أساسيات مجسات التيار

أجهزة الاستشعار الحالية إما حلقة مفتوحة أو مغلقة. تقيس مجسات التيار المفتوح حلقة التيارات AC و DC وتوفر عزلًا كهربائيًا بين الدائرة التي يتم قياسها وإخراج المستشعر (يتم قياس التيار الرئيسي دون تلامس كهربائي مع الدائرة الأولية ، مما يوفر عزلًا كلفانيًا). أقل تكلفة من أبناء العمومة في حلقة مغلقة ، ويفضل عموما مجسات مفتوحة حلقة عموما في الدوائر التي تعمل بالبطارية نظرا لمتطلبات الطاقة المنخفضة التشغيل وميزات البصمة الصغيرة.

أجهزة استشعار الحلقة المغلقة تقيس تيارات التيار المتردد والتيار المستمر وتوفر العزل الكهربائي. أنها توفر استجابة سريعة ، الخطية العالية ، وانخفاض درجة الحرارة الانجراف. الإخراج الحالي من أجهزة الاستشعار حلقة مغلقة نسبيا المناعي للضوضاء الكهربائية. يُطلق على مستشعر الحلقة المغلقة أحيانًا مستشعر "Zero-Flux" لأن مستشعر Hall-Effect يغذي تيارًا معاكسًا في لفائف ثانوية ، مما يؤدي إلى الجرح على جوهر مغنطيسي ليسدد التدفق الذي ينتج في التيار المغناطيسي عن طريق التيار الأساسي. غالبًا ما تكون مستشعرات الحلقة المغلقة هي المستشعر المفضل عندما تكون الدقة العالية ضرورية.

دعونا الآن نلقي نظرة فاحصة على كلا النوعين ، بدءا من أجهزة استشعار حلقة مفتوحة.

تتكون مجسات التيار الحلقي المفتوح من مستشعر هول مثبت في فجوة الهواء في قلب مغناطيسي (الشكل 1). ينتج الموصل مجالًا مغناطيسيًا مشابهًا للتيار. يتركز المجال المغنطيسي بواسطة القلب ويقاسه مستشعر هول. تكون الإشارة الصادرة من مولد Hall منخفضة ، وبالتالي يتم تضخيمها ، وهذه هي الإشارة المضخمة التي تصبح ناتج المستشعر. تحتوي مستشعرات الحلقة المفتوحة عادة على دوائر توفر تعويضًا عن درجات الحرارة ومعايرة خرج الجهد العالي المستوى. في حين أن لديهم ميزة سعرية واضحة مقارنة بنظرائهم في الحلقة المغلقة ، فإن الجانب السلبي لديهم هو أنهم يمكن أن يكونوا عرضة للتشبع وانجراف درجة الحرارة. ومع ذلك ، يمكن تقليل الانجراف إلى حد ما عن طريق حقن معامل إيجابي في تيار التحكم لتقليل الانجراف في الحساسية على درجة الحرارة.

الشكل 1: رسم توضيحي للمبدأ الأساسي وهيكل مستشعر تيار حلقة مفتوحة مفتوح التأثير. (بإذن من هانيويل).

إذا نظرنا إلى الشكل 1 ، إذا تم التحكم في تيار القيادة في نظام حلقة مفتوحة باستخدام مصدر تيار ثابت وتضخيم جهد القاعة التفاضلية ، يمكن الحصول على الجهد الناتج المتناسب مع التيار الأساسي فقط بواسطة دائرة الإلكترونيات.

أحد الأمثلة على ذلك هو محول التيار المتردد على سطح HMS من سلسلة HMS المفتوحة على سطح الدائرة بواسطة LEM (الشكل 2). يتميز المستشعر بعزل كلفاني بين الدائرة الأولية والثانوية ؛ 4300 فولت اختبار العزلة الجهد. انخفاض استهلاك الطاقة. 12 ملم ، منخفض للغاية ؛ واحد امدادات الطاقة +5 فولت ؛ والإزاحة الثابتة والكسب.

الشكل 2: HMS سلسلة حلقة مفتوحة قاعة تأثير محول. (بإذن من LEM).

تُستخدم بشكل أساسي في التطبيقات الصناعية لمحركات AC ذات السرعة المتغيرة ، والمحولات الثابتة لمحركات المحركات ذات التيار المستمر ، والتطبيقات التي توفرها البطارية ، وإمدادات الطاقة غير المنقطعة والمتبادلة ، وإمدادات الطاقة لتطبيقات اللحام.

مثال آخر هو مجسات التيار المفتوح المصغرة ذات الحلقة المفتوحة CSLW من سلسلة هانيويل (الشكل 3). تشتمل السلسلة على SS490series من مجسات قياس التأثير الخطي المصغرة ذات الأبعاد البسيطة ، ويتم تغليف عنصر الاستشعار في حزمة بلاستيكية محمولة على PCB. تتكون مجموعة المستشعر الحالي من المستشعر ، وجمع التدفق ، والإسكان ، ولفائف الأسلاك.

