Syarikat Alat Texas Dan Honeywell tawaran Penderia dewan dengan penggunaan kuasa ultra rendah untuk aplikasi padat dengan berkuasa sendiri. Model tersedia untuk menentukan kedudukan tetap objek dan untuk mengukur miliknya pergerakan. Apakah perbezaan antara penderia TI dan Honeywell, dan model yang manakah? akan lebih sesuai dalam satu kes atau yang lain?
Untuk memindahkan ke gambarajah elektrik Untuk mendapatkan maklumat tentang kedudukan pelbagai elemen bergerak, seperti aci, peredam, penutup dan pemutar motor elektrik, peranti khusus yang dikenali sebagai penderia kedudukan telah dibangunkan pada satu masa. Terdapat penderia berdasarkan prinsip operasi elektromekanikal, kapasitif, induktif, ultrasonik, magnetik atau optik, serta banyak peranti gabungan. Setiap jenis sensor mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu dan mempunyai kawasan aplikasinya sendiri. Dalam dekad kebelakangan ini, senarai jenis penderia kedudukan telah ditambah dengan jenis lain - penderia berdasarkan kesan Hall.
Ciri-ciri tersendiri elektronik moden adalah padat dan menjimatkan. Dan jika penderia Hall tidak pernah mengalami sebarang masalah khas dengan kekompakan, maka sehingga baru-baru ini ia tidak mudah dengan kecekapan: disebabkan oleh kemunculan peranti elektronik yang ekonomik, membolehkan peranti beroperasi selama beberapa tahun dari satu elemen. bateri litium, walaupun penggunaan arus yang kecil bagi penderia Dewan konvensional sudah memberikan sumbangan yang besar kepada jumlah penggunaan tenaga sistem.
Oleh itu dalam Kebelakangan ini pengeluar terkemuka komponen elektronik, termasuk Alat Texas Dan Honeywell, memperkenalkan jenis penderia kedudukan baharu berdasarkan kesan Hall, dicirikan oleh peningkatan kecekapan. Ciri utama litar mikro ini ialah arus penggunaan diri yang sangat rendah, yang, bersama-sama dengan saiz padat dan kepekaan yang tinggi menjadikannya sesuai untuk aplikasi berkuasa bateri padat, mis. penderia tanpa wayar sistem keselamatan, peranti Internet of things dan sistem lain.
Ciri penderia Dewan diskret kuasa rendah
Terdapat penderia Hall linear dan diskret (Rajah 1). Isyarat keluaran penderia linear adalah berkadar dengan magnitud aruhan magnetik. Bidang utama aplikasi untuk peranti tersebut ialah meter kekuatan medan magnet, penderia arus terus dan ulang alik (Rajah 2), potensiometer bukan sentuhan, penderia sudut putaran dan aplikasi lain yang berfungsi dengan isyarat berterusan. Sebagai tambahan kepada penguat dan litar pampasan suhu, litar mikro, bergantung pada pengkhususan mereka, mungkin mengandungi banyak komponen lain, contohnya, ADC, pembanding penggera untuk mengaktifkan mikropengawal pusat, pengawal antara muka pemindahan data yang popular (USART, I 2 C, SPI dan lain-lain), dan juga memori tidak meruap untuk menyimpan tetapan.
Bila nilai mutlak aruhan medan magnet tidak penting, tetapi penting untuk menentukan hanya kehadiran atau ketiadaan medan magnet - gunakan penderia Hall dengan keluaran diskret. IC ini biasanya menyepadukan satu atau lebih pembanding histerisis yang membandingkan voltan keluaran penguat pembezaan kepada tahap ambang. Skop penggunaan penderia Dewan diskret adalah pelbagai aplikasi automatik: sensor buka pintu, meter frekuensi, penyegerak, sistem pencucuhan automotif, pengawal elemen bergerak (injap, pintu pagar, penutup, dll.), sistem keselamatan, peranti kawalan motor elektrik dan lain-lain lagi.
Contoh klasik penggunaan penderia Dewan diskret ialah motor elektrik yang digunakan dalam kelengkapan komputer(Rajah 3). Sensor Hall yang terletak pada papan motor mengukur kekuatan medan magnet yang dicipta oleh magnet kekal pemutar, menghasilkan isyarat nadi dengan tahap logik, frekuensi yang berkadar dengan kelajuan putaran, yang membolehkan anda menilai kedua-dua kesihatan dan prestasi kipas.
secara relatifnya kawasan baru aplikasi penderia Dewan diskret ialah peranti pemantauan jarak jauh, di mana mereka secara beransur-ansur menggantikan sesentuh elektromekanikal tertutup (suis buluh) yang digunakan secara tradisional dalam aplikasi ini. Contohnya, menggunakan penderia Hall bersama dengan pecutan tiga paksi dalam penderia pintu wayarles DMS-100, dihasilkan oleh syarikat Pandora(Rajah 4), membolehkan anda mengenali kesan, putaran dan keadaan (terbuka/tertutup) pintu, palka, penutup batang, batang, treler. Sejak sensor DMS-100 menggunakan antara muka wayarles penghantaran data dan dikuasakan oleh bateri, ia boleh diletakkan dengan mudah dan cepat di tempat yang sukar dicapai.
Kelebihan utama penderia Hall berbanding suis buluh ialah kebolehpercayaan yang tinggi, kekompakan dan peningkatan kepekaan. Di samping itu, elemen pengukur boleh menentukan bukan sahaja magnitud, tetapi juga kekutuban medan magnet, termasuk menggunakan beberapa koordinat. Semua kelebihan ini membolehkan penderia Hall diletakkan sebagai asas elemen yang menjanjikan.
Dalam kes di mana pemantauan berterusan objek tidak diperlukan (contohnya, untuk sistem keselamatan), penggunaan kuasa penderia Hall boleh dikurangkan dengan beralih kepada operasi sekejap. Sebagai contoh, apabila memantau pintu atau tingkap, tidak perlu sentiasa menentukan keadaan mereka, cukup untuk melakukan ini beberapa kali sesaat, kerana kelajuan pergerakan mereka agak rendah. Disebabkan fakta bahawa elemen pengukur penderia Hall boleh dikatakan bebas inersia, dan asas elemen moden dicirikan oleh kelajuan tinggi, hanya beberapa puluh mikrosaat sahaja yang cukup untuk mengukur tahap medan magnet tanpa mengorbankan ketepatan. Oleh itu, jika cip sensor menghabiskan sebahagian besar masa dalam mod tidur, di mana penggunaan semasa dikurangkan ke tahap beberapa mikroamp, maka nilai purata arus yang digunakan oleh sensor boleh dikurangkan dengan beberapa pesanan magnitud.
Sebagai contoh, biarkan 100 μs dan arus 5 mA mencukupi untuk menjalankan pengukuran. Jika ukuran diambil 10 kali sesaat dengan selang 100 ms, maka dengan penggunaan semasa dalam mod tidur 5 μA, purata penggunaan semasa I purata akan dikira mengikut formula 1 (Rajah 5):
$$I_(purata)=\frac(T_(1))(T)\times I_(1)+\frac(T_(2))(T)\times I_(2),\qquad(\mathrm(( ))(1)(\mathrm()))$$
di mana T 1 = (t 1 – 0) – tempoh peringkat pengukuran, T 2 = (T – t 1) – tempoh mod tidur, iaitu (0.1/100)∙5000 + (99.9/100)∙5 ≈ 10 µA.
Ini adalah 500 kali kurang daripada arus 5 mA yang akan digunakan oleh litar mikro semasa melakukan pengukuran berterusan. Oleh itu, menggunakan mod terputus-putus adalah cara yang berkesan mengurangkan penggunaan kuasa penderia Hall diskret tanpa menjejaskan fungsinya, menjadikannya ideal untuk pelbagai aplikasi berkuasa bateri padat.
