Компанії Texas Instruments і Honeywellпропонують датчики Холла з ультрамалим енергоспоживаннямдля компактних застосувань з автономним харчуванням. Є моделі для визначення фіксованого положенняоб'єкта та для виміруйого руху. У чому ж відмінності датчиків TI та Honeywell, та яка модель краще підійдеу тому чи іншому випадку?
Для передачі в електричну схемуінформації про становище різних рухомих елементів, таких як вали, заслінки, кришки, ротори електродвигунів, свого часу розробили спеціалізовані прилади, відомі як датчики положення. Існують датчики, що базуються на електромеханічному, ємнісному, індуктивному, ультразвуковому, магнітному або оптичному принципі роботи, а також безліч комбінованих пристроїв. Кожен тип датчиків має конкретні переваги і недоліки і має свою область застосування. Останні десятиліття список типів датчиків положення поповнився ще одним типом – датчиками з урахуванням ефекту Холла.
Відмінними характеристиками сучасної електронікиє компактність та економічність. І якщо з компактністю у датчиків Холла особливих проблем ніколи не було, то з економічністю до недавнього часу було непросто: у зв'язку з появою економічних електронних приладів, що дозволяють пристрої кілька років працювати від одноелементної літієвої батареї, навіть невеликий струм споживання звичайного датчика Холла вже робить відчутний внесок у загальне енергоспоживання системи.
Тому в Останнім часомпровідні виробники електронних компонентів, в тому числі Texas Instrumentsі Honeywell, представили новий тип датчиків положення на основі ефекту Холла, що відрізняється підвищеною економічністю. Ключовою особливістю цих мікросхем є ультрамалий струм власного споживання, який у сукупності з компактними розмірамиі високою чутливістю робить їх ідеальними для компактних програм з батарейним живленням, наприклад, для бездротових датчиківохоронних систем, пристроїв Інтернету речей та інших систем.
Особливості малоспоживаючих дискретних датчиків Холла
Розрізняють лінійні та дискретні датчики Холла (рисунок 1). Вихідні сигнали лінійних датчиків пропорційні величині магнітної індукції. Основна сфера застосування подібних пристроїв – вимірювачі напруженості магнітного поля, датчики постійних та змінних струмів (рисунок 2), безконтактні потенціометри, датчики кута повороту та інші програми, що працюють із безперервними сигналами. Крім підсилювача та схем температурної компенсації мікросхеми, залежно від спеціалізації, можуть містити безліч інших вузлів, наприклад, АЦП, компаратори тривожних сигналів для активізації центрального мікроконтролера, контролери популярних інтерфейсів передачі даних (USART, I 2 C, SPI та інших), а також енергонезалежну пам'ять для зберігання налаштувань.
Коли абсолютне значенняіндукції магнітного поля не має значення, а важливо визначити лише факт наявності чи відсутності магнітного поля – використовують датчики Холла з дискретним виходом. Ці мікросхеми зазвичай інтегруються один або кілька компараторів з гістерезисом, порівнюють напругу на виході диференціального підсилювача з пороговими рівнями. Областью застосування дискретних датчиків Холла є широкий спектр автоматизованих додатків: датчики відкриття дверей, частотоміри, синхронізатори, автомобільні системи запалювання, контролери рухомих елементів (клапанів, засувок, кришок та іншого), охоронні системи, пристрої керування електродвигунами та багато інших.
Класичним прикладом використання дискретних датчиків Холла є електродвигуни, що використовуються в комп'ютерне обладнання(Рисунок 3). Розміщений на платі двигуна датчик Холла вимірює напруженість магнітного поля, що створюється постійним магнітом ротора, формуючи імпульсний сигнал з логічними рівнями, частота якого пропорційна частоті обертання, що дозволяє оцінити як справність, так і продуктивність вентилятора.
Щодо новою областюзастосування дискретних датчиків Холла є пристрої дистанційного моніторингу, В яких вони поступово витісняють традиційно використовуються в цих додатках герметичні електромеханічні контакти (геркони). Наприклад, використання датчика Холла спільно з триосьовим акселерометром у бездротовому дверному датчику DMS-100, що випускається компанією Pandora(Рисунок 4), дозволяє розпізнати удар, поворот і стан (відкрито/зачинено) дверей, люків, кришок кофрів, багажників, причепів. Оскільки датчик DMS-100 використовує бездротовий інтерфейспередачі даних та живиться від акумулятора, його можна легко та швидко розмістити у важкодоступних місцях.
Основними перевагами датчиків Холла в порівнянні з герконами є висока надійність, компактність та підвищена чутливість. Крім цього, вимірювальний елемент може визначати не тільки величину, а й полярність магнітного поля, у тому числі – за кількома координатами. Всі ці переваги дозволяють позиціонувати датчики Холла як перспективну елементну базу.
