Mga kumpanya Mga Instrumentong Texas At Honeywell alok Hall sensor na may napakababang paggamit ng kuryente para sa mga compact na application na may self-powered. Available ang mga modelo upang matukoy ang isang nakapirming posisyon bagay at para sa pagsukat kanyang paggalaw. Ano ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga sensor ng TI at Honeywell, at aling modelo? ay mas angkop sa isang kaso o iba pa?
Upang ilipat sa electrical diagram Upang makakuha ng impormasyon tungkol sa posisyon ng iba't ibang gumagalaw na elemento, tulad ng mga shaft, damper, cover, at electric motor rotors, ang mga espesyal na device na kilala bilang mga position sensor ay binuo sa isang pagkakataon. Mayroong mga sensor batay sa electromechanical, capacitive, inductive, ultrasonic, magnetic o optical na mga prinsipyo ng pagpapatakbo, pati na rin ang maraming pinagsamang device. Ang bawat uri ng sensor ay may mga tiyak na pakinabang at disadvantages at may sariling lugar ng aplikasyon. Sa nakalipas na mga dekada, ang listahan ng mga uri ng mga sensor ng posisyon ay dinagdagan ng isa pang uri - mga sensor batay sa epekto ng Hall.
Mga natatanging katangian modernong electronics ay compact at matipid. At kung ang mga sensor ng Hall ay hindi kailanman nagkaroon ng anumang mga espesyal na problema sa pagiging compact, kung gayon hanggang kamakailan ay hindi ito madali sa kahusayan: dahil sa pagdating ng mga matipid na elektronikong aparato, na nagpapahintulot sa aparato na gumana nang maraming taon mula sa isang solong elemento. baterya ng lithium, kahit na ang isang maliit na kasalukuyang pagkonsumo ng isang maginoo Hall sensor ay gumagawa na ng isang makabuluhang kontribusyon sa kabuuang pagkonsumo ng enerhiya ng system.
Samakatuwid, sa Kamakailan lamang nangungunang mga tagagawa mga elektronikong bahagi, kasama ang Mga Instrumentong Texas At Honeywell, nagpakilala ng bagong uri ng mga sensor ng posisyon batay sa Hall effect, na nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng kahusayan. Ang pangunahing tampok ng mga microcircuits na ito ay ang ultra-low self-consumption kasalukuyang, na, kasama ng compact size at dahil sa mataas na sensitivity, mainam ang mga ito para sa mga compact na application na pinapagana ng baterya, hal. mga wireless na sensor mga sistema ng seguridad, Internet of things na mga device at iba pang mga system.
Mga tampok ng low-power discrete Hall sensor
May mga linear at discrete Hall sensors (Figure 1). Ang mga output signal ng linear sensors ay proporsyonal sa magnitude ng magnetic induction. Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon para sa mga naturang device ay ang mga metro ng lakas ng magnetic field, direktang at alternating kasalukuyang sensor (Figure 2), non-contact potentiometers, rotation angle sensor at iba pang mga application na gumagana sa tuluy-tuloy na mga signal. Bilang karagdagan sa amplifier at mga circuit ng kompensasyon ng temperatura, ang mga microcircuits, depende sa kanilang espesyalisasyon, ay maaaring maglaman ng maraming iba pang mga bahagi, halimbawa, mga ADC, mga paghahambing ng alarma para sa pag-activate ng gitnang microcontroller, mga controller ng mga sikat na interface ng paglilipat ng data (USART, I 2 C, SPI at iba pa), at hindi pabagu-bago ng memorya para sa pag-iimbak ng mga setting.
Kailan ganap na halaga hindi mahalaga ang magnetic field induction, ngunit mahalagang matukoy lamang ang presensya o kawalan ng magnetic field - gumamit ng mga sensor ng Hall na may discrete na output. Karaniwang isinasama ng mga IC na ito ang isa o higit pang hysteresis comparator na naghahambing sa boltahe ng output ng differential amplifier sa mga antas ng threshold. Ang saklaw ng aplikasyon ng mga discrete Hall sensor ay isang malawak na hanay mga awtomatikong application: mga sensor ng pagbubukas ng pinto, frequency meter, synchronizer, automotive ignition system, controllers ng mga gumagalaw na elemento (valve, gate, cover, atbp.), mga sistema ng seguridad, electric motor control device at marami pang iba.
Ang isang klasikong halimbawa ng paggamit ng mga discrete Hall sensor ay mga de-koryenteng motor na ginagamit sa kagamitan sa kompyuter(Larawan 3). Ang isang Hall sensor na matatagpuan sa board ng motor ay sumusukat sa lakas ng magnetic field na nilikha ng permanenteng magnet ng rotor, na bumubuo ng isang pulse signal na may mga lohikal na antas, ang dalas nito ay proporsyonal sa bilis ng pag-ikot, na nagbibigay-daan sa iyo upang suriin ang parehong kalusugan at pagganap ng fan.
medyo bagong lugar Ang mga aplikasyon ng discrete Hall sensor ay mga device malayuang pagsubaybay, kung saan unti-unti nilang pinapalitan ang mga selyadong electromechanical contact (reed switch) na tradisyonal na ginagamit sa mga application na ito. Halimbawa, ang paggamit ng Hall sensor kasabay ng isang three-axis accelerometer sa isang wireless door sensor DMS-100, ginawa ng kumpanya Pandora(Figure 4), ay nagbibigay-daan sa iyo na makilala ang epekto, pag-ikot at ang estado (bukas/sarado) ng mga pinto, hatches, trunk lids, trunks, trailer. Dahil ang DMS-100 sensor ay gumagamit wireless na interface paghahatid ng data at pinapagana ng baterya, madali at mabilis itong mailagay sa mga lugar na mahirap maabot.
Ang mga pangunahing bentahe ng mga sensor ng Hall kumpara sa mga switch ng reed ay mataas na pagiging maaasahan, pagiging compact at mas mataas na sensitivity. Bilang karagdagan, ang elemento ng pagsukat ay maaaring matukoy hindi lamang ang magnitude, kundi pati na rin ang polarity ng magnetic field, kabilang ang paggamit ng ilang mga coordinate. Ang lahat ng mga kalamangan na ito ay nagpapahintulot sa mga sensor ng Hall na maiposisyon bilang isang promising element base.
Sa mga kaso kung saan ang patuloy na pagsubaybay sa bagay ay hindi kinakailangan (halimbawa, para sa mga sistema ng seguridad), ang paggamit ng kuryente ng Hall sensor ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng paglipat sa pasulput-sulpot na operasyon. Halimbawa, kapag sinusubaybayan ang isang pinto o bintana, hindi na kailangang patuloy na matukoy ang kanilang estado, sapat na upang gawin ito nang maraming beses sa isang segundo, dahil ang bilis ng kanilang paggalaw ay medyo mababa. Dahil sa katotohanan na ang elemento ng pagsukat ng Hall sensor ay halos walang inertia, at ang modernong base ng elemento ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na bilis, ilang sampu-sampung microseconds lamang ang sapat upang masukat ang antas ng magnetic field nang hindi sinasakripisyo ang katumpakan. Kaya, kung ang sensor chip ay gumugugol ng halos lahat ng oras sa sleep mode, kung saan ang kasalukuyang pagkonsumo ay nabawasan sa antas ng ilang microamps, kung gayon ang average na halaga ng kasalukuyang natupok ng sensor ay maaaring mabawasan ng ilang mga order ng magnitude.
Halimbawa, hayaan ang 100 μs at isang kasalukuyang 5 mA ay sapat upang magsagawa ng mga sukat. Kung ang mga sukat ay kinukuha ng 10 beses bawat segundo na may pagitan na 100 ms, pagkatapos ay sa kasalukuyang pagkonsumo sa mode ng pagtulog na 5 μA, ang average na kasalukuyang pagkonsumo I avg ay kakalkulahin ayon sa formula 1 (Larawan 5):
$$I_(avg)=\frac(T_(1))(T)\beses I_(1)+\frac(T_(2))(T)\beses I_(2),\qquad(\mathrm(( ))(1)(\mathrm()))$$
saan T 1 = (t 1 – 0) – tagal ng yugto ng pagsukat, T 2 = (T – t 1) – tagal ng sleep mode, iyon ay (0.1/100)∙5000 + (99.9/100)∙5 ≈ 10 µA.