Sensor Hall berkuasa rendah dari Texas Instruments
Pada masa penulisan, rangkaian produk TI termasuk dua model penderia penggunaan ultra-rendah yang saling melengkapi dalam kefungsian. Perbezaan utama daripada peranti yang dicadangkan ialah kaedah menjana isyarat keluaran. Litar mikro DRV5032 mengesan kehadiran medan magnet dengan aruhan di atas nilai ambang, yang, bergantung pada pengubahsuaian, boleh berada dalam julat 3.8...63 mT (Rajah 6), manakala penderia DRV5012 mempunyai fungsi selak , keadaan yang berubah hanya apabila kekutuban medan magnet (Rajah 7). Ini menentukan tujuan praktikal litar mikro: DRV5032 direka, pertama sekali, untuk menentukan kehadiran sebarang objek, contohnya, untuk mengesan pembukaan tingkap atau pintu, dan boleh berfungsi dengan magnet dua kutub konvensional, dan DRV5012 - untuk mengukur pergerakan, sebagai contoh, pemutar motor elektrik , dan lebih tertumpu pada bekerja dengan magnet berbilang kutub.
Gambar rajah blok yang dipermudahkan bagi penderia DRV5032 ditunjukkan dalam Rajah 8, dan ciri teknikalnya diberikan dalam Jadual 1. Cip berintegrasi: penstabil voltan yang menyediakan mod yang diperlukan operasi semua komponen dalam julat luas voltan bekalan, sumber arus terkawal untuk elemen pengukur, pembezaan penguat operasi dengan litar pampasan yang menghapuskan pengaruh suhu dan voltan mengimbangi yang terdapat pada output elemen pengukur, dan mengawal output gerbang logik. daripada komponen luaran Untuk pengendalian peranti yang stabil, hanya kapasitor seramik penyekat dengan kapasiti sekurang-kurangnya 0.1 μF diperlukan, yang menghapuskan proses sementara dalam litar kuasa yang disebabkan oleh sifat berdenyut arus yang digunakan.
Jadual 1. Spesifikasi Cip DRV5032
| Pilihan | Nama | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DRV5032DU | DRV5032FA | DRV5032FB | DRV5032FC | DRV5032FD | DRV5032AJ | DRV5032ZE | |
| Sensitiviti, mT | 3,9 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 9,5 | 63 |
| Jenis sensitiviti kepada medan magnet | Unipolar | bipolar | bipolar | bipolar | Unipolar | bipolar | bipolar |
| Jenis keluaran | Tolak tarik | Tolak tarik | Tolak tarik | Buka longkang | Tolak tarik | Buka longkang | Buka longkang |
| Bilangan keluaran | 1, 2 * | 1 | 1 | 1 | 2 * | 1 | 1 |
| Kekerapan pensampelan, tipikal, Hz | 20 | 20 | 5 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Voltan bekalan, V | 1,65…5,5 | 1,65…5,5 | 1,65…5,5 | 1,65…5,5 | 1,65…5,5 | 1,65..5,5 | 1,65…5,5 |
| 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| Purata penggunaan semasa, taip. ** , µA | 1,3…2,3 | 1,3…2,3 | 0,54…1,06 | 1,3…2,3 | 1,3…2,3 | 1,3…2,3 | 1,3…2,3 |
| 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | |
| 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
| Suhu operasi, °C | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 |
| Bingkai | SOT-23, X2SON | SOT-23, X2SON | SOT-23 | SOT-23 | X2SON | SOT-23, X2SON | SOT-23 |
| * Bergantung pada jenis perumah: SOT-23 – satu output (dicetuskan apabila magnet diorientasikan dengan kutub selatan ke arah sensor); X2SON – dua keluaran (untuk kutub utara dan selatan). ** Dengan voltan bekalan 1.8…5.0 V. |
|||||||
Bergantung pada versi, cip DRV5032 mungkin sensitif kepada kekutuban medan magnet luaran. Dalam versi bipolar voltan keluaran mengambil masa yang rendah tahap logik dengan peningkatan aruhan medan magnet melebihi nilai ambang, tanpa mengira kekutuban (Rajah 6). Ini memudahkan pengeluaran peralatan, kerana dalam kes ini operasi meletakkan kutub magnet dihapuskan. Versi unipolar (dengan akhiran DU dan FD) boleh mempunyai dua output: output OUT1 ditukar kepada keadaan sifar logik apabila magnet diorientasikan dengan kutub utara ke arah peranti, dan OUT2 ditukar ke selatan (Rajah 9). Keupayaan untuk menentukan kekutuban medan magnet memperluaskan fungsi aplikasi akhir, membolehkan anda menentukan bukan sahaja kehadiran objek, tetapi juga orientasinya. Dalam litar mikro dengan akhiran DU, dihasilkan dalam pakej SOT-23 tiga pin, tiada output OUT1, dan mereka hanya boleh menentukan kehadiran magnet yang berorientasikan kepada sensor dengan kutub selatan.
Jenis output juga bergantung pada versi peranti. Keluarga ini mengandungi kedua-dua litar mikro dengan output tolak-tarik, yang memungkinkan untuk menyambungkan output sensor terus ke port mikropengawal tanpa menggunakan perintang tarik-up luaran, dan peranti dengan output jenis "longkang terbuka", yang membolehkan anda menggabungkan output beberapa penderia menggunakan litar pendawaian ATAU. Selain itu, julat voltan bekalan yang luas 1.65...5.5 V membenarkan penggunaan litar mikro DRV5032 dengan siri mikropengawal yang paling popular tanpa menggunakan litar pemadanan tahap isyarat logik tambahan.
Untuk mengukur kekuatan medan magnet luaran, litar mikro DRV5032 memerlukan purata 40 μs. Selain itu, semua versi, kecuali peranti dengan akhiran FB, melakukan 20 ukuran sesaat. Ini membolehkan, dengan penggunaan arus maksimum 2 mA, mengurangkan nilai puratanya kepada tahap 1.3...2.4 μA. Kecekapan yang lebih besar disediakan oleh litar mikro dengan akhiran FB, di mana kekerapan pengukuran dikurangkan kepada 5 Hz, yang membolehkan purata penggunaan arus dibawa ke tahap 0.54...1.6 μA.
Gambar rajah blok litar mikro DRV5012 (Rajah 10) dan ciri teknikalnya (Jadual 2) dalam banyak cara serupa dengan DRV5032. Sebagai tambahan kepada kaedah menjana isyarat keluaran yang dibincangkan di atas, satu lagi ciri tersendiri DRV5012 mampu mengawal kekerapan pengukuran menggunakan pin SEL. Di hadapan Level rendah pada input ini, litar mikro akan mengukur kekuatan medan magnet 20 kali sesaat, dan apabila menetapkan unit logik, kekerapan pengukuran meningkat kepada 2.5 kHz. Ini membolehkan penggunaan peranti ini dalam aplikasi dengan kedua-dua proses yang perlahan dan pantas, serta mengoptimumkan penggunaan kuasa sistem dalam pelbagai mod kerja.
Jadual 2. Ciri teknikal cip DRV5012
| Pilihan | ||
|---|---|---|
| Sensitiviti, mT | 2 | |
| Jenis keluaran | Tolak tarik | |
| Voltan bekalan, V | 1,65…5,5 | |
| Arus maksimum masuk mod aktif, jenis, mA | 2 | |
| Tempoh mod aktif, jenis, µs | 55 | |
| Tempoh pengukuran, biasa, µs | 40 | |
| Suhu operasi, °C | -40…85 | |
| Bingkai | X2SON | |
| Kekerapan pensampelan, tipikal, Hz | 20 | 2500 |
| Purata penggunaan arus pada voltan bekalan 1.8…5.0 V, tipikal, µA | 1,3…2,0 | 142…160 |
Sensor Hall berkuasa rendah dari Honeywell
Rangkaian produk salah satu pengeluar tertua penderia Hall - syarikat itu Honeywell– terdapat juga dua model penderia kedudukan kuasa rendah, hanya berbeza dalam kepekaan.