Якщо безперервний моніторинг об'єкта не потрібен (наприклад, для систем безпеки), енергоспоживання датчика Холла може бути знижено за рахунок переведення в переривчастий режим роботи. Наприклад, при контролі дверей чи вікна немає необхідності постійно визначати їхній стан, достатньо це робити кілька разів на секунду, адже швидкість їхнього переміщення відносно невелика. Завдяки тому, що вимірювальний елемент датчика Холла є практично безінерційним, а сучасна елементна база відрізняється високою швидкодією для проведення вимірювань рівня магнітного поля без шкоди для точності достатньо декількох десятків мікросекунд. Таким чином, якщо мікросхема датчика більшу частину часу перебуватиме в сплячому режимі, при якому струм, що споживається, знижується до рівня декількох мікроампер, то середнє значення струму, споживаного датчиком, може бути зменшено на кілька порядків.
Наприклад, нехай для вимірювань достатньо 100 мкс і струму 5 мА. Якщо проводити вимірювання 10 разів на секунду з інтервалом 100 мс, то при струмі споживання в режимі сну 5 мкА середній споживаний струм I ср буде розрахований за формулою 1 (рисунок 5):
$$I_(ср)=\frac(T_(1))(T)\times I_(1)+\frac(T_(2))(T)\times I_(2),\qquad(\mathrm(( ))(1)(\mathrm()))$$
де T 1 = (t 1 – 0) – тривалість етапу виміру, T 2 = (T – t 1) - тривалість сплячого режиму, тобто (0,1/100) 5000 + (99,9/100) 5 ≈ 10 мкА.
Це в 500 разів менше струму 5 мА, який споживала б мікросхема, виконуючи безперервні виміри. Таким чином, використання переривчастого режиму є ефективним засобомзменшення енергоспоживання дискретних датчиків Холла без шкоди для їхньої функціональності, що робить їх ідеальними для широкого кола компактних програм з батарейним живленням.
Малоспоживаючі датчики Холла виробництва Texas Instruments
В асортименті TI на момент написання статті є дві моделі датчиків з ультрамалим споживанням, що взаємно доповнюють одна одну за своєю функціональністю. Ключовою відмінністюзапропонованих приладів є спосіб формування вихідного сигналу. Мікросхеми DRV5032 фіксують наявність магнітного поля з індукцією вище за порогове значення, яке, залежно від модифікації, може перебувати в діапазоні 3,8…63 мТл (рисунок 6), тоді як датчики DRV5012 мають функцію засувки, стан якої змінюється тільки при зміні полярності магнітного поля (рис. 7). Це і визначає практичне призначення мікросхем: DRV5032 призначені в першу чергу для визначення наявності будь-яких об'єктів, наприклад, для фіксації відкриття вікна або двері, і можуть працювати зі звичайними двополюсними магнітами, а DRV5012 – для вимірювання руху, наприклад, ротора електродвигуна , і більше орієнтовані працювати з многополюсными магнітами.
Спрощена структурна схема датчиків DRV5032 показана малюнку 8, які технічні характеристики наведено у таблиці 1. У мікросхемі інтегровані: стабілізатор напруги, забезпечує необхідний режимроботи всіх вузлів у широкому діапазоні напруги живлення, кероване джерело струму для вимірювального елемента, диференціальний операційний посилювачз компенсуючими ланцюгами, що усувають вплив температури і напруги зміщення, що присутня на виході вимірювального елемента, та керуючі виходами логічні елементи. З зовнішніх компонентівдля стійкої роботи приладу необхідний лише блокувальний керамічний конденсатор ємністю не менше 0,1 мкФ, що усуває перехідні процеси ланцюга живлення, обумовлені імпульсним характером споживаного струму.