Ito ay 500 beses na mas mababa kaysa sa kasalukuyang 5 mA na ubusin ng microcircuit habang gumaganap tuloy-tuloy na mga sukat. Samakatuwid, ang paggamit ng intermittent mode ay epektibong paraan binabawasan ang pagkonsumo ng kuryente ng mga discrete Hall sensor nang hindi nakompromiso ang kanilang functionality, na ginagawa itong perpekto para sa malawak na hanay ng mga compact na application na pinapagana ng baterya.
Low-power Hall sensor mula sa Texas Instruments
Sa oras ng pagsulat, ang hanay ng produkto ng TI ay may kasamang dalawang modelo ng mga ultra-low consumption sensor na umaakma sa isa't isa sa functionality. Pangunahing pagkakaiba ng mga iminungkahing device ay ang paraan ng pagbuo ng output signal. Nakikita ng DRV5032 microcircuits ang pagkakaroon ng magnetic field na may induction sa itaas ng threshold value, na, depende sa pagbabago, ay maaaring nasa hanay na 3.8...63 mT (Figure 6), habang ang DRV5012 sensor ay may latch function. , ang estado kung saan nagbabago lamang kapag ang polarity ng magnetic field (Figure 7). Tinutukoy nito ang praktikal na layunin ng mga microcircuits: Ang DRV5032 ay dinisenyo, una sa lahat, upang matukoy ang pagkakaroon ng anumang mga bagay, halimbawa, upang makita ang pagbubukas ng isang bintana o pinto, at maaaring gumana sa maginoo na dalawang-pol na magnet, at DRV5012 - upang sukatin ang paggalaw, halimbawa, ang rotor ng isang de-koryenteng motor , at mas nakatuon sa pagtatrabaho sa mga multi-pole magnet.
Ang isang pinasimple na block diagram ng DRV5032 sensor ay ipinapakita sa Figure 8, at ang kanilang mga teknikal na katangian ay ibinibigay sa Talahanayan 1. Ang chip ay nagsasama: isang boltahe stabilizer na nagbibigay ng kinakailangang mode pagpapatakbo ng lahat ng mga bahagi sa isang malawak na hanay ng supply ng boltahe, kinokontrol na kasalukuyang pinagmulan para sa pagsukat ng elemento, kaugalian amplifier ng pagpapatakbo na may mga compensating circuit na nag-aalis ng impluwensya ng temperatura at offset na boltahe na nasa output ng elemento ng pagsukat, at kinokontrol ang mga output mga pintuan ng lohika. Mula sa panlabas na bahagi Para sa matatag na operasyon ng device, kailangan lamang ng blocking ceramic capacitor na may kapasidad na hindi bababa sa 0.1 μF, na nag-aalis ng mga lumilipas na proseso sa power circuit na dulot ng pulsed na kalikasan ng kasalukuyang natupok.
Talahanayan 1. Mga pagtutukoy DRV5032 chips
| Mga pagpipilian | Pangalan | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DRV5032DU | DRV5032FA | DRV5032FB | DRV5032FC | DRV5032FD | DRV5032AJ | DRV5032ZE | |
| Pagkasensitibo, mT | 3,9 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 9,5 | 63 |
| Uri ng sensitivity sa magnetic field | Unipolar | Bipolar | Bipolar | Bipolar | Unipolar | Bipolar | Bipolar |
| Uri ng mga output | Tulak hila | Tulak hila | Tulak hila | Buksan ang drain | Tulak hila | Buksan ang drain | Buksan ang drain |
| Bilang ng mga output | 1, 2 * | 1 | 1 | 1 | 2 * | 1 | 1 |
| Sampling frequency, tipikal, Hz | 20 | 20 | 5 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Supply boltahe, 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 | |
| Average na kasalukuyang pagkonsumo, uri. ** , 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 | |
| Temperatura sa pagpapatakbo, °C | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 |
| Frame | SOT-23, X2SON | SOT-23, X2SON | SOT-23 | SOT-23 | X2SON | SOT-23, X2SON | SOT-23 |
| * Depende sa uri ng pabahay: SOT-23 – isang output (na-trigger kapag ang magnet ay nakatutok sa south pole patungo sa sensor); X2SON – dalawang output (para sa north at south pole). ** Sa boltahe ng supply na 1.8…5.0 V. |
|||||||
Depende sa bersyon, ang DRV5032 chips ay maaaring sensitibo sa polarity ng panlabas na magnetic field. Sa mga bipolar na bersyon output boltahe tumatagal ng mababa antas ng lohika na may pagtaas ng magnetic field induction sa itaas ng halaga ng threshold, anuman ang polarity (Larawan 6). Pinapasimple nito ang paggawa ng kagamitan, dahil sa kasong ito ang pagpapatakbo ng pagpoposisyon ng mga magnet pole ay inalis. Ang mga unipolar na bersyon (na may mga suffix na DU at FD) ay maaaring magkaroon ng dalawang output: ang output OUT1 ay inililipat sa isang logical zero state kapag ang magnet ay naka-orient sa north pole patungo sa device, at ang OUT2 ay inililipat sa timog (Figure 9). Ang kakayahang matukoy ang polarity ng isang magnetic field ay nagpapalawak ng pag-andar ng mga end application, na nagpapahintulot sa iyo na matukoy hindi lamang ang pagkakaroon ng isang bagay, kundi pati na rin ang oryentasyon nito. Sa microcircuits na may DU suffix, na ginawa sa isang tatlong-pin na SOT-23 na pakete, walang OUT1 na output, at maaari lamang nilang matukoy ang pagkakaroon ng magnet na nakatuon sa sensor na may south pole.
Ang uri ng mga output ay depende rin sa bersyon ng device. Ang pamilya ay naglalaman ng parehong microcircuits na may push-pull output, na ginagawang posible na direktang ikonekta ang mga output ng sensor sa mga microcontroller port nang hindi gumagamit ng mga panlabas na pull-up resistors, at mga device na may "open drain" na uri ng output, na nagpapahintulot sa iyo na pagsamahin ang mga output ng ilang sensor gamit ang isang wiring OR circuit. Bilang karagdagan, ang malawak na hanay ng boltahe ng supply na 1.65...5.5 V ay nagbibigay-daan sa paggamit ng DRV5032 microcircuits na may pinakasikat na serye ng mga microcontroller nang hindi gumagamit ng karagdagang logic signal level matching circuits.
Upang sukatin ang lakas ng panlabas na magnetic field, ang DRV5032 microcircuits ay nangangailangan ng average na 40 μs. Bukod dito, lahat ng mga bersyon, maliban sa mga device na may FB suffix, ay nagsasagawa ng 20 mga sukat bawat segundo. Pinapayagan nito, na may pinakamataas na kasalukuyang pagkonsumo na 2 mA, upang bawasan ang average na halaga nito sa antas ng 1.3...2.4 μA. Ang mas malaking kahusayan ay ibinibigay ng microcircuits na may FB suffix, kung saan ang dalas ng pagsukat ay nabawasan sa 5 Hz, na nagpapahintulot sa average na kasalukuyang pagkonsumo na dalhin sa antas ng 0.54...1.6 μA.
Ang block diagram ng DRV5012 microcircuits (Larawan 10) at ang kanilang mga teknikal na katangian (Talahanayan 2) ay sa maraming paraan katulad ng DRV5032. Bilang karagdagan sa paraan ng pagbuo ng output signal na tinalakay sa itaas, isa pa natatanging katangian Nakokontrol ng DRV5012 ang dalas ng pagsukat gamit ang SEL pin. Sa presensya ng mababang antas sa input na ito, susukatin ng microcircuit ang lakas ng magnetic field ng 20 beses bawat segundo, at kapag nagtatakda ng isang lohikal na yunit, ang dalas ng pagsukat ay tataas sa 2.5 kHz. Nagbibigay-daan ito sa paggamit ng mga device na ito sa mga application na may parehong mabagal at mabilis na proseso, pati na rin ang pag-optimize ng system power consumption iba't ibang mga mode trabaho.