Gambar rajah blok (Rajah 11), ciri teknikal (Jadual 3) dan prinsip operasi litar mikro SM351 dan SM353 dalam banyak cara serupa dengan litar mikro DRV5032 yang dikeluarkan oleh Texas Instruments yang dibincangkan di atas. Untuk mengurangkan penggunaan kuasa, kuasa dibekalkan kepada nod analog hanya semasa pengukuran, yang bertahan selama 15 µs. Pensuisan kuasa dijalankan menggunakan suis transistor yang dikawal oleh pemasa yang mengandungi penjana jam, kaunter, penyahkod dan lain-lain komponen yang diperlukan. Kekerapan purata ukuran kekuatan medan magnet ialah 10 Hz. Dengan voltan bekalan 1.8 V, mod pengendalian ini dengan nilai arus biasa dalam mod pengukuran kira-kira 1 mA memungkinkan untuk mengurangkan arus purata litar mikro ke tahap tidak melebihi 0.4 μA.
Litar mikro SM351 dan SM353 tidak sensitif terhadap kekutuban medan magnet luaran dan mempunyai output tolak-tarik yang membolehkannya disambungkan kepada mikropengawal tanpa menggunakan perintang tarik-ke atas luaran. Kedua-dua peranti dihasilkan dalam pakej SOT-23 padat dan boleh beroperasi dalam pelbagai voltan bekalan (1.65...5.5 V) dan suhu (-40...85°C), yang membolehkannya digunakan dalam automotif dan elektronik industri bersama-sama dengan kebanyakan pengawal mikro yang paling popular.
Jadual 3. Ciri teknikal penderia Honeywell Hall pada voltan bekalan 1.8 V
| Pilihan | Nama | |
|---|---|---|
| SM351 | SM353 | |
| Jenis keluaran | Tolak tarik | |
| Voltan bekalan, V | 1,65…5,5 | |
| Tempoh mod aktif, jenis, µs | 15 | |
| Suhu operasi, °C | -40…85 | |
| Bingkai | SOT-23 | |
| Kekerapan pensampelan, tipikal, Hz | 10 | |
| Sensitiviti, mT | 0,7 | 1,4 |
| Arus maksimum dalam mod aktif, tipikal, mA | 1 | 0,8 |
| Purata penggunaan semasa, µA | 0,36 | 0,31 |
Tidak seperti produk Texas Instruments, penderia Honeywell memerlukan orientasi medan magnet yang berbeza. Untuk operasi yang betul, magnet luaran mesti diorientasikan dengan kutubnya ke arah permukaan akhir litar mikro (Rajah 12), manakala untuk penderia Texas Instruments susunan magnet ini jatuh ke dalam zon "buta".
Kajian ciri-ciri penderia Hall
Untuk menguji prestasi sebenar penderia kesan Hall berkuasa rendah, kami membandingkan SM351LT dan SM353LT Honeywell dan DRV5032FA dan DRV5032FB Texas Instruments. Peranti ini mempunyai fungsi, perumah dan jenis output yang sama dan berbeza hanya dalam kepekaan, kelajuan tindak balas dan penggunaan kuasa. Dalam menyediakan artikel, satu kajian telah dijalankan ke atas lima sampel litar mikro bagi setiap model.
Gambar rajah dan rupa persediaan pengukur ditunjukkan dalam Rajah 13. Setiap sensor dipasang pada papan roti berasingan yang mengandungi kapasitor seramik C2, direka untuk menghapuskan proses sementara dalam litar kuasa, dan perintang R3, yang membolehkan anda mengawal bentuk arus yang digunakan menggunakan osiloskop. Apabila menjalankan pengukuran yang tidak berkaitan dengan rajah pemasaan pemantauan, perintang R3 ditutup oleh wayar pelompat luaran.
Multimeter PV1 direka untuk mengukur nilai arus purata dalam litar kuasa litar mikro. Ia mengukur penurunan voltan merentasi perintang R1, rintangan yang dipilih supaya pada arus 1 mA beza keupayaan merentasinya adalah sama dengan 200 mV. Ini membolehkan, pada had paling sensitif multimeter 200 mV, untuk mengukur arus dalam julat 0...1 mA dengan resolusi 0.005 μA, yang cukup untuk penyelidikan.
Kapasitor elektrolitik C1 direka untuk menghapuskan kemungkinan penurunan voltan semasa pengukuran disebabkan oleh peningkatan dalam rintangan dalaman bekalan kuasa selepas menambah perintang R1. Elemen R1 dan C1 membentuk penapis laluan rendah dengan pemalar masa 0.2 s, yang jauh lebih lama daripada tempoh pengukuran (15 μs untuk SM351LT dan SM353LT, 40 μs untuk DRV5032FA dan DRV5032FB).
Operasi sensor dikawal menggunakan LED VD1, arusnya dihadkan oleh perintang R2. Untuk menghapuskan pengaruh beban litar mikro pada jumlah arus yang digunakan, LED disambungkan ke kutub positif sumber kuasa dengan wayar berasingan, memintas penapis R1C1.
Litar dikuasakan daripada sumber terkawal arus terus dengan kawalan voltan keluaran. Oleh kerana voltan bekalan diukur sebelum penapis R1C1, nilai sebenar pada pin litar mikro akan kurang dengan jumlah penurunan voltan merentasi perintang R1, yang boleh mencapai 60 mV pada voltan bekalan 5 V. Sejak kajian yang dijalankan adalah anggaran, ini boleh diabaikan, kerana menyambungkan multimeter, memiliki, walaupun tinggi, tetapi masih terbatas rintangan dalaman, terus ke pin kuasa litar mikro akan membawa kepada ralat tambahan dalam pengukuran semasa.
Keputusan pengukuran penggunaan semasa diberikan dalam Jadual 4. Seperti yang dapat dilihat daripada data yang diperolehi, semua sensor yang dikaji mempunyai kebolehulangan parameter yang baik, dan nilai yang diperoleh sepadan dengan nilai tipikal yang dinyatakan dalam dokumentasi teknikal.
Menganalisis pergantungan nilai purata penggunaan semasa pada voltan bekalan (Rajah 14), anda dapat melihat bahawa penggunaan tenaga peranti yang dikeluarkan oleh Texas Instruments kurang bergantung pada parameter ini berbanding sensor Honeywell. Pada masa yang sama, pada voltan bekalan kurang daripada 4 V, litar mikro Honeywell lebih menjimatkan daripada produk Texas Instruments.
Graf yang ditunjukkan dalam Rajah 14 juga jelas menunjukkan kesan kekerapan pengukuran terhadap penggunaan tenaga. Arus yang digunakan oleh litar mikro DRV5032FA dengan frekuensi 20 Hz adalah hampir dua kali ganda arus litar mikro DRV5032FB dengan frekuensi 5 Hz pada keseluruhan julat voltan bekalan. Ia boleh diandaikan bahawa DRV5032FB mempunyai penggunaan kuasa yang paling rendah mungkin untuk teknologi ini, dan seterusnya mengurangkan kekerapan pengukuran kepada sifar tidak lagi akan memberi kesan yang ketara ke atas jumlah arus yang digunakan.