Таблиця 1. Технічні характеристикимікросхем DRV5032
| Параметри | Найменування | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DRV5032DU | DRV5032FA | DRV5032FB | DRV5032FC | DRV5032FD | DRV5032AJ | DRV5032ZE | |
| Чутливість, мТл | 3,9 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 4,8 | 9,5 | 63 |
| Тип чутливості до магнітного поля | Уніполярний | Біполярний | Біполярний | Біполярний | Уніполярний | Біполярний | Біполярний |
| Тип виходів | Двотактний | Двотактний | Двотактний | Відкритий стік | Двотактний | Відкритий стік | Відкритий стік |
| Кількість виходів | 1, 2 * | 1 | 1 | 1 | 2 * | 1 | 1 |
| Частота опитування, тип., Гц | 20 | 20 | 5 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| Напруга живлення, | 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 | |
| Середній споживаний струм, тип. ** , мкА | 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 | |
| Робоча температура, °С | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 | -40…85 |
| Корпус | SOT-23, X2SON | SOT-23, X2SON | SOT-23 | SOT-23 | X2SON | SOT-23, X2SON | SOT-23 |
| * Залежно від типу корпусу: SOT-23 – один вихід (спрацьовує при орієнтації магніту південним полюсом до датчика); X2SON – два виходи (для північного та південного полюсів). ** При напрузі живлення 1,8 ... 5,0 В. |
|||||||
Залежно від версії мікросхеми DRV5032 можуть бути чутливі до полярності зовнішнього магнітного поля. У біполярних версій вихідна напругаприймає низький логічний рівеньзі збільшенням індукції магнітного поля вище порогового значення, незалежно від полярності (рисунок 6). Це спрощує виробництво устаткування, оскільки у разі виключається операція позиціонування полюсів магніту. Уніполярні версії (з суфіксами DU та FD) можуть мати два виходи: вихід OUT1 перетворюється на стан логічного нуля при орієнтуванні магніту північним полюсом до приладу, а OUT2 – південним (рисунок 9). Можливість визначення полярності магнітного поля розширює функціональність кінцевих додатків, дозволяючи визначати як наявність об'єкта, а й його орієнтацію. У мікросхемах із суфіксом DU, що випускаються в трививідному корпусі SOT-23, вихід OUT1 відсутній, і вони дозволяють визначити лише наявність магніту, орієнтованого до датчика південним полюсом.
Тип виходів залежить також від версії приладу. У сімействі присутні як мікросхеми з двотактним виходом, що дає можливість підключати виходи датчиків безпосередньо до портів мікроконтролера без використання зовнішніх резисторів, що підтягують, так і прилади з виходом типу «відкритий стік», що дозволяють об'єднувати виходи декількох датчиків за схемою монтажного АБО. Крім цього, широкий діапазон напруг живлення 1,65 ... 5,5 дозволяє використовувати мікросхеми DRV5032 з більшістю популярних серій мікроконтролерів без використання додаткових схем узгодження рівнів логічних сигналів.
Для проведення вимірювань напруженості зовнішнього магнітного поля мікросхем DRV5032 достатньо в середньому 40 мкс. При цьому всі версії, крім приладів із суфіксом FB, виконують 20 вимірів на секунду. Це дозволяє при максимальному споживаному струмі 2 мА зменшити величину його середнього значення рівня 1,3…2,4 мкА. Ще більшу економічність забезпечують мікросхеми з суфіксом FB, у яких частота вимірювань зменшена до 5 Гц, що дозволяє довести середній струм споживання рівня 0,54…1,6 мкА.
Структурна схема мікросхем DRV5012 (рисунок 10) та його технічні характеристики (таблиця 2) багато в чому аналогічні DRV5032. Крім розглянутого вище методу формування вихідного сигналу, ще однією відмінною особливістю DRV5012 є можливість керування частотою вимірювань за допомогою виводу SEL. При наявності низького рівняна цьому вході мікросхема вимірюватиме напруженість магнітного поля 20 разів на секунду, а при встановленні логічної одиниці частота вимірювань збільшується до 2,5 кГц. Це дозволяє використовувати дані прилади в додатках як з повільними, так і з процесами, що швидко протікають, а також оптимізувати енергоспоживання системи в різних режимахроботи.
Таблиця 2. Технічні характеристики мікросхеми DRV5012
| Параметри | ||
|---|---|---|
| Чутливість, мТл | 2 | |
| Тип виходу | Двотактний | |
| Напруга живлення, | 1,65…5,5 | |
| Максимальний струм у активному режимі, тип., ма | 2 | |
| Тривалість активного режиму, тип, мкс | 55 | |
| Тривалість виміру, тип., мкс | 40 | |
| Робоча температура, °С | -40…85 | |
| Корпус | X2SON | |
| Частота опитування, тип., Гц | 20 | 2500 |
| Середній споживаний струм при напрузі живлення 1,8 ... 5,0 В, тип., МкА | 1,3…2,0 | 142…160 |
Малоспоживаючі датчики Холла від Honeywell
В асортименті одного із найстаріших виробників датчиків Холла – компанії Honeywell– також є дві моделі малоспоживаючих датчиків положення, що відрізняються лише чутливістю.
Структурна схема (рисунок 11), технічні характеристики (таблиця 3) та принцип роботи мікросхем SM351 та SM353 багато в чому аналогічні розглянутим вище мікросхем DRV5032 виробництва компанії Texas Instruments. Для зменшення споживання енергії на аналогові вузли подається тільки під час вимірювань, тривалість яких становить 15 мкс. Комутація живлення здійснюється за допомогою транзисторного ключа, керованого таймером, що містить тактовий генератор, лічильник, дешифратор та інші необхідні компоненти. Середня частотавимірювання напруженості магнітного поля дорівнює 10 Гц. При напрузі живлення 1,8 такий режим роботи при типовому значенні струму в режимі вимірювань близько 1 мА дозволяє зменшити середній струм мікросхеми до рівня, що не перевищує 0,4 мкА.