Talahanayan 2. Mga teknikal na katangian ng DRV5012 chip
| Mga pagpipilian | ||
|---|---|---|
| Pagkasensitibo, mT | 2 | |
| Uri ng output | Tulak hila | |
| Supply boltahe, V | 1,65…5,5 | |
| Pinakamataas na kasalukuyang in aktibong mode, tipo., mA | 2 | |
| Ang tagal ng aktibong mode, uri, µs | 55 | |
| Tagal ng pagsukat, karaniwan, µs | 40 | |
| Temperatura sa pagpapatakbo, °C | -40…85 | |
| Frame | X2SON | |
| Sampling frequency, tipikal, Hz | 20 | 2500 |
| Average na kasalukuyang pagkonsumo sa boltahe ng supply 1.8…5.0 V, karaniwan, µA | 1,3…2,0 | 142…160 |
Low-power Hall sensor mula sa Honeywell
Ang hanay ng produkto ng isa sa mga pinakalumang tagagawa ng Hall sensors - ang kumpanya Honeywell– mayroon ding dalawang modelo ng low-power position sensor, na naiiba lamang sa sensitivity.
Ang block diagram (Figure 11), teknikal na katangian (Talahanayan 3) at ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng SM351 at SM353 microcircuits ay sa maraming paraan katulad ng DRV5032 microcircuits na ginawa ng Texas Instruments na tinalakay sa itaas. Upang bawasan ang pagkonsumo ng kuryente, ang kapangyarihan ay ibinibigay sa mga analog node lamang sa panahon ng mga pagsukat, na tumatagal ng 15 µs. Isinasagawa ang power switching gamit ang transistor switch na kinokontrol ng timer na naglalaman ng clock generator, counter, decoder at iba pa mga kinakailangang sangkap. Average na dalas Ang mga sukat ng lakas ng magnetic field ay 10 Hz. Sa boltahe ng supply na 1.8 V, ang operating mode na ito na may karaniwang kasalukuyang halaga sa mode ng pagsukat na humigit-kumulang 1 mA ay ginagawang posible na bawasan ang average na kasalukuyang ng microcircuit sa isang antas na hindi hihigit sa 0.4 μA.
Ang SM351 at SM353 microcircuits ay hindi sensitibo sa polarity ng panlabas na magnetic field at may mga push-pull output na nagpapahintulot sa kanila na konektado sa isang microcontroller nang hindi gumagamit ng mga panlabas na pull-up resistors. Ang parehong mga aparato ay ginawa sa mga compact na pakete ng SOT-23 at maaaring gumana sa isang malawak na hanay ng mga boltahe ng supply (1.65...5.5 V) at temperatura (-40...85°C), na nagpapahintulot sa mga ito na magamit sa automotive at pang-industriya na electronics kasama ang karamihan sa mga pinakasikat na microcontroller.
Talahanayan 3. Mga teknikal na katangian ng mga sensor ng Honeywell Hall sa boltahe ng supply na 1.8 V
| Mga pagpipilian | Pangalan | |
|---|---|---|
| SM351 | SM353 | |
| Uri ng output | Tulak hila | |
| Supply boltahe, V | 1,65…5,5 | |
| Ang tagal ng aktibong mode, uri, µs | 15 | |
| Temperatura sa pagpapatakbo, °C | -40…85 | |
| Frame | SOT-23 | |
| Sampling frequency, tipikal, Hz | 10 | |
| Pagkasensitibo, mT | 0,7 | 1,4 |
| Pinakamataas na kasalukuyang nasa aktibong mode, karaniwan, mA | 1 | 0,8 |
| Average na kasalukuyang pagkonsumo, µA | 0,36 | 0,31 |
Hindi tulad ng mga produkto ng Texas Instruments, ang mga sensor ng Honeywell ay nangangailangan ng ibang oryentasyon ng magnetic field. Para sa tamang operasyon, ang mga panlabas na magnet ay dapat na nakatuon sa kanilang mga pole patungo sa dulong ibabaw ng microcircuits (Larawan 12), habang para sa mga sensor ng Texas Instruments ang pag-aayos ng mga magnet na ito ay nahuhulog sa "bulag" na zone.
Pag-aaral ng mga katangian ng mga sensor ng Hall
Upang subukan ang aktwal na pagganap ng mga sensor ng epekto ng mababang kapangyarihan ng Hall, inihambing namin ang SM351LT at SM353LT ng Honeywell at ang DRV5032FA at DRV5032FB ng Texas Instruments. Ang mga device na ito ay may parehong functionality, housing at uri ng mga output at naiiba lamang sa sensitivity, bilis ng pagtugon at paggamit ng kuryente. Sa paghahanda ng artikulo, isang pag-aaral ang isinagawa sa limang sample ng microcircuits ng bawat modelo.
Ang diagram at hitsura ng setup ng pagsukat ay ipinapakita sa Figure 13. Ang bawat sensor ay naka-mount sa isang hiwalay na breadboard na naglalaman ng isang ceramic capacitor C2, na idinisenyo upang alisin ang mga lumilipas na proseso sa circuit ng kuryente, at risistor R3, na nagbibigay-daan sa iyo upang kontrolin ang hugis ng ang natupok na kasalukuyang gamit ang isang oscilloscope. Kapag nagsasagawa ng mga sukat na hindi nauugnay sa pagsubaybay sa mga diagram ng timing, ang risistor R3 ay isinasara ng isang panlabas na jumper wire.
Ang PV1 multimeter ay idinisenyo upang sukatin ang average na kasalukuyang halaga sa mga power circuit ng microcircuits. Sinusukat nito ang pagbaba ng boltahe sa risistor R1, ang paglaban nito ay pinili upang sa isang kasalukuyang 1 mA ang potensyal na pagkakaiba sa kabuuan nito ay katumbas ng 200 mV. Ito ay nagpapahintulot, sa pinakasensitibong limitasyon ng multimeter na 200 mV, na sukatin ang kasalukuyang nasa hanay na 0...1 mA na may resolusyon na 0.005 μA, na sapat na para sa pananaliksik.
Ang electrolytic capacitor C1 ay idinisenyo upang maalis ang posibleng pagbaba ng boltahe sa panahon ng mga pagsukat dahil sa pagtaas ng panloob na pagtutol ng power supply pagkatapos magdagdag ng risistor R1. Ang mga Elemento R1 at C1 ay bumubuo ng isang low-pass na filter na may time constant na 0.2 s, na mas mahaba kaysa sa tagal ng pagsukat (15 μs para sa SM351LT at SM353LT, 40 μs para sa DRV5032FA at DRV5032FB).
Ang operasyon ng sensor ay kinokontrol gamit ang LED VD1, ang kasalukuyang kung saan ay limitado ng risistor R2. Upang maalis ang impluwensya ng pagkarga ng microcircuit sa dami ng kasalukuyang natupok nito, ang LED ay konektado sa positibong poste ng pinagmumulan ng kuryente na may hiwalay na kawad, na lumalampas sa R1C1 filter.
Ang circuit ay pinapagana mula sa isang regulated source direktang kasalukuyang na may kontrol ng output boltahe. Dahil ang boltahe ng supply ay sinusukat bago ang filter na R1C1, ang aktwal na halaga nito sa mga pin ng microcircuits ay magiging mas mababa sa halaga ng pagbaba ng boltahe sa risistor R1, na maaaring umabot sa 60 mV sa isang boltahe ng supply na 5 V. Dahil ang Ang mga pag-aaral na isinagawa ay mga pagtatantya, maaari itong mapabayaan, dahil ang pagkonekta ng isang multimeter, na nagtataglay, bagaman mataas, ngunit may hangganan pa rin. panloob na pagtutol, direkta sa mga power pin ng microcircuits ay hahantong sa mga karagdagang error sa kasalukuyang mga sukat.
Ang mga resulta ng kasalukuyang mga sukat ng pagkonsumo ay ibinibigay sa Talahanayan 4. Tulad ng makikita mula sa data na nakuha, ang lahat ng mga pinag-aralan na sensor ay may mahusay na pag-uulit ng mga parameter, at ang nakuha na mga halaga ay tumutugma sa mga tipikal na halaga na tinukoy sa teknikal na dokumentasyon.
Sinusuri ang pag-asa ng mga average na halaga ng kasalukuyang pagkonsumo sa boltahe ng supply (Larawan 14), makikita mo na ang pagkonsumo ng enerhiya ng mga aparato na ginawa ng Texas Instruments ay mas kaunti ang nakasalalay sa parameter na ito kaysa sa mga sensor ng Honeywell. Kasabay nito, sa mga boltahe ng supply na mas mababa sa 4 V, ang mga microcircuits ng Honeywell ay mas matipid kaysa sa mga produkto ng Texas Instruments.