Jadual 4. Keputusan ukuran penggunaan arus pada suhu 27°C
| Nama | Sampel | Voltan bekalan, V | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,8 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,3 | 3,6 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | ||
| SM351LT | 1 | 0,43 | 0,54 | 0,75 | 1,06 | 1,26 | 1,42 | 1,74 | 2,20 | 2,76 | 3,08 |
| 2 | 0,44 | 0,51 | 0,73 | 1,00 | 1,20 | 1,40 | 1,75 | 2,15 | 2,60 | 3,00 | |
| 3 | 0,46 | 0,54 | 0,76 | 1,04 | 1,26 | 1,43 | 1,76 | 2,19 | 2,63 | 3,19 | |
| 4 | 0,45 | 0,50 | 0,74 | 1,05 | 1,25 | 1,52 | 1,81 | 2,18 | 2,68 | 3,15 | |
| 5 | 0,45 | 0,52 | 0,72 | 1,03 | 1,25 | 1,45 | 1,73 | 2,17 | 2,76 | 3,14 | |
| Nilai purata | 0,45 | 0,52 | 0,74 | 1,04 | 1,24 | 1,44 | 1,76 | 2,18 | 2,69 | 3,11 | |
| SM353LT | 1 | 0,39 | 0,45 | 0,65 | 0,92 | 1,09 | 1,28 | 1,60 | 1,99 | 2,47 | 2,81 |
| 2 | 0,39 | 0,43 | 0,65 | 0,90 | 1,08 | 1,27 | 1,53 | 2,00 | 2,38 | 2,84 | |
| 3 | 0,37 | 0,47 | 0,68 | 0,92 | 1,07 | 1,27 | 1,61 | 1,95 | 2,50 | 2,90 | |
| 4 | 0,44 | 0,48 | 0,69 | 0,92 | 1,09 | 1,29 | 1,62 | 1,93 | 2,50 | 2,91 | |
| 5 | 0,40 | 0,47 | 0,67 | 0,93 | 1,12 | 1,32 | 1,60 | 2,01 | 2,41 | 2,93 | |
| Nilai purata | 0,40 | 0,46 | 0,67 | 0,92 | 1,09 | 1,27 | 1,59 | 1,98 | 2,45 | 2,88 | |
| DRV5032FA | 1 | 1,10 | 1,18 | 1,41 | 1,51 | 1,58 | 1,64 | 1,72 | 1,80 | 1,95 | 2,10 |
| 2 | 1,14 | 1,20 | 1,45 | 1,53 | 1,60 | 1,67 | 1,73 | 1,83 | 1,95 | 2,03 | |
| 3 | 1,12 | 1,21 | 1,51 | 1,59 | 1,65 | 1,70 | 1,79 | 1,85 | 2,00 | 2,20 | |
| 4 | 1,11 | 1,23 | 1,46 | 1,54 | 1,59 | 1,64 | 1,73 | 1,80 | 1,90 | 2,06 | |
| 5 | 1,07 | 1,14 | 1,39 | 1,48 | 1,52 | 1,60 | 1,67 | 1,75 | 1,86 | 2,05 | |
| Nilai purata | 1,11 | 1,19 | 1,44 | 1,53 | 1,59 | 1,65 | 1,73 | 1,81 | 1,93 | 2,09 | |
| DRV5032FB | 1 | 0,49 | 0,50 | 0,61 | 0,66 | 0,71 | 0,75 | 0,79 | 0,88 | 1,01 | 1,13 |
| 2 | 0,49 | 0,50 | 0,59 | 0,64 | 0,70 | 0,75 | 0,78 | 0,88 | 1,00 | 1,15 | |
| 3 | 0,50 | 0,53 | 0,62 | 0,66 | 0,71 | 0,76 | 0,83 | 0,90 | 1,02 | 1,16 | |
| 4 | 0,48 | 0,51 | 0,60 | 0,63 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,86 | 1,00 | 1,15 | |
| 5 | 0,49 | 0,52 | 0,61 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,81 | 0,91 | 1,03 | 1,17 | |
| Nilai purata | 0,49 | 0,51 | 0,61 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,89 | 1,00 | 1,15 | |
Bentuk arus yang digunakan oleh litar mikro boleh dilihat dengan mengeluarkan pelompat dan menyambungkan osiloskop kepada perintang R3. Keputusan pengukuran (Rajah 15) mengesahkan bahawa ia mempunyai watak nadi yang jelas dan berbeza dengan beberapa susunan magnitud dalam mod aktif dan tidur.
Satu lagi ciri penting Penderia dewan adalah sensitiviti, yang menentukan ciri aplikasi praktikal, serta keperluan untuk ciri dan lokasi sumber medan magnet. Dokumentasi teknikal untuk litar mikro menunjukkan jumlah induksi pada titik yang sepadan dengan lokasi badan peranti. Walau bagaimanapun, kekuatan medan magnet dipengaruhi dengan ketara oleh jarak, oleh itu, apabila menggunakan magnet sebenar, sensor akan beroperasi pada jarak tertentu, bergantung pada dimensi geometri dan aruhan sisa.
Anda boleh menggunakan dokumentasi TI atau bahan maklumat, khusus untuk penderia Hall. Untuk magnet segi empat tepat kekal, aruhan pada jarak D dari permukaan kutub magnet boleh ditentukan dengan formula 2:
$$\vec(B)=\frac(B_(r))(\pi)\times \left(\arg \tan \left(\frac(WL)(2D\times\sqrt(4D^(2)+ W^(2)+L^(2)))\kanan)-\arg \tan \left(\frac(WL)(2(D+T)\times\sqrt(4(D+T)^(2 )+W^(2)+L^(2)))\kanan)\kanan).\qquad(\mathrm(())(2)(\mathrm()))$$
Dan untuk silinder - mengikut formula 3:
$$\vec(B)=\frac(B_(r))(2)\times \left(\frac(D+T)(\sqrt((0.5C)^(2)+(D+T)^ (2)))-\frac(D)(\sqrt((0.5C)^(2)+D^(2)))\kanan),\qquad(\mathrm(())(3)(\mathrm ()))$$
di mana W ialah lebar, L ialah panjang, T ialah ketebalan, C ialah diameter, Br ialah aruhan magnet (Rajah 16).
Anda juga boleh menggunakan kalkulator dalam talian untuk tujuan ini, tersedia di tapak web Texas Instruments. Kelebihan pilihan terakhir adalah kemungkinan definisi cepat jarak di mana peranti tertentu akan beroperasi. Contohnya, dengan memasukkan parameter magnet kekal pada halaman khusus untuk penderia DRV5032, anda boleh segera menentukan nilai aruhan dalam titik yang betul, dan jarak di mana semua versi litar mikro model ini akan berfungsi (Rajah 17).
Kalkulator inilah yang digunakan untuk menentukan aruhan yang dicipta oleh magnet kekal silinder yang diperbuat daripada bahan N38 8 x 8 mm yang digunakan dalam pengukuran (Rajah 17).
Keputusan mengukur kepekaan sensor diberikan dalam Jadual 5. Menurut data yang diperoleh, apabila menggunakan magnet di atas, sensor Texas Instruments telah dicetuskan pada jarak purata 24 mm, yang sepadan dengan aruhan 3.6 mT, dan dipulihkan keadaan awal pada jarak purata 33...34 mm (pada induksi 1.45...1.48 mT). Semasa penyelidikan, magnet bergerak sepanjang paksi berserenjang dengan satah atas litar mikro dan melalui pusatnya (Rajah 9). Menurut dokumentasi teknikal, ciri sepadan peranti ini hendaklah dalam julat 1.5...4.8 mT (operasi) dan 0.5...3.0 mT (pemulihan) ke atas keseluruhan julat voltan bekalan. Oleh itu, semua sampel litar mikro DRV5032FA dan DRV5032FB memenuhi sepenuhnya ciri yang diisytiharkan.
Dalam kajian penderia Honeywell, magnet telah digerakkan mengikut cadangan pengeluar (Rajah 12). Penderia SM351LT dicetuskan pada jarak magnet-ke-cip purata 36 mm, sepadan dengan aruhan 1.25 mT, dan pulih pada jarak purata 39 mm, bersamaan dengan aruhan 1.0 mT. Menurut dokumentasi teknikal, untuk litar mikro SM351LT, aruhan penggerak hendaklah dalam julat 3...11 G (0.3...1.1 mT), dan aruhan pelepasan hendaklah sekurang-kurangnya 2 G (0.2 mT), dan nilai maksimum nilai ini tidak diseragamkan. Seperti yang dapat dilihat daripada hasil penyelidikan, sensitiviti sebenar sensor SM351LT ternyata lebih rendah sedikit daripada nilai yang dinyatakan dalam dokumentasi teknikal, berbeza dengan litar mikro SM353LT, yang dicetuskan pada induksi purata 1.86 mT (jarak purata 31 mm), iaitu dalam julat yang dibenarkan 6...20 G ( 0.6...2.0 mT).
