิวเซอร์ปัจจุบันคือ I จำนวนรอบในการพันขดลวดชดเชยคือ N และกระแสในขดลวดชดเชยคือ i จากนั้นที่สภาวะฟลักซ์ศูนย์ I = Ni

กระแสไฟขาออกของเซ็นเซอร์วงปิดถูกแปลงเป็นรูปแรงดันไฟฟ้าโดยเชื่อมต่อตัวต้านทานกับเอาต์พุตของเซ็นเซอร์และกราวด์ การเลือกค่าตัวต้านทานสามารถทำให้สเกลของเอาต์พุต

ตัวอย่างของทรานสดิวเซอร์ปัจจุบันที่มีความแม่นยำยอดเยี่ยมความเป็นเส้นตรงที่ดีและการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิต่ำมากคือ LTS 25-NP จาก LEM (รูปที่ 4) อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นลูปปิด (ชดเชย) เครื่องส่งสัญญาณกระแสหลายช่วงโดยใช้เอฟเฟกต์ฮอลล์ คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่ :

·แหล่งจ่ายแรงดัน Unipolar

·กล่องพลาสติกแบบแยกได้รับการยอมรับตามมาตรฐาน UL 94-V0

·การออกแบบที่กะทัดรัดสำหรับการติดตั้ง PCB

·ความต้านทานการวัดแบบรวม

·ขยายช่วงการวัด

รูปที่ 4: เซ็นเซอร์ปัจจุบันวงปิด LEM LTS 25-NP (ความอนุเคราะห์จาก LEM)

แอปพลิเคชันสำหรับอุปกรณ์ส่วนใหญ่อยู่ในโดเมนอุตสาหกรรมและรวมถึงไดรฟ์ความเร็วตัวแปร AC และไดรฟ์เซอร์โวมอเตอร์, ตัวแปลงแบบคงที่สำหรับไดรฟ์มอเตอร์ DC, แอปพลิเคชันที่ให้มาด้วยแบตเตอรี่

สรุป

ในขณะที่เซ็นเซอร์ทั้งสองประเภทสามารถประหยัดได้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอพพลิเคชั่นเซ็นเซอร์แบบลูปเปิดให้ประโยชน์ด้านต้นทุนที่ดีที่สุดในช่วงกระแสสูง (มากกว่า 100 A) พวกเขายังมีขนาดเล็กที่สุดและน้ำหนัก พวกเขารักษาการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องไม่ว่ากระแสสัมผัส ความได้เปรียบด้านราคาของเซ็นเซอร์แบบเปิดสามารถรับรู้ได้เฉพาะการใช้งานที่สามารถจำกัดความแปรผันของอุณหภูมิได้

ในทางกลับกันเซ็นเซอร์ปัจจุบันแบบวงปิดเหมาะสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมซึ่งพบได้ทั่วไป เซ็นเซอร์เหล่านี้มีความแม่นยำสูงสุดที่อุณหภูมิแวดล้อมและอุณหภูมิสูง พวกเขาเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังและผลผลิตของพวกเขาจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดติดต่อเราที่ sales@xfullstar.com