Ang mga graph na ipinakita sa Figure 14 ay malinaw ding nagpapakita ng epekto ng dalas ng pagsukat sa pagkonsumo ng enerhiya. Ang kasalukuyang natupok ng DRV5032FA microcircuit na may dalas na 20 Hz ay halos dalawang beses kaysa sa kasalukuyang ng DRV5032FB microcircuit na may dalas na 5 Hz sa buong hanay ng mga supply voltage. Maaaring ipagpalagay na ang DRV5032FB ay may pinakamababang posibleng pagkonsumo ng kuryente para sa teknolohiyang ito, at ang karagdagang pagbabawas ng dalas ng pagsukat pababa sa zero ay hindi na magkakaroon ng malaking epekto sa dami ng kasalukuyang natupok.
Talahanayan 4. Mga resulta ng mga sukat ng kasalukuyang pagkonsumo sa temperatura na 27°C
| Pangalan | Sample | Supply boltahe, 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 | |
| Average na halaga | 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 | |
| Average na halaga | 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 | |
| Average na halaga | 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 | |
| Average na halaga | 0,49 | 0,51 | 0,61 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,89 | 1,00 | 1,15 | |
Ang hugis ng kasalukuyang natupok ng microcircuits ay makikita sa pamamagitan ng pag-alis ng jumper at pagkonekta ng isang oscilloscope sa risistor R3. Ang mga resulta ng pagsukat (Figure 15) ay nagpapatunay na ito ay may binibigkas na pulse character at naiiba sa ilang mga order ng magnitude sa active at sleep mode.
Isa pa mahalagang katangian Ang mga sensor ng hall ay sensitivity, na tumutukoy sa mga tampok ng praktikal na aplikasyon, pati na rin ang mga kinakailangan para sa mga katangian at lokasyon ng mga mapagkukunan ng magnetic field. Ang teknikal na dokumentasyon para sa microcircuits ay nagpapahiwatig ng dami ng induction sa punto na tumutugma sa lokasyon ng katawan ng device. Gayunpaman, ang lakas ng magnetic field ay makabuluhang apektado ng distansya, samakatuwid, kapag gumagamit ng mga tunay na magnet, ang sensor ay gagana sa isang tiyak na distansya, depende sa kanilang mga geometric na sukat at natitirang induction.
Maaari mong gamitin ang dokumentasyon ng TI o mga materyales ng impormasyon, na nakatuon sa mga sensor ng Hall. Para sa permanenteng rectangular magnets, ang induction sa layo D mula sa mga ibabaw ng mga magnet pole ay maaaring matukoy ng formula 2:
$$\vec(B)=\frac(B_(r))(\pi)\times \left(\arg \tan \left(\frac(WL)(2D\times\sqrt(4D^(2)+ W^(2)+L^(2)))\kanan)-\arg \tan \left(\frac(WL)(2(D+T)\times\sqrt(4(D+T)^(2 )+W^(2)+L^(2)))\kanan)\kanan).\qquad(\mathrm(())(2)(\mathrm()))$$
At para sa mga cylindrical - ayon sa formula 3:
$$\vec(B)=\frac(B_(r))(2)\times \left(\frac(D+T)(\sqrt((0.5C)^(2)+(D+T)^ (2)))-\frac(D)(\sqrt((0.5C)^(2)+D^(2)))\kanan),\qquad(\mathrm(())(3)(\mathrm ()))$$
kung saan ang W ay lapad, L ay haba, T ay kapal, C ay diameter, Br ay magnet induction (Larawan 16).
Maaari ka ring gumamit ng online na calculator para sa layuning ito, na makukuha sa website ng Texas Instruments. Ang bentahe ng huling opsyon ay ang posibilidad mabilis na kahulugan ang distansya kung saan gagana ang isang partikular na aparato. Halimbawa, sa pamamagitan ng paglalagay ng mga parameter ng isang permanenteng magnet sa page na nakatuon sa mga sensor ng DRV5032, matutukoy mo kaagad ang halaga ng induction sa ang tamang punto, at ang mga distansya kung saan gagana ang lahat ng bersyon ng microcircuits ng modelong ito (Larawan 17).
Ang calculator na ito ang ginamit upang matukoy ang induction na nilikha ng cylindrical permanent magnet na gawa sa N38 na materyal na 8 x 8 mm na ginamit sa mga sukat (Figure 17).
Ang mga resulta ng pagsukat ng sensitivity ng mga sensor ay ibinibigay sa Talahanayan 5. Ayon sa data na nakuha, kapag ginagamit ang magnet sa itaas, ang mga Texas Instruments sensor ay na-trigger sa isang average na distansya ng 24 mm, na tumutugma sa isang induction ng 3.6 mT, at naibalik ang paunang estado sa isang average na distansya ng 33 ... 34 mm (sa isang induction ng 1.45 ... 1.48 mT). Sa panahon ng pananaliksik, ang magnet ay lumipat sa isang axis na patayo sa itaas na eroplano ng microcircuit at dumadaan sa gitna nito (Larawan 9). Ayon sa teknikal na dokumentasyon, ang mga kaukulang katangian ng mga device na ito ay dapat nasa saklaw ng 1.5...4.8 mT (operasyon) at 0.5...3.0 mT (recovery) sa buong hanay ng mga supply voltages. Kaya, ang lahat ng mga sample ng DRV5032FA at DRV5032FB microcircuits ay ganap na nakakatugon sa mga ipinahayag na katangian.
Sa mga pag-aaral ng mga sensor ng Honeywell, ang magnet ay inilipat ayon sa mga rekomendasyon ng tagagawa (Larawan 12). Ang mga sensor ng SM351LT ay nag-trigger sa isang average na distansya ng magnet-to-chip na 36 mm, na tumutugma sa isang induction na 1.25 mT, at nakuhang muli sa isang average na distansya na 39 mm, na tumutugma sa isang induction na 1.0 mT. Ayon sa teknikal na dokumentasyon, para sa SM351LT microcircuits, ang actuation induction ay dapat nasa hanay na 3...11 G (0.3...1.1 mT), at ang release induction ay dapat na hindi bababa sa 2 G (0.2 mT), at pinakamataas na halaga ang halagang ito ay hindi pamantayan. Tulad ng makikita mula sa mga resulta ng pananaliksik, ang aktwal na sensitivity ng SM351LT sensor ay naging bahagyang mas mababa kaysa sa mga halagang nakasaad sa teknikal na dokumentasyon, sa kaibahan sa SM353LT microcircuits, na na-trigger sa average na induction na 1.86 mT (average na distansya 31 mm), na nasa pinapayagang hanay na 6...20 G ( 0.6...2.0 mT).
Konklusyon
Mga sistema ng seguridad, mga metro ng enerhiya, kagamitang medikal, mga aparato sa Internet ng mga bagay - malayo ang mga ito buong listahan mga application kung saan maaaring gamitin ang mga Hall sensor na tinalakay sa artikulong ito. Pangunahing tampok Ang lahat ng kagamitan kung saan maaaring gamitin ang mga microcircuit na ito ay compact at may mahigpit na mga kinakailangan sa pagkonsumo ng enerhiya, dahil ito ay para sa mga layuning ito na sila ay binuo.
Sa kabila ng katotohanan na ang mga device na nasuri ay ginawa ng iba't ibang mga tagagawa, ayon sa kanilang mga katangian, sila ay umakma sa isa't isa, na nagbibigay ng isang komprehensibong hardware platform sa batayan kung saan ang mga developer ay maaaring malutas ang maraming mga praktikal na problema.
Kamusta kayong lahat!
Marahil ay sulit na ipakilala ang iyong sarili nang kaunti - Ako ay isang ordinaryong circuit engineer na interesado rin sa programming at ilang iba pang mga lugar ng electronics: DSP, FPGA, mga komunikasyon sa radyo at ilang iba pa. Kamakailan lamang ay nahuhulog ako sa mga tatanggap ng SDR. Sa una ay nais kong italaga ang aking unang artikulo (sana hindi ang huli ko) sa ilang mas seryosong paksa, ngunit para sa marami ito ay magiging pagbabasa lamang at hindi magiging kapaki-pakinabang. Samakatuwid, ang napiling paksa ay lubos na dalubhasa at eksklusibong inilapat. Gusto ko ring tandaan na, marahil, ang lahat ng mga artikulo at mga tanong sa mga ito ay isasaalang-alang nang higit pa mula sa panig ng isang circuit designer, sa halip na isang programmer o sinuman. Tara na!