Kesimpulan
Sistem keselamatan, meter tenaga, peralatan perubatan, peranti Internet of things - ini jauh sekali senarai penuh aplikasi di mana penderia Dewan yang dibincangkan dalam artikel ini boleh digunakan. Ciri-ciri utama Semua peralatan di mana litar mikro ini boleh digunakan adalah padat dan mempunyai keperluan penggunaan tenaga yang ketat, kerana untuk tujuan ini ia dibangunkan.
Walaupun pada hakikatnya peranti yang disemak dihasilkan oleh pengeluar yang berbeza, mengikut ciri-ciri mereka, mereka saling melengkapi, menyediakan platform perkakasan yang komprehensif berdasarkan pemaju yang boleh menyelesaikan banyak masalah praktikal.
Hai semua!
Mungkin patut memperkenalkan diri anda sedikit - Saya seorang jurutera litar biasa yang juga berminat dalam pengaturcaraan dan beberapa bidang elektronik lain: DSP, FPGA, komunikasi radio dan beberapa yang lain. Akhir-akhir ini saya telah tenggelam dalam penerima SDR. Saya pada mulanya ingin menumpukan artikel pertama saya (saya harap bukan yang terakhir) kepada topik yang lebih serius, tetapi bagi kebanyakan orang ia hanya akan menjadi bahan bacaan dan tidak akan berguna. Oleh itu, topik yang dipilih adalah sangat khusus dan digunakan secara eksklusif. Saya juga ingin ambil perhatian bahawa, mungkin, semua artikel dan soalan di dalamnya akan dianggap lebih daripada sisi pereka litar, bukannya pengaturcara atau orang lain. Nah, mari pergi!
Tidak lama dahulu, saya telah ditugaskan untuk mereka bentuk "Sistem untuk memantau bekalan tenaga bangunan kediaman." Pelanggan terlibat dalam pembinaan rumah desa, jadi sebahagian daripada anda mungkin telah melihat peranti saya. Peranti ini mengukur penggunaan semasa pada setiap fasa input dan voltan, pada masa yang sama menghantar data melalui saluran radio sistem yang dipasang « Rumah Pintar"+ tahu cara mematikan penghidup di pintu masuk rumah. Tetapi hari ini kita tidak akan bercakap mengenainya, tetapi mengenai komponennya yang kecil tetapi sangat penting - sensor semasa. Dan seperti yang anda sudah faham dari tajuk artikel, ini akan menjadi penderia semasa "bukan hubungan" daripada syarikat Allegro - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
Anda boleh melihat lembaran data sensor yang akan saya bincangkan. Seperti yang anda mungkin rasa, nombor "100" pada akhir penandaan ialah arus maksimum yang boleh diukur oleh sensor. Saya akan jujur - Saya mempunyai keraguan tentang ini, nampaknya saya terminal tidak akan menahan 200A untuk masa yang lama, walaupun ia agak sesuai untuk mengukur arus masuk. Dalam peranti saya, sensor 100A sentiasa melalui sekurang-kurangnya 35A tanpa sebarang masalah + terdapat puncak penggunaan sehingga 60A.
Gambar 1 - Penampilan penderia ACS758-100(50/200)
Sebelum saya pergi ke bahagian utama artikel, saya cadangkan anda membiasakan diri dengan dua sumber. jika anda mempunyai pengetahuan asas dalam elektronik, mereka akan berlebihan dan berasa bebas untuk melangkau perenggan ini. Saya menasihati orang lain untuk berlari perkembangan umum dan pemahaman:
1) Kesan dewan. Fenomena dan prinsip operasi
2) Sensor arus moden
________________________________________________________________________________________________________________________
Baiklah, mari kita mulakan dengan perkara yang paling penting, iaitu pelabelan. Saya membeli komponen 90% sepanjang masa di www.digikey.com. Komponen tiba di Rusia dalam 5-6 hari, laman web itu mungkin mempunyai segala-galanya, terdapat juga carian dan dokumentasi parametrik yang sangat mudah. Jadi senarai penuh sensor keluarga boleh dilihat di sana atas permintaan " ACS758"Penderia saya dibeli di sana - ACS758LCB-100B.
Semuanya ditandakan di dalam lembaran data, tetapi saya masih akan memberi perhatian kepada detik penting "100V":
1) 100
- ini adalah had pengukuran dalam ampere, iaitu, sensor saya boleh mengukur sehingga 100A;
2) "DALAM" - surat ini patut diberi perhatian khusus; sebaliknya mungkin terdapat surat itu " U". Tolok dengan surat B boleh mengukur arus ulang alik dan, dengan itu, arus terus. Sensor dengan huruf U Hanya boleh mengukur arus terus.
Terdapat juga tanda yang sangat baik mengenai topik ini pada permulaan lembaran data: 
Rajah 2 - Jenis penderia semasa bagi keluarga ACS758
Juga salah satu daripada sebab yang paling penting penggunaan sensor sedemikian telah menjadi - pengasingan galvanik. Pin kuasa 4 dan 5 tidak disambungkan secara elektrik ke pin 1,2,3. DALAM sensor ini komunikasi hanya dalam bentuk medan teraruh.
Satu lagi muncul dalam jadual ini parameter penting- pergantungan voltan keluaran pada arus. Cantik jenis ini sensor ialah mereka mempunyai keluaran voltan, bukan keluaran semasa seperti pengubah arus klasik, yang sangat mudah. Sebagai contoh, output sensor boleh disambungkan terus ke input ADC mikropengawal dan bacaan boleh diambil.
Untuk sensor saya nilai ini ialah 20 mV/A. Ini bermakna apabila arus 1A mengalir melalui terminal 4-5 sensor, voltan pada outputnya akan meningkat sebanyak 20 mV. Saya rasa logiknya jelas.
Perkara seterusnya ialah apakah voltan pada output? Memandangkan makanan itu adalah "manusia", iaitu unipolar, maka apabila mengukur arus ulang alik mesti ada "titik permulaan". Dalam sensor ini, titik rujukan ini ialah 1/2 bekalan (Vcc). Penyelesaian ini sering berlaku dan ia mudah. Apabila arus mengalir dalam satu arah, output akan menjadi " 1/2 Vcc + I*0.02V", dalam separuh kitaran lain, apabila arus mengalir ke arah yang bertentangan, voltan keluaran akan menjadi lebih sempit" 1/2 Vcc - I*0.02V". Pada output kita mendapat sinusoid, di mana "sifar". 1/2Vcc. Jika kita mengukur arus terus, maka pada output kita akan mempunyai " 1/2 Vcc + I*0.02V", kemudian apabila memproses data pada ADC kita hanya menolak komponen malar 1/2 Vcc dan bekerja dengan data benar, iaitu, dengan selebihnya I*0.02V.
Kini tiba masanya untuk menguji secara praktikal apa yang saya nyatakan di atas, atau lebih tepatnya apa yang saya baca dalam lembaran data. Untuk bekerja dengan penderia dan menguji keupayaannya, saya membina "pendirian mini" ini:
Rajah 3 - Kawasan ujian sensor semasa
Pertama sekali, saya memutuskan untuk menggunakan kuasa pada sensor dan mengukur outputnya untuk memastikan ia dianggap "sifar" 1/2 Vcc. Gambar rajah sambungan boleh didapati dalam lembaran data, tetapi saya, hanya ingin berkenalan, tidak membuang masa dan mengukir kapasitor penapis untuk bekalan kuasa + litar penapis laluan rendah RC pada pin Vout. Dalam peranti sebenar, tiada tempat tanpanya! Saya berakhir dengan gambar ini:
Rajah 4 - Hasil pengukuran "sifar".