الشكل 3: هانيويل CSLW سلسلة مصغرة سلكية مفتوحة حلقة الاستشعار الحالية. (بإذن من هانيويل).

في هذه الحالة ، يحتوي التصميم السلكي ذو الحلقة المفتوحة على عدة أدوار لزيادة الحساسية. تشمل الميزات البارزة الأخرى استشعار التيار المتردد أو التيار المتردد ، والإخراج المقياس الخطي ، وإخراج الغرق أو تحديد مصادر التيار من أجل مرونة الوصلة ، وفقدان الإدخال المنخفض ، وزمن الاستجابة السريع ، والحجم الصغير ، والاستشعار الدقيق والمنخفض التكلفة. وتشمل التطبيقات الروبوتات ، ومحركات السرعة المتغيرة ، والتحكم في العمليات الصناعية ، والتحكم في المحركات في الأجهزة ، والتكييف ، وحماية التيار الزائد والمراقبة الحالية للدوائر الإلكترونية.

استجابة سريعة وعالية الدقة

بالمقارنة مع أجهزة الحلقة المفتوحة ، فإن أجهزة استشعار الحلقة المغلقة تقيس تيارات التيار المتردد والتيار المستمر وتوفر العزل الكهربائي ، والاستجابة السريعة ، والخطية العالية ، والانحراف في درجات الحرارة المنخفضة. ناتجهم الحالي محصن بشكل مثير للضوضاء الكهربائية. وهي معروفة بالدقة العالية ، وهي تتألف من مولد Hall مثبت في فجوة الهواء في لب مغناطيسي ، وملف حول النواة ، ومكبر للصوت الحالي. ينتج الموصل الحامل الحالي الموصول عبر فتحة المستشعر مجالًا مغناطيسيًا يتناسب مع التيار. ويتركز هذا الحقل من قبل جوهر واستشعر من قبل مولد هول. يتم توصيل مولد Hall إلى مدخلات مكبر الصوت الحالي ، الذي يحرك الملف. ينتج التيار من خلال الملف مجالًا معاكسًا ، يتم توفيره بواسطة التيار من خلال الفتحة.

يتناسب خرج هذا المستشعر مع كل من فتحة الفتحة وعدد مرات دوران الملف. إذا كان صافي التيار الأساسي من خلال فتحة محول التيار الحالي هو I ، فإن عدد المنعطفات في لف التعويض هو N ، والتيار في لف التعويض هو i ، ثم عند شرط التدفق الصفري I = Ni.

يتم تحويل تيار الخرج لمستشعر الحلقة المغلقة إلى شكل جهد عن طريق توصيل المقاوم بمخرج المستشعر والأرض. اختيار قيمة المقاوم يمكن أن يؤدي إلى توسيع نطاق الإخراج.

مثال على محول الطاقة الحالي بدقة ممتازة ، خطي جيد ، ودرجة حرارة منخفضة للغاية الانجراف هو LTS 25-NP من LEM (الشكل 4). الجهاز عبارة عن محول تيار متعدد الأطوار (تعويض) ذو حلقة مغلقة باستخدام تأثير القاعة. وتشمل الميزات الرئيسية:

امدادات التيار الكهربائي أحادي القطب

· علبة بلاستيكية معزولة معترف بها طبقًا لـ UL 94-V0

تصميم مضغوط لتصاعد ثنائي الفينيل متعدد الكلور

إدراج قياس المقاومة

تمديد نطاق القياس.

الشكل 4: مستشعر التيار المستمر LEM LTS 25-NP. (بإذن من LEM).

توجد تطبيقات الجهاز في المقام الأول في المجال الصناعي وتشمل محركات AC متغيرة السرعة ومحركات سيرفو ومحولات ثابتة لمحركات التيار المستمر والتطبيقات التي توفرها البطارية وإمدادات الطاقة غير المنقطعة وإمدادات الطاقة بتبديل الوضع وإمدادات الطاقة لتطبيقات اللحام.

ملخص

بينما يمكن أن يكون كلا النوعين من المستشعرات اقتصادية وفقًا لمتطلبات التطبيق ، توفر مستشعرات الحلقة المفتوحة أفضل ميزة تكلفة في النطاقات الحالية المرتفعة (أكثر من 100 ألف). كما أنها أصغر حجم ووزن. إنها تحافظ على استهلاك ثابت للطاقة ، بغض النظر عن التيار المستشعر. قد لا تتحقق ميزة سعر المستشعرات المفتوحة إلا للتطبيقات التي يمكن فيها تقييد التغير في درجة الحرارة.

من ناحية أخرى ، تعد مجسات التيار المغلقة الحلقة أكثر ملاءمة للتطبيقات التجارية والصناعية ، حيث توجد عادةً. تتمتع هذه المستشعرات بأعلى دقة في درجات الحرارة المحيطة والعالية. إنها مثالية للبيئات الصاخبة ويتم تحويل ناتجها بسهولة إلى الجهد.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على sales@xfullstar.com