Hindi pa nagtagal, inatasan ako na magdisenyo ng "System para sa pagsubaybay sa supply ng enerhiya ng isang gusali ng tirahan." Sinusukat ng device na ito ang kasalukuyang pagkonsumo sa bawat bahagi ng input at boltahe, sabay-sabay na nagpapadala ng data sa channel ng radyo naka-install na sistema « Matalinong Bahay"+ alam kung paano patayin ang starter sa pasukan sa bahay. Ngunit ngayon hindi natin ito pag-uusapan, ngunit tungkol sa maliit ngunit napakahalagang bahagi nito - ang kasalukuyang sensor. At tulad ng naintindihan mo na mula sa pamagat ng artikulo, ang mga ito ay magiging "hindi contact" na kasalukuyang mga sensor mula sa kumpanyang Allegro - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
Maaari mong tingnan ang datasheet ng sensor na pag-uusapan ko. Tulad ng maaari mong hulaan, ang bilang na "100" sa dulo ng pagmamarka ay ang pinakamataas na kasalukuyang nasusukat ng sensor. Magiging tapat ako - Mayroon akong mga pagdududa tungkol dito, tila sa akin na ang mga terminal ay hindi makatiis sa 200A sa loob ng mahabang panahon, kahit na ito ay angkop para sa pagsukat ng inrush na kasalukuyang. Sa aking device, ang isang 100A sensor ay patuloy na dumadaan sa hindi bababa sa 35A nang walang anumang problema + mayroong mga pinakamataas na pagkonsumo na hanggang 60A.
Larawan 1 - Hitsura sensor ACS758-100(50/200)
Bago ako magpatuloy sa pangunahing bahagi ng artikulo, iminumungkahi kong pamilyar ka sa dalawang mapagkukunan. kung mayroon kang pangunahing kaalaman sa electronics, sila ay magiging kalabisan at huwag mag-atubiling laktawan ang talatang ito. Pinapayuhan ko ang iba na tumakbo pangkalahatang pag-unlad at pag-unawa:
1) Hall effect. Phenomenon at prinsipyo ng pagpapatakbo
2) Mga modernong kasalukuyang sensor
________________________________________________________________________________________________________________________
Well, magsimula tayo sa pinakamahalagang bagay, lalo na ang pag-label. Bumibili ako ng mga bahagi 90% ng oras sa www.digikey.com. Dumating ang mga bahagi sa Russia sa loob ng 5-6 na araw, ang website ay marahil ang lahat, mayroon ding isang napaka-maginhawang parametric na paghahanap at dokumentasyon. Kaya buong listahan ang mga sensor ng pamilya ay maaaring tingnan doon kapag hiniling " ACS758"Ang aking mga sensor ay binili doon - ACS758LCB-100B.
Lahat ay minarkahan sa loob ng datasheet, ngunit bibigyan ko pa rin ng pansin mahalagang sandali "100V":
1) 100
- ito ang limitasyon sa pagsukat sa amperes, iyon ay, ang aking sensor ay maaaring sumukat ng hanggang 100A;
2) "SA" - ang liham na ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay pansin sa; sa halip na ito ay maaaring mayroon ding liham " U". Gauge na may sulat B maaaring sukatin ang alternating current at, nang naaayon, direktang kasalukuyang. Sensor na may sulat U Maaari lamang sukatin ang direktang kasalukuyang.
Mayroon ding mahusay na pag-sign sa paksang ito sa simula ng datasheet: 
Figure 2 - Mga uri ng kasalukuyang sensor ng pamilyang ACS758
Isa rin sa ang pinakamahalagang dahilan ang paggamit ng naturang sensor ay naging - galvanic na paghihiwalay. Ang mga power pin 4 at 5 ay hindi konektado sa kuryente sa mga pin 1,2,3. SA sensor na ito komunikasyon lamang sa anyo ng isang sapilitan na larangan.
Isa pang lumabas sa table na ito mahalagang parameter- pagtitiwala ng output boltahe sa kasalukuyang. kaibig-ibig ng ganitong uri Ang mga sensor ay mayroon silang isang boltahe na output, hindi isang kasalukuyang output tulad ng mga klasikong kasalukuyang mga transformer, na kung saan ay napaka-maginhawa. Halimbawa, ang output ng sensor ay maaaring direktang konektado sa ADC input ng microcontroller at maaaring kunin ang mga pagbabasa.
Para sa aking sensor ang halagang ito ay 20 mV/A. Nangangahulugan ito na kapag ang isang kasalukuyang ng 1A ay dumadaloy sa mga terminal 4-5 ng sensor, ang boltahe sa output nito ay tataas ng 20 mV. Sa tingin ko ay malinaw ang lohika.
Ang susunod na punto ay kung ano ang boltahe sa output? Isinasaalang-alang na ang pagkain ay "tao", iyon ay, unipolar, pagkatapos ay kapag sinusukat alternating current dapat may “starting point”. Sa sensor na ito, ang reference point na ito ay 1/2 ang supply (Vcc). Ang solusyon na ito ay madalas na nangyayari at ito ay maginhawa. Kapag ang kasalukuyang daloy sa isang direksyon, ang output ay magiging " 1/2 Vcc + I*0.02V", sa isa pang kalahating ikot, kapag ang kasalukuyang daloy sa tapat na direksyon, ang output boltahe ay magiging mas makitid" 1/2 Vcc - I*0.02V". Sa output nakakakuha tayo ng sinusoid, kung saan ang "zero" ay 1/2Vcc. Kung sinusukat natin ang direktang kasalukuyang, pagkatapos ay sa output magkakaroon tayo ng " 1/2 Vcc + I*0.02V", pagkatapos kapag pinoproseso ang data sa ADC ay binabawasan lang natin ang pare-parehong bahagi 1/2 Vcc at gumana sa totoong data, iyon ay, sa natitira I*0.02V.
Ngayon ay oras na upang subukan sa pagsasanay kung ano ang inilarawan ko sa itaas, o sa halip kung ano ang nabasa ko sa datasheet. Upang gumana sa sensor at subukan ang mga kakayahan nito, binuo ko ang "mini-stand" na ito:
Figure 3 - Kasalukuyang lugar ng pagsubok ng sensor
Una sa lahat, nagpasya akong mag-aplay ng kapangyarihan sa sensor at sukatin ang output nito upang matiyak na ito ay itinuturing na "zero" 1/2 Vcc. Ang diagram ng koneksyon ay matatagpuan sa datasheet, ngunit ako, na gustong makilala, ay hindi nag-aksaya ng oras at nag-sculpt ng filter capacitor para sa power supply + RC low-pass filter circuit sa Vout pin. Sa isang tunay na device, walang lugar kung wala sila! Natapos ko ang larawang ito:
Figure 4 - Resulta ng "zero" na pagsukat
Kapag inilapat ang kapangyarihan 5V galing sa scarf ko STM32VL-Pagtuklas Nakita ko ang mga resultang ito - 2.38V. Ang unang tanong na lumitaw: " Bakit 2.38, at hindi 2.5 na inilarawan sa datasheet?"Ang tanong ay nawala halos kaagad - Sinukat ko ang power bus sa panahon ng pag-debug, at mayroong 4.76-4.77V. Ngunit ang punto ay iyon darating ang pagkain sa USB, mayroon nang 5V, pagkatapos ng USB ay may linear stabilizer na LM7805, at ito ay malinaw na hindi isang LDO na may 40 mV drop. Narito ito ay humigit-kumulang 250 mV na bumababa. Well, okay, hindi ito kritikal, ang pangunahing bagay ay malaman na ang "zero" ay 2.38V. Ito ang pare-pareho na aking ibawas kapag nagpoproseso ng data mula sa ADC.
Ngayon gawin natin ang unang pagsukat, sa ngayon ay gumagamit lamang ng oscilloscope. Susukatin ko ang short-circuit current ng aking regulated power supply, ito ay katumbas ng 3.06A. Ang built-in na ammeter ay nagpapakita nito at ang flux ay nagbigay ng parehong resulta. Buweno, ikonekta natin ang mga output ng power supply sa mga binti 4 at 5 ng sensor (sa larawan mayroon akong wire na itinapon) at tingnan kung ano ang nangyari:
Figure 5 - Kasalukuyang pagsukat short circuit BP
Tulad ng nakikita natin, ang boltahe ay Vout nadagdagan mula 2.38V hanggang 2.44V. Kung titingnan natin ang pagtitiwala sa itaas, dapat ay nakuha na natin 2.38V + 3.06A*0.02V/A, na tumutugma sa isang halaga ng 2.44V. Ang resulta ay tumutugma sa mga inaasahan sa isang kasalukuyang ng 3A nakatanggap kami ng isang pagtaas sa "zero" katumbas ng 60 mV. Konklusyon - gumagana ang sensor, maaari ka nang magtrabaho kasama nito gamit ang MK.