Apabila kuasa digunakan 5V dari selendang saya STM32VL-Penemuan Saya melihat keputusan ini - 2.38V. Soalan pertama yang timbul: " Mengapa 2.38, dan bukan 2.5 yang diterangkan dalam lembaran data?"Soalan itu hilang hampir serta-merta - saya mengukur bas kuasa semasa penyahpepijatan, dan terdapat 4.76-4.77V. Tetapi intinya ialah makanan akan datang dengan USB, sudah ada 5V, selepas USB terdapat penstabil linear LM7805, dan ini jelas bukan LDO dengan penurunan 40 mV. Di sinilah 250 mV jatuh lebih kurang. Baiklah, ini tidak kritikal, perkara utama ialah mengetahui bahawa "sifar" ialah 2.38V. Pemalar inilah yang akan saya tolak apabila memproses data daripada ADC.
Sekarang mari kita ambil ukuran pertama, buat masa ini hanya menggunakan osiloskop. Saya akan mengukur arus litar pintas bekalan kuasa terkawal saya, ia adalah sama dengan 3.06A. Ammeter terbina dalam menunjukkan ini dan fluks memberikan keputusan yang sama. Baiklah, mari sambungkan output bekalan kuasa ke kaki 4 dan 5 penderia (dalam foto saya mempunyai wayar yang dibuang) dan lihat apa yang berlaku:
Rajah 5 - Ukuran semasa litar pintas BP
Seperti yang kita lihat, voltan adalah Vout meningkat daripada 2.38V kepada 2.44V. Jika kita melihat pergantungan di atas, maka kita sepatutnya mendapat 2.38V + 3.06A*0.02V/A, yang sepadan dengan nilai 2.44V. Hasilnya sepadan dengan jangkaan; pada arus 3A kami menerima peningkatan kepada "sifar" bersamaan dengan 60 mV. Kesimpulan - sensor berfungsi, anda sudah boleh bekerja dengannya menggunakan MK.
Kini anda perlu menyambungkan sensor semasa ke salah satu pin ADC pada mikropengawal STM32F100RBT6. Batu itu sendiri sangat biasa-biasa saja, frekuensi sistem hanya 24 MHz, tetapi sapu tangan ini telah melalui banyak perkara dan telah membuktikan dirinya. Saya mungkin telah memilikinya selama kira-kira 5 tahun sekarang, kerana saya mendapatnya secara percuma pada masa ST diedarkan kiri dan kanan.
Pada mulanya, kerana kebiasaan, saya ingin memasang op-amp dengan pekali selepas sensor. mendapat "1", tetapi melihat gambarajah blok, saya menyedari bahawa dia sudah berdiri di dalam. Satu-satunya perkara yang patut dipertimbangkan ialah apabila arus maksimum kuasa output akan sama dengan bekalan sensor Vcc, iaitu, kira-kira 5V, dan STM boleh mengukur dari 0 hingga 3.3V, jadi dalam kes ini perlu memasang pembahagi voltan perintang, contohnya, 1:1.5 atau 1:2. Arus saya sedikit, jadi saya akan mengabaikan masa ini buat masa ini. Peranti ujian saya kelihatan seperti ini:
Rajah 6 - Memasang "ammeter" kami
Juga, untuk memvisualisasikan hasilnya, saya memasang paparan Cina pada pengawal ILI9341, mujurlah ia terletak di sekeliling, tetapi tangan saya tidak dapat mencapainya. Untuk menulis perpustakaan yang lengkap untuknya, saya menghabiskan beberapa jam dan secawan kopi, mujurlah lembaran data ternyata sangat bermaklumat, yang jarang berlaku untuk kraf anak lelaki Jackie Chan.
Sekarang kita perlu menulis fungsi untuk mengukur Vout menggunakan ADC mikropengawal. Saya tidak akan menjelaskan secara terperinci; sudah ada banyak maklumat dan pelajaran mengenai STM32. Jadi lihat sahaja:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); manakala(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); kembalikan ADC_GetConversionValue(ADC1); )
Seterusnya, untuk mendapatkan hasil pengukuran ADC dalam kod boleh laku badan utama atau gangguan, perkara berikut mesti ditulis:
Data_adc = get_adc_value();
Setelah mengisytiharkan pembolehubah data_adc sebelum ini:
Luar uint16_t data_adc;
Akibatnya, kami mendapat pembolehubah data_adc, yang mengambil nilai dari 0 hingga 4095, kerana ADC dalam STM32 ialah 12 bit. Seterusnya, kita perlu menukar hasil yang diperolehi "dalam burung kakak tua" ke dalam bentuk yang lebih biasa untuk kita, iaitu, ke dalam ampere. Oleh itu, adalah perlu untuk mengira harga bahagian terlebih dahulu. Selepas penstabil pada bas 3.3V, osiloskop saya menunjukkan 3.17V, saya tidak peduli untuk memikirkan apa yang berkaitan dengannya. Oleh itu, membahagikan 3.17V dengan 4095, kita mendapat nilai 0.000774V - ini ialah harga bahagian. Iaitu, setelah menerima hasil daripada ADC, sebagai contoh, 2711, saya hanya mendarabkannya dengan 0.000774V dan mendapat 2.09V.
Dalam tugas kami, voltan hanyalah "pengantara"; kami masih perlu menukarnya kepada ampere. Untuk melakukan ini, kita perlu menolak 2.38V daripada hasilnya, dan membahagikan bakinya dengan 0.02 [V/A]. Hasilnya ialah formula ini:
Float I_out = ((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);
Nah, sudah tiba masanya untuk memuat naik perisian tegar ke mikropengawal dan lihat hasilnya:
Rajah 7 - Hasil pengukuran data daripada sensor dan pemprosesannya
Saya mengukur penggunaan litar sendiri, seperti yang anda lihat 230 mA. Setelah mengukur perkara yang sama dengan fluks yang disahkan, ternyata penggunaannya ialah 201 mA. Nah, ketepatan satu tempat perpuluhan sudah sangat keren. Saya akan terangkan mengapa... Julat arus yang diukur ialah 0..100A, iaitu ketepatan sehingga 1A ialah 1%, dan ketepatan sehingga persepuluh ampere sudah pun 0,1%! Dan sila ambil perhatian, ini tanpa sebarang penyelesaian litar. Saya juga malas untuk menutup penapis bekalan kuasa.
Sekarang saya perlu mengukur arus litar pintas (SC) sumber kuasa saya. Saya memutar tombol ke maksimum dan mendapatkan gambar berikut:
Rajah 8 - Ukuran arus litar pintas
Sebenarnya, bacaan pada sumber itu sendiri dengan ammeter aslinya:
Rajah 9 - Nilai pada skala BP
Malah, ia menunjukkan 3.09A, tetapi semasa saya mengambil gambar, gegelung menjadi panas, dan rintangannya meningkat, dan arus, dengan itu, jatuh, tetapi ini tidak begitu buruk.
Kesimpulannya, saya pun tak tahu nak cakap apa. Saya harap artikel saya entah bagaimana akan membantu pemula radio amatur dalam perjalanan sukar mereka. Mungkin seseorang akan menyukai cara saya menyampaikan bahan, maka saya boleh terus menulis secara berkala tentang bekerja dengannya pelbagai komponen. Anda boleh menyatakan hasrat anda mengenai topik dalam ulasan, saya akan cuba mengambil kira.
Transduser penyukat arus ialah peranti yang boleh menggantikan pengubah arus dan shunt yang digunakan hari ini. Digunakan untuk kawalan dan pengukuran, dan merupakan penyelesaian kejuruteraan yang sangat baik. Reka bentuk peranti dibuat mengikut kaedah moden pelaksanaan teknikal peralatan dan cara untuk memastikan serba boleh, kemudahan dan kebolehpercayaan sistem. Itulah sebabnya transduser mengukur dibangunkan Pengilang Rusia, digunakan setiap tahun dalam permintaan yang tinggi. Pelbagai kemungkinan pengubahsuaian menggembirakan pengguna, kerana ini membolehkan mereka memilih penyelesaian yang paling sesuai tanpa membayar lebih.