Ngayon ay kailangan mong ikonekta ang isang kasalukuyang sensor sa isa sa mga ADC pin sa STM32F100RBT6 microcontroller. Ang bato mismo ay napaka katamtaman, ang dalas ng sistema ay 24 MHz lamang, ngunit ang panyo na ito ay dumaan sa maraming at napatunayan ang sarili. Malamang na pag-aari ko ito sa loob ng halos 5 taon na ngayon, dahil nakuha ko ito nang libre sa panahon na ang mga ST ay ipinamimigay sa kaliwa't kanan.
Noong una, dahil sa ugali, gusto kong mag-install ng op-amp na may coefficient pagkatapos ng sensor. makakuha ng "1", ngunit tumitingin sa block diagram, napansin kong nakatayo na pala siya sa loob. Ang tanging bagay na dapat isaalang-alang ay kapag pinakamataas na kasalukuyang kapangyarihan ng output ay magiging katumbas ng Vcc supply ng sensor, iyon ay, tungkol sa 5V, at ang STM ay maaaring masukat mula 0 hanggang 3.3V, kaya sa kasong ito kinakailangan na mag-install ng isang resistive boltahe divider, halimbawa, 1:1.5 o 1:2. Ang aking kasalukuyang ay kakaunti, kaya't pabayaan ko ang sandaling ito sa ngayon. Ang aking pansubok na device ay ganito ang hitsura:
Figure 6 - Pagtitipon ng aming "ammeter"
Gayundin, upang mailarawan ang mga resulta, inikot ko ang isang Chinese na display sa ILI9341 controller, sa kabutihang palad ay nakahiga ito, ngunit hindi ito maabot ng aking mga kamay. Upang magsulat ng isang ganap na library para sa kanya, pumatay ako ng ilang oras at isang tasa ng kape, sa kabutihang palad ang datasheet ay naging nakakagulat na nagbibigay-kaalaman, na bihira para sa mga crafts ng mga anak ni Jackie Chan.
Ngayon kailangan nating magsulat ng isang function upang sukatin ang Vout gamit ang ADC ng microcontroller. Hindi ko na idedetalye; mayroon nang isang toneladang impormasyon at mga aralin sa STM32. Kaya tingnan mo lang:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); ibalik ang ADC_GetConversionValue(ADC1); )
Susunod, upang makuha ang mga resulta ng pagsukat ng ADC sa maipapatupad na code pangunahing katawan o pagkaantala, ang mga sumusunod ay dapat na nakasulat:
Data_adc = get_adc_value();
Ang pagkakaroon ng dati nang idineklara ang data_adc variable:
Extern uint16_t data_adc;
Bilang resulta, nakukuha namin ang data_adc variable, na kumukuha ng value mula 0 hanggang 4095, dahil Ang ADC sa STM32 ay 12 bit. Susunod, kailangan nating i-convert ang resulta na nakuha "sa mga parrots" sa isang mas pamilyar na anyo para sa amin, iyon ay, sa mga amperes. Samakatuwid, kinakailangang kalkulahin muna ang presyo ng dibisyon. Pagkatapos ng stabilizer sa 3.3V bus, ang aking oscilloscope ay nagpakita ng 3.17V, hindi ako nag-abala upang malaman kung ano ang konektado dito. Samakatuwid, ang paghahati ng 3.17V sa 4095, nakuha namin ang halaga na 0.000774V - ito ang presyo ng dibisyon. Iyon ay, na nakatanggap ng isang resulta mula sa ADC, halimbawa, 2711, pinarami ko lang ito ng 0.000774V at nakakakuha ng 2.09V.
Sa aming gawain, ang boltahe ay isang "tagapamagitan" lamang; Upang gawin ito, kailangan nating ibawas ang 2.38V mula sa resulta, at hatiin ang natitira sa 0.02 [V/A]. Ang resulta ay ang formula na ito:
Float I_out = ((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);
Well, oras na upang i-upload ang firmware sa microcontroller at makita ang mga resulta:
Figure 7 - Mga resulta ng pagsukat ng data mula sa sensor at ang kanilang pagproseso
Sinukat ko ang sariling pagkonsumo ng circuit, dahil nakikita mo ang 230 mA. Ang pagkakaroon ng pagsukat ng parehong bagay sa isang na-verify na pagkilos ng bagay, ito ay naka-out na ang pagkonsumo ay 201 mA. Well, ang katumpakan ng isang decimal place ay napaka-cool na. Ipapaliwanag ko kung bakit... Ang saklaw ng sinusukat na kasalukuyang ay 0..100A, ibig sabihin, ang katumpakan hanggang 1A ay 1%, at ang katumpakan hanggang sa ikasampu ng isang ampere ay mayroon na 0,1%! At pakitandaan, ito ay walang anumang mga solusyon sa circuit. Tinatamad pa akong ibaba ang mga filter ng power supply.
Ngayon kailangan kong sukatin ang short circuit current (SC) ng aking power source. I-twist ko ang knob sa maximum at makuha ang sumusunod na larawan:
Figure 8 - Mga sukat ng kasalukuyang short circuit
Sa totoo lang, ang mga pagbabasa sa pinagmulan mismo kasama ang katutubong ammeter nito:
Figure 9 - Halaga sa sukat ng BP
Sa katunayan, nagpakita ito ng 3.09A, ngunit habang kumukuha ako ng mga larawan, ang coil ay nagpainit, at ang paglaban nito ay tumaas, at ang kasalukuyang, nang naaayon, ay nahulog, ngunit ito ay hindi masyadong masama.
Sa konklusyon, hindi ko rin alam kung ano ang sasabihin. Umaasa ako na ang aking artikulo ay kahit papaano ay makakatulong sa mga nagsisimula sa radio amateurs sa kanilang mahirap na paglalakbay. Marahil ay may magugustuhan ang aking paraan ng paglalahad ng materyal, pagkatapos ay maaari akong magpatuloy sa pana-panahong pagsulat tungkol sa pagtatrabaho iba't ibang sangkap. Maaari mong ipahayag ang iyong mga kagustuhan sa paksa sa mga komento, susubukan kong isaalang-alang ito.
Ang kasalukuyang pagsukat ng transducer ay isang aparato na maaaring palitan ang kasalukuyang mga transformer at shunt na ginagamit ngayon. Ginagamit para sa kontrol at pagsukat, at ito ay isang mahusay na solusyon sa engineering. Ang disenyo ng aparato ay ginawa alinsunod sa makabagong pamamaraan teknikal na pagpapatupad ng mga kagamitan at mga paraan upang matiyak ang versatility, kaginhawahan at pagiging maaasahan ng system. Iyon ang dahilan kung bakit binuo ang pagsukat ng mga transduser tagagawa ng Russia, ay ginagamit bawat taon sa malaking demand. Ang hanay ng mga posibleng pagbabago ay nakalulugod sa mga mamimili, dahil ito ay nagpapahintulot sa kanila na pumili ng pinaka-angkop na solusyon nang hindi nagbabayad nang labis.
Ano ang espesyal sa mga kasalukuyang transduser?
Ang pangunahing tampok ng kasalukuyang pagsukat ng transduser ay ang kakayahang magamit. Ang direktang kasalukuyang, pulsed current, at alternating current ay maaaring ibigay sa input ng device. Upang gawing posible ang kakayahang magamit, ang mga tagagawa ay bumuo ng isang aparato batay sa prinsipyo ng Hall. Ang converter ay gumagamit ng isang maliit na semiconductor circuit. Sa tulong nito, ang magnitude at direksyon ng magnetic field ng kasalukuyang ibinibigay sa input ng device ay natutukoy. Kaya, ang Hall effect current converter ay isang natatanging device na may mataas na performance at functionality.
Ang aparato ay ginawa sa anyo ng isang pabahay na may butas kung saan ipinapasa ang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor. Nutrisyon elektronikong circuit Ang converter ay pinapagana mula sa mga mains na may DC boltahe na 15 volts. Lumilitaw ang isang kasalukuyang sa output ng device, na nagbabago sa halaga, direksyon at oras sa direktang proporsyon sa kasalukuyang sa input. Sa kasong ito, ang isang kasalukuyang pagsukat ng transduser batay sa epekto ng Hall ay maaaring gawin hindi lamang sa isang pagbubukas para sa output ng kasalukuyang nagdadala ng mga conductor, kundi pati na rin sa anyo ng isang aparato na inilaan para sa pag-install sa isang bukas na circuit.