Apakah keistimewaan transduser semasa?
Ciri utama transduser pengukur semasa adalah serba boleh. Arus terus, arus berdenyut dan arus ulang alik boleh dibekalkan kepada input peranti. Untuk menjadikan serba boleh ini mungkin, pengeluar telah membangunkan peranti berdasarkan prinsip Hall. Penukar menggunakan litar semikonduktor kecil. Dengan bantuannya, magnitud dan arah medan magnet arus yang dibekalkan kepada input peranti ditentukan. Oleh itu, penukar arus kesan Hall ialah peranti unik dengan prestasi dan kefungsian tinggi.
Peranti ini dibuat dalam bentuk perumahan dengan lubang di mana konduktor pembawa arus dilalui. Pemakanan litar elektronik Penukar dikuasakan daripada bekalan kuasa dengan voltan DC 15 volt. Arus muncul pada output peranti, yang berubah dalam nilai, arah dan masa dalam perkadaran terus dengan arus pada input. Dalam kes ini, transduser pengukur arus berdasarkan kesan Hall boleh dibuat bukan sahaja dengan bukaan untuk keluaran konduktor pembawa arus, tetapi juga dalam bentuk peranti yang dimaksudkan untuk pemasangan dalam litar terbuka.
Ciri reka bentuk transduser pengukur semasa
Transduser pengukur arus bukan sentuhan dibuat dengan pengasingan galvanik antara litar kawalan dan litar kuasa. Penukar terdiri daripada teras magnet, penggulungan pampasan dan peranti Hall. Apabila arus mengalir melalui bar bas, aruhan teraruh dalam litar magnetik, dan peranti Hall menghasilkan voltan yang berubah apabila aruhan teraruh berubah. Isyarat keluaran disalurkan ke input penguat elektronik, dan kemudian pergi ke penggulungan pampasan. Akibatnya, arus mengalir melalui belitan pampasan, yang berkadar terus dengan arus masukan, manakala bentuk arus primer diulang sepenuhnya. Pada asasnya, ia adalah penukar arus dan voltan.
Transduser Arus AC tidak bersentuhan
Selalunya, pengguna membeli penderia arus dan voltan untuk rangkaian kuasa AC tiga fasa. Oleh itu, pengeluar telah membangunkan transduser pengukur PIT-___-T secara khusus dengan elektronik yang lebih ringkas dan, dengan itu, harga yang lebih rendah. Peranti boleh beroperasi pada suhu yang berbeza, dalam julat frekuensi dari 20 hingga 10 kHz. Pada masa yang sama, pengguna mempunyai peluang untuk memilih jenis isyarat keluaran daripada penukar - voltan atau arus. Transduser pengukur arus tanpa sentuhan dihasilkan untuk pemasangan pada bar bas bulat atau rata. Ini meluaskan skop aplikasi dengan ketara daripada peralatan ini dan menjadikannya relevan untuk pembinaan semula pencawang dengan kapasiti yang berbeza.
Pada tahun 1879, semasa mengerjakan disertasi kedoktorannya di Universiti Johns Hopkins, ahli fizik Amerika Edwin Herbert Hall menjalankan eksperimen dengan plat emas. Dia melepasi arus melalui plat, meletakkan plat itu sendiri di atas kaca, dan sebagai tambahan plat itu tertakluk kepada medan magnet yang diarahkan berserenjang dengan satahnya, dan, dengan itu, berserenjang dengan arus.
Dalam keadilan, perlu diperhatikan bahawa Hall pada ketika itu menangani persoalan sama ada rintangan gegelung yang melaluinya mengalir bergantung pada kehadiran gegelung di sebelahnya, dan sebagai sebahagian daripada kerja ini, saintis menjalankan beribu-ribu eksperimen. Hasil daripada eksperimen dengan plat emas, didapati bahawa perbezaan potensi tertentu muncul di tepi sisi plat.
Ketegangan ini dipanggil Voltan dewan. Proses ini boleh digambarkan secara kasar seperti berikut: daya Lorentz membawa kepada pengumpulan cas negatif berhampiran satu tepi plat, dan cas positif berhampiran tepi bertentangan. Nisbah voltan Hall yang terhasil kepada magnitud arus membujur adalah ciri bahan dari mana ia dibuat unsur tertentu Hall, dan kuantiti ini dipanggil "Hall resistance".
Ia berfungsi sebagai kaedah yang agak tepat untuk menentukan jenis pembawa cas (lubang atau elektron) dalam semikonduktor atau logam.
Berdasarkan kesan Hall, sensor Hall kini dibuat, peranti untuk mengukur kekuatan medan magnet dan menentukan kekuatan semasa dalam konduktor. Tidak seperti pengubah semasa, penderia Hall memungkinkan untuk mengukur arus terus. Oleh itu, aplikasi penderia Hall secara amnya adalah sangat luas.
Oleh kerana voltan Hall adalah rendah, adalah logik bahawa voltan Hall disambungkan ke terminal. Untuk menyambung ke nod digital, litar ditambah dengan pencetus Schmitt, dan peranti ambang diperoleh yang dicetuskan pada tahap kekuatan medan magnet tertentu. Litar sedemikian dipanggil suis Dewan.
Selalunya penderia Hall digunakan bersama dengan magnet kekal, dan operasi berlaku apabila magnet kekal menghampiri penderia pada jarak tertentu yang telah ditetapkan.
Penderia dewan agak meluas dalam motor elektrik (motor servo) tanpa berus, atau jenis injap, di mana penderia dipasang terus pada pemegun motor dan memainkan peranan penderia kedudukan rotor (RPS), yang menyediakan maklum balas mengikut kedudukan pemutar, lebih kurang seperti pengumpul dalam motor DC berus.
Dengan memasang magnet kekal pada aci, kita mendapat pembilang revolusi mudah, dan kadangkala kesan perisai bahagian feromagnetik itu sendiri pada fluks magnet daripada adalah mencukupi. Fluks magnet dari mana penderia Hall biasanya dicetuskan ialah 100-200 Gauss.
Dihasilkan oleh industri elektronik moden, penderia Dewan tiga terminal ada di perumahan mereka transistor npn dengan pengumpul terbuka. Selalunya, arus melalui transistor sensor sedemikian tidak boleh melebihi 20 mA, jadi untuk menyambung beban yang kuat adalah perlu untuk memasang penguat semasa.
Medan magnet konduktor pembawa arus biasanya tidak cukup kuat untuk mencetuskan penderia Hall, kerana kepekaan penderia tersebut ialah 1-5 mV/Gauss, dan oleh itu, untuk mengukur arus lemah, konduktor pembawa arus dililitkan. teras toroidal dengan celah, dan penderia Hall sudah dipasang di celah itu. Jadi, dengan jurang 1.5 mm, aruhan magnet sudah menjadi 6 G/A.
Sensor moden arus dibahagikan kepada jenis berikut:
— sensor rintangan (shunts semasa);
— Penderia semasa kesan dewan;
- pengubah semasa;
— penderia arus gentian optik (FOCS) berdasarkan kesan Faraday;
- Tali pinggang Rogowski;
- pengapit semasa
Masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri, yang mengehadkan skop aplikasinya.
| Perintang penyukat arus | Transformer semasa | Penderia dewan | |
| Arus yang diukur | berterusan | Pembolehubah | Malar dan berubah-ubah |
| Mengukur julat semasa | Sehingga 20 A | Sehingga 1000A | Sehingga 1000A |
| Ralat pengukuran | 1% | 5% | 10% |
| Pengasingan galvanik | Tidak | Terdapat | Terdapat |
| Kehilangan sisipan | Terdapat | Terdapat | Tidak |
| jarak frekuensi | 100 kHz | 50/60/400 Hz | 200 kHz |
| Kos relatif | rendah | tinggi | purata |
| Memerlukan bekalan kuasa luaran | Tidak | Tidak | ya
Kelemahan utama sensor arus rintangan adalah keperluan untuk menyambungkan sensor terus ke litar pengukuran. Kelemahan utama pengubah semasa ialah pengukuran hanya arus ulang-alik frekuensi industri. Penderia semasa berdasarkan kesan Hall mempunyai beberapa kelebihan, termasuk keupayaan untuk mengukur kedua-dua arus terus dan arus ulang alik, dan saiznya yang kecil. Kelebihan utama mereka termasuk ketiadaan kehilangan kuasa yang diperkenalkan ke dalam sistem dan julat frekuensi yang luas. Kelemahannya ialah keperluan sumber luar pemakanan dan pergantungan suhu.