Mga tampok ng disenyo ng kasalukuyang mga transduser sa pagsukat
Ang non-contact current measuring transducer ay ginawa gamit ang galvanic isolation sa pagitan ng control circuit at ng power circuit. Ang converter ay binubuo ng isang magnetic core, isang compensation winding at isang Hall device. Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa mga bus bar, ang induction ay na-induce sa magnetic circuit, at ang Hall device ay gumagawa ng boltahe na nagbabago habang nagbabago ang induction. Ang output signal ay pinapakain sa input elektronikong amplifier, at pagkatapos ay pupunta sa compensation winding. Bilang isang resulta, ang isang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng paikot-ikot na kompensasyon, na direktang proporsyonal sa kasalukuyang input, habang ang hugis ng pangunahing kasalukuyang ay ganap na paulit-ulit. Mahalaga, ito ay isang kasalukuyang at boltahe converter.
Non-contact AC Current Transducer
Kadalasan, ang mga mamimili ay bumibili ng mga kasalukuyang at boltahe na sensor para sa tatlong-phase na AC power network. Samakatuwid, espesyal na binuo ng mga tagagawa ang mga transduser ng pagsukat ng PIT-___-T na may mas simpleng electronics at, nang naaayon, mas mababang presyo. Ang mga aparato ay maaaring gumana sa iba't ibang mga temperatura, sa hanay ng dalas mula 20 hanggang 10 kHz. Kasabay nito, ang mga mamimili ay may pagkakataon na piliin ang uri ng output signal mula sa converter - boltahe o kasalukuyang. Ang non-contact current na pagsukat ng mga transduser ay ginawa para sa pag-install sa isang bilog o patag na busbar. Ito ay makabuluhang nagpapalawak sa saklaw ng aplikasyon ng kagamitang ito at ginagawa itong may kaugnayan para sa muling pagtatayo ng mga substation na may iba't ibang kapasidad.
Noong 1879, habang nagtatrabaho sa kanyang disertasyon ng doktor sa Johns Hopkins University, ang Amerikanong pisiko na si Edwin Herbert Hall ay nagsagawa ng isang eksperimento sa isang gintong plato. Siya ay dumaan sa isang kasalukuyang sa pamamagitan ng plato, inilalagay ang plato mismo sa salamin, at bilang karagdagan ang plato ay sumailalim sa isang magnetic field na nakadirekta patayo sa eroplano nito, at, nang naaayon, patayo sa kasalukuyang.
In fairness, dapat tandaan na ang Hall ay sa sandaling iyon ay nakikitungo sa tanong kung ang paglaban ng coil kung saan ang kasalukuyang daloy ay nakasalalay sa pagkakaroon ng isang coil sa tabi nito, at bilang bahagi ng gawaing ito, ang mga siyentipiko ay nagsagawa ng libu-libong mga eksperimento. Bilang resulta ng eksperimento sa isang gintong plato, natuklasan na ang isang tiyak na potensyal na pagkakaiba ay lumitaw sa mga gilid na gilid ng plato.
Ang tensyon na ito ay tinatawag Boltahe ng hall. Ang proseso ay maaaring halos ilarawan tulad ng sumusunod: ang puwersa ng Lorentz ay humahantong sa akumulasyon ng isang negatibong singil malapit sa isang gilid ng plato, at isang positibong singil malapit sa kabaligtaran na gilid. Ang ratio ng nagresultang boltahe ng Hall sa magnitude ng longitudinal current ay isang katangian ng materyal kung saan ito ginawa tiyak na elemento Hall, at ang dami na ito ay tinatawag na "Hall resistance".
Ito ay nagsisilbing isang medyo tumpak na paraan para sa pagtukoy ng uri ng mga tagadala ng singil (butas o elektron) sa isang semiconductor o metal.
Batay sa Hall effect, ang mga Hall sensor ay ginawa na ngayon, mga device para sa pagsukat ng lakas ng magnetic field at pagtukoy ng kasalukuyang lakas sa isang conductor. Hindi tulad ng kasalukuyang mga transformer, ginagawang posible ng mga sensor ng Hall na sukatin ang direktang kasalukuyang. Kaya, ang mga aplikasyon ng Hall sensor sa pangkalahatan ay napakalawak.
Dahil ang Hall boltahe ay mababa, ito ay lohikal na ang Hall boltahe ay konektado sa mga terminal. Upang kumonekta sa mga digital na node, ang circuit ay pupunan ng isang Schmitt trigger, at isang threshold device ay nakuha na na-trigger sa isang partikular na antas ng lakas ng magnetic field. Ang ganitong mga circuit ay tinatawag na Hall switch.
Kadalasan ang Hall sensor ay ginagamit kasabay ng isang permanenteng magnet, at ang operasyon ay nangyayari kapag ang permanenteng magnet ay lumalapit sa sensor sa isang tiyak, paunang natukoy na distansya.
Ang mga sensor ng hall ay laganap sa brushless, o valve-type, electric motors (servomotors), kung saan ang mga sensor ay direktang naka-install sa motor stator at gumaganap ang papel ng isang rotor position sensor (RPS), na nagbibigay ng puna ayon sa posisyon ng rotor, humigit-kumulang tulad ng kolektor sa isang brushed DC motor.
Sa pamamagitan ng paglakip ng isang permanenteng magnet sa baras, nakakakuha tayo ng isang simpleng revolution counter, at kung minsan ang shielding effect ng ferromagnetic na bahagi mismo sa magnetic flux mula sa ay sapat na. Ang magnetic flux kung saan karaniwang na-trigger ang mga Hall sensor ay 100-200 Gauss.
Ginawa ng modernong industriya ng electronics, mayroong tatlong-terminal na Hall sensor sa kanilang pabahay npn transistor may bukas na kolektor. Kadalasan, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng transistor ng naturang sensor ay hindi dapat lumampas sa 20 mA, kaya upang kumonekta malakas na pagkarga kinakailangang mag-install ng kasalukuyang amplifier.
Ang magnetic field ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay karaniwang hindi sapat na matindi upang ma-trigger ang isang Hall sensor, dahil ang sensitivity ng naturang mga sensor ay 1-5 mV/Gauss, at samakatuwid, upang masukat ang mahinang mga alon, ang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay napupunta sa paligid. toroidal core na may puwang, at may naka-install na Hall sensor sa puwang. Kaya, na may puwang na 1.5 mm, ang magnetic induction ay magiging 6 G/A na.
Mga modernong sensor Ang kasalukuyang ay nahahati sa mga sumusunod na uri:
- resistive sensors (kasalukuyang shunt);
- Hall effect kasalukuyang mga sensor;
- kasalukuyang mga transformer;
— fiber-optic current sensors (FOCS) batay sa epekto ng Faraday;
- Rogowski belt;
- kasalukuyang mga clamp
Ang bawat isa ay may sariling mga pakinabang at disadvantages, na naglilimita sa saklaw ng aplikasyon nito.
| Kasalukuyang pagsukat ng mga resistor | Mga kasalukuyang transformer | Mga sensor ng hall | |
| Sinusukat ang kasalukuyang | pare-pareho | Variable | Constant at variable |
| Pagsukat ng kasalukuyang saklaw | Hanggang 20 A | Hanggang 1000A | Hanggang 1000A |
| Error sa pagsukat | 1% | 5% | 10% |
| Galvanic na paghihiwalay | Hindi | meron | meron |
| Pagkawala ng pagpasok | meron | meron | Hindi |
| saklaw ng dalas | 100 kHz | 50/60/400 Hz | 200 kHz |
| Kamag-anak na gastos | mababa | mataas | karaniwan |
| Nangangailangan ng panlabas na supply ng kuryente | Hindi | Hindi | Oo
Ang pangunahing kawalan ng isang resistive current sensor ay ang pangangailangan na direktang ikonekta ang sensor sa circuit ng pagsukat. Ang pangunahing kawalan ng kasalukuyang transpormer ay ang pagsukat ng mga alternating na alon lamang ng dalas ng industriya. Ang isang kasalukuyang sensor batay sa Hall effect ay may ilang mga pakinabang, na kinabibilangan ng kakayahang sukatin ang parehong direkta at alternating na mga alon, at ang maliit na sukat nito. Kabilang sa kanilang mga pangunahing bentahe ang kawalan ng pagkawala ng kuryente na ipinakilala sa system at isang malawak na hanay ng dalas. Ang kawalan ay ang pangangailangan panlabas na pinagmulan nutrisyon at pagdepende sa temperatura.
Mga Kasalukuyang Sensor Allegro Microsystems
Ang Allegro Microsystems ay dalubhasa sa disenyo at paggawa ng analog-to-digital na mga circuit ng kuryente at kasalukuyang mga sensor batay sa Hall effect. Para sa hanay na 5-200 A, inaalok ang mga matalinong microcircuit, at para sa hanay na hanggang 1000 A at pataas, inaalok ang mga linear na microcircuit na may malayuang kasalukuyang pagsukat. Ang mga sensor ay nagpapatakbo sa isang pinahabang hanay ng temperatura, na nagpapahintulot sa mga ito na magamit sa malupit na mga kondisyon sa pagpapatakbo.
Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ay automotive at kapangyarihan electronics, automation ng industriya, kagamitan sa pangkalahatang layunin.
Prinsipyo ng operasyon
Ang mga sensor ay binubuo ng isang napaka-tumpak na linear Hall effect sensor na isinama sa chip at isang copper conductor na inilagay malapit sa chip. Kuryente, na dumadaloy sa konduktor, ay lumilikha ng magnetic field, na nakita ng isang Hall sensor at na-convert sa isang boltahe na proporsyonal sa halaga ng kasalukuyang input.
Mga pabahay ng sensor
Para sa paggawa ng 5-200 A sensor, ginagamit ang teknolohiya ng flip chip, na nagbibigay ng isang bilang ng mga makabuluhang pakinabang para sa developer:
— nadagdagan ang sensitivity, ang Hall sensor ay matatagpuan malapit sa kasalukuyang conductor
– mataas na galvanic insulation, hanggang 3600 V rms sa loob ng 60 segundo
— mababang paglaban ng pangunahing circuit, mas mababa sa 1 mOhm, nabawasan ang pagkawala ng kuryente
— mga karaniwang housing para sa pag-mount sa ibabaw.
Ang mga sensor para sa hanay na 50-200 A ay ginawa sa isang pabahay sariling pag-unlad- SV. Ang housing na ito ay may kasamang copper conductor at analog Hall effect sensor at sumusukat ng hanggang 200 A DC at hanggang 1200 A pulsed current Ang mga sensor ay factory calibrated, makatiis ng breakdown voltages hanggang 4800 V rms sa loob ng 60 segundo, nagbibigay ng insulation hanggang 700. V at reinforced insulation hanggang 4500 B. Ang resistensya ng konduktor ay 100mOhm, kaya ang mga IC ay may napakababang pagkawala ng kapangyarihan kapag sinusukat ang pinakamataas na kasalukuyang.
Thermal na kabayaran
Ang kasalukuyang mga sensor ay gumagamit ng patented na digital thermal compensation na teknolohiya, na maaaring makabuluhang mapabuti ang parehong sensitivity at katumpakan ng boltahe ng output sa operating point. Ang parehong mga parameter ay sinusukat sa huling yugto ng pagsubok sa dalawang mga mode: temperatura ng silid at sa 85...150°C. Ang data na ito ay naka-imbak sa EEPROM memory. Bilang resulta, ang mga Allegro sensor ay may kabuuang error na ±1% sa hanay na 25...150°C. Ang late-stage na calibration na ito ay nag-aalis ng pangangailangan para sa temperature calibration pagkatapos ng PCB mounting.
Application ng mga kasalukuyang sensor sa mga electric drive
Ang mga kasalukuyang sensor ng Allegro ay maaaring gamitin sa ilang mga yunit ng electric drive dahil sa pagkakaroon ng galvanic isolation at magandang mga parameter bilis dV/dt.
Magagamit ang mga ito upang sukatin ang kasalukuyang DC bus (1), kasalukuyang phase (2) o mababang antas ng kasalukuyang.
Ang galvanic isolation ay nagbibigay-daan sa mga Allegro sensor na magamit upang direktang masukat ang kasalukuyang bahagi ng motor. Pinapasimple nito ang control unit at binabawasan ang ingay. Ang mga sensor ng ACS710, ACS711 at ACS716 ay may mga error na output na maaaring magamit upang makita ang mga short circuit o iba pang high current phenomena.
Mga pangunahing kasalukuyang sensor para sa mga electric drive:
Mga kasalukuyang sensor sa power amplifier
Tamang kontrol ng power amplifier sa base station o portable radio - ang batayan para sa tamang kompromiso sa pagitan ng output power at kahusayan.
Ang kasalukuyang bias ay pangunahing parameter upang subaybayan ang karamihan sa mga yugto ng output, kaya naman nag-aalok ang Allegro ng ilang mga kasalukuyang sensor upang malutas ang problemang ito.
| ACS711 | 100 kHz kasalukuyang sensor sa QFN/SOIC package |
| ACS712 | 80 kHz kasalukuyang sensor sa SOIC package |
Mga pakinabang ng mga kasalukuyang sensor ng Allegro
— ang kakayahang sukatin ang direktang kasalukuyang, alternating current at ang kanilang mga kumbinasyon;— mababang pagkawala ng enerhiya at, bilang isang resulta, mababang henerasyon ng init, pinababang mga sukat at kakayahang kontrolin ang malalaking alon;
— built-in na galvanic na paghihiwalay
Ang mataas na katumpakan, galvanic isolation ng pagsukat ng circuit, thermal stability at maliliit na dimensyon ay gumagawa ng mga sensor. magandang desisyon para sa paggamit sa converter technology, sambahayan, automotive at industrial electronics.
Mga sensor para sa 0-50 A
| Serye | Uri ng sensor | Boltahe ng supply ng kuryente, V | Saklaw ng pagsukat, A | Boltahe ng pagkakabukod, Vrms | Bandwidth, kHz | Pace. saklaw* | Uri ng shell |
| ACS709 | Bidirectional | 3.3, 5 | ±12 hanggang 75 | 2100 | 120 | L | QSOP-24 |
| ACS710 | Bidirectional | 5 | ±12 hanggang 75 | 3000120 | K | SOICW-16||
| ACS711 | Bidirectional | 3.3 | ±12.5 hanggang 25 | <100 В пост.тока | 100 | E, K | SOIC-8 QFN-12 |
| ACS712 | Bidirectional | p>5 | ±5 hanggang 30 | 2100 | 80 | E | SOIC-8 |
| ACS713 | Unidirectional | 5 | 20 hanggang 30 | 2100 | 80 | E | SOIC-8 |
| ACS714 | Bidirectional | 5 | ±5 hanggang 30 | 2100 | 80 | E, L | SOIC-8 |
| ACS715 | Unidirectional | 5 | 20 hanggang 30 | 2100 | 80 | E, L | SOIC-8 |
| Bidirectional | 3.3 | ±75 | 3000 | 120 | K | SOICW-16 | |
| ACS717 | Bidirectional | 3.3 | ±10 hanggang 20 | 4800 | 40 | K | SOICW-16 |
| ACS718 | Bidirectional | 6 | ±10 hanggang 20 | 4800 | 40 | K | SOICW-16 |
| ACS764 | Unidirectional | 3.3 | 16 o 32 | <100 В пост.тока | 2 | X | QSOP-24 |
Mga kasalukuyang sensor 50-200 A
*Simbolo ng hanay ng temperatura:
E = -40…85°C
K = -40…125°C
L = -40…150°C
S = -20…85°C
Sistema ng notasyon
ACS758 L CB TR -100 B-PFF-T
1 2 3 4 5 6 7
1. Serye
2. Saklaw ng temperatura:
E = -40…85°C
K = -40…125°C
L = -40…150°C
S = -20…85°C
3. Uri ng pabahay:
SV - gusali SV
LC-SOIC-8
4. Pag-iimpake:
hindi itinalaga - sa lalagyan ng lapis
TR - sa tape
5. Saklaw ng sinusukat na kasalukuyang, A
6. Uri ng sensor: B - bidirectional, U - unidirectional
7. Ang pagbabago ng pabahay para sa mga sensor 50-200A, ay binubuo ng isang 3-titik na pagtatalaga:
Ang unang titik ay isang plastic case
Ang pangalawang titik ay isang kasalukuyang konduktor, S - tuwid, F - hubog
Ang ikatlong titik ay mga terminal, S - tuwid, F - angular
karagdagang impormasyon