Penderia Semasa Allegro Microsystems
Allegro Microsystems pakar dalam reka bentuk dan pembuatan litar kuasa analog-ke-digital dan penderia semasa berdasarkan kesan Hall. Untuk julat 5-200 A, litar mikro pintar ditawarkan, dan untuk julat sehingga 1000 A dan ke atas, litar mikro linear dengan pengukuran arus jauh ditawarkan. Penderia beroperasi pada julat suhu lanjutan, membolehkan ia digunakan dalam keadaan operasi yang teruk.
Bidang utama permohonan ialah automotif dan elektronik kuasa, automasi industri, peralatan tujuan am.
Prinsip operasi
Penderia terdiri daripada penderia kesan Hall linear yang sangat tepat yang disepadukan pada cip dan konduktor kuprum diletakkan berdekatan dengan cip. Elektrik, mengalir melalui konduktor, mencipta medan magnet, yang dikesan oleh penderia Hall dan ditukar kepada voltan yang berkadar dengan nilai arus input.
Perumahan sensor
Untuk pengeluaran sensor 5-200 A, teknologi cip flip digunakan, yang memberikan beberapa kelebihan penting untuk pembangun:
— peningkatan sensitiviti, penderia Hall terletak sangat dekat dengan konduktor semasa
– penebat galvanik tinggi, sehingga 3600 V rms selama 60 saat
— rintangan rendah litar utama, kurang daripada 1 mOhm, mengurangkan kehilangan kuasa
— perumah standard untuk pemasangan permukaan.
Penderia untuk julat 50-200 A dihasilkan dalam perumahan pembangunan sendiri- SV. Perumahan ini termasuk konduktor kuprum dan sensor kesan Hall analog dan mengukur sehingga 200 A DC dan sehingga 1200 A arus berdenyut. Penderia ditentukur kilang, menahan voltan kerosakan sehingga 4800 V rms selama 60 saat, menyediakan penebat sehingga 700 V dan penebat bertetulang sehingga 4500 B. Rintangan konduktor ialah 100mOhm, jadi IC mempunyai kehilangan kuasa ultra-rendah apabila mengukur arus maksimum.
Pampasan terma
Penderia semasa menggunakan teknologi pampasan terma digital yang dipatenkan, yang boleh meningkatkan dengan ketara kedua-dua kepekaan dan ketepatan voltan keluaran dalam titik operasi. Kedua-dua parameter diukur pada peringkat ujian akhir dalam dua mod: suhu bilik dan pada 85...150°C. Data ini disimpan dalam memori EEPROM. Akibatnya, penderia Allegro mempunyai jumlah ralat sebanyak ±1% dalam julat 25...150°C. Penentukuran ini pada peringkat terakhir pengeluaran menghapuskan keperluan untuk penentukuran suhu selepas dipasang pada papan litar bercetak.
Penggunaan penderia semasa dalam pemacu elektrik
Penderia arus Allegro boleh digunakan dalam beberapa unit pemacu elektrik kerana kehadiran pengasingan galvanik dan parameter yang baik kelajuan dV/dt.
Ia boleh digunakan untuk mengukur arus bas DC (1), arus fasa (2) atau arus tahap rendah.
Pengasingan galvanik membolehkan penderia Allegro digunakan untuk mengukur arus fasa motor secara langsung. Ini memudahkan unit kawalan dan mengurangkan bunyi bising. Penderia ACS710, ACS711 dan ACS716 mempunyai output ralat yang boleh digunakan untuk mengesan litar pintas atau fenomena arus tinggi yang lain.
Penderia arus utama untuk pemacu elektrik:
Penderia semasa dalam penguat kuasa
Kawalan betul penguat kuasa dalam stesen pangkalan atau radio mudah alih - asas untuk kompromi yang betul antara kuasa output dan kecekapan.
Arus berat sebelah ialah parameter utama untuk memantau kebanyakan peringkat keluaran, itulah sebabnya Allegro menawarkan beberapa penderia semasa untuk menyelesaikan masalah ini.
| ACS711 | Penderia arus 100 kHz dalam pakej QFN/SOIC |
| ACS712 | Sensor arus 80 kHz dalam pakej SOIC |
Faedah penderia arus Allegro
— keupayaan untuk mengukur arus terus, arus ulang alik dan gabungannya;— kehilangan tenaga yang rendah dan, akibatnya, penjanaan haba yang rendah, dimensi yang dikurangkan dan keupayaan untuk mengawal arus yang besar;
— pengasingan galvanik terbina dalam
Ketepatan tinggi, pengasingan galvanik litar pengukur, kestabilan haba dan dimensi kecil menjadikan penderia keputusan yang baik untuk digunakan dalam teknologi penukar, isi rumah, automotif dan elektronik industri.
Penderia untuk 0-50 A
| Siri | Jenis sensor | Voltan bekalan kuasa, V | Julat pengukuran, A | Voltan penebat, Vrms | Lebar jalur, kHz | laju. julat* | Jenis cangkerang |
| ACS709 | Dwiarah | 3.3, 5 | ±12 hingga 75 | 2100 | 120 | L | QSOP-24 |
| ACS710 | Dwiarah | 5 | ±12 hingga 75 | 3000120 | K | SOICW-16||
| ACS711 | Dwiarah | 3.3 | ±12.5 hingga 25 | <100 В пост.тока | 100 | E, K | SOIC-8 QFN-12 |
| ACS712 | Dwiarah | p>5 | ±5 hingga 30 | 2100 | 80 | E | SOIC-8 |
| ACS713 | Satu arah | 5 | 20 hingga 30 | 2100 | 80 | E | SOIC-8 |
| ACS714 | Dwiarah | 5 | ±5 hingga 30 | 2100 | 80 | E, L | SOIC-8 |
| ACS715 | Satu arah | 5 | 20 hingga 30 | 2100 | 80 | E, L | SOIC-8 |
| Dwiarah | 3.3 | ±75 | 3000 | 120 | K | SOICW-16 | |
| ACS717 | Dwiarah | 3.3 | ±10 hingga 20 | 4800 | 40 | K | SOICW-16 |
| ACS718 | Dwiarah | 6 | ±10 hingga 20 | 4800 | 40 | K | SOICW-16 |
| ACS764 | Satu arah | 3.3 | 16 atau 32 | <100 В пост.тока | 2 | X | QSOP-24 |
Penderia semasa 50-200 A
*Simbol julat suhu:
E = -40…85°C
K = -40…125°C
L = -40…150°C
S = -20…85°C
Sistem tatatanda
ACS758 L CB TR -100 B-PFF-T
1 2 3 4 5 6 7
1. Siri
2. Julat suhu:
E = -40…85°C
K = -40…125°C
L = -40…150°C
S = -20…85°C
3. Jenis perumahan:
SV - bangunan SV
LC-SOIC-8
4. Pembungkusan:
tidak ditetapkan - dalam bekas pensel
TR - pada pita
5. Julat arus yang diukur, A
6. Jenis penderia: B - dua arah, U - satu arah
7. Pengubahsuaian perumahan untuk sensor 50-200A, terdiri daripada sebutan 3 huruf:
Huruf pertama ialah bekas plastik
Huruf kedua ialah konduktor semasa, S - lurus, F - melengkung
Huruf ketiga ialah terminal, S - lurus, F - sudut
Maklumat tambahan