Мікросхеми SM351 і SM353 нечутливі до полярності зовнішнього магнітного поля і мають двотактні виходи, що дозволяють підключати їх до мікроконтролера без використання зовнішніх резисторів, що підтягують. Обидва прилади випускаються в компактних корпусах SOT-23 і можуть працювати в широкому діапазоні напруги живлення (1,65…5,5 В) і температур (-40…85°С), що дозволяє використовувати їх в автомобільній та промисловій електроніці спільно з більшістю Найбільш популярні мікроконтролери.
Таблиця 3. Технічні характеристики датчиків Холла виробництва Honeywell при напрузі живлення 1,8 В
| Параметри | Найменування | |
|---|---|---|
| SM351 | SM353 | |
| Тип виходу | Двотактний | |
| Напруга живлення, | 1,65…5,5 | |
| Тривалість активного режиму, тип, мкс | 15 | |
| Робоча температура, °С | -40…85 | |
| Корпус | SOT-23 | |
| Частота опитування, тип., Гц | 10 | |
| Чутливість, мТл | 0,7 | 1,4 |
| Максимальний струм в активному режимі, тип. | 1 | 0,8 |
| Середній споживаний струм, мкА | 0,36 | 0,31 |
На відміну від виробів Texas Instruments, датчикам Honeywell потрібна інша орієнтація магнітного поля. Для коректної роботи зовнішні магніти повинні бути орієнтовані полюсами до торцевої поверхні мікросхем (рисунок 12), тоді як для датчиків Texas Instruments таке розташування магнітів потрапляє в сліпу зону.
Дослідження характеристик датчиків Холла
Для перевірки фактичних характеристик малоспоживаючих датчиків Холла ми порівняли мікросхеми SM351LT та SM353LT компанії Honeywell та DRV5032FA та DRV5032FB компанії Texas Instruments. Ці прилади мають однакові функціональне призначення, корпус та тип виходів і відрізняються лише чутливістю, швидкістю реакції та енергоспоживанням. Під час підготовки статті було проведено дослідження п'яти зразків мікросхем кожної моделі.
Схема та зовнішній вигляд вимірювальної установки показані на малюнку 13. Кожен датчик змонтований на окремій макетній платі, що містить керамічний конденсатор С2, призначений для виключення перехідних процесів у ланцюзі живлення, та резистор R3, що дозволяє за допомогою осцилографа контролювати форму споживаного струму. При проведенні вимірювань, не пов'язаних з контролем часових діаграм, резистор R3 замикається зовнішньою дротяною перемичкою.
Мультиметр PV1 призначений для вимірювання середнього значення струму у ланцюгах живлення мікросхем. Він вимірює падіння напруги на резисторі R1, опір якого обрано таким чином, щоб при струмі 1 мА різниця потенціалів на ньому дорівнювала 200 мВ. Це дозволяє на чутливій межі мультиметра 200 мВ вимірювати струм в діапазоні 0 ... 1 мА з роздільною здатністю 0,005 мкА, що цілком достатньо для проведення досліджень.
Електролітичний конденсатор С1 призначений для виключення можливого просідання напруги під час вимірювань через збільшення внутрішнього опору джерела живлення після додавання резистора R1. Елементи R1 і С1 утворюють фільтр нижніх частот з постійним часом 0,2 с, що набагато більше тривалості вимірювань (15 мкс для SM351LT та SM353LT, 40 мкс – для DRV5032FA та DRV5032FB).
Спрацьовування датчика контролюється за допомогою світлодіода VD1 струм якого обмежується резистором R2. Для виключення впливу навантаження мікросхеми на величину споживаного струму світлодіод підключений до позитивного полюса джерела живлення окремим проводом, минаючи фільтр R1C1.
Живлення схеми здійснюється від регульованого джерела постійного струмуіз контролем величини вихідної напруги. Оскільки вимірювання напруги живлення здійснюється до фільтра R1C1, його фактичне значення на висновках мікросхем буде менше на величину падіння напруги на резисторі R1, яке може досягати 60 мВ при напрузі живлення 5 В. Оскільки проведені дослідження є оцінними, цим можна знехтувати, адже підключення мультиметра, що володіє хоч і високим, але все-таки кінцевим внутрішнім опоромбезпосередньо до висновків живлення мікросхем призвело б до появи додаткової похибки у вимірах струму.
Результати вимірювань споживаного струму наведено в таблиці 4. Як видно з отриманих даних, всі досліджені датчики мають хорошу повторюваність параметрів, а отримані значення відповідають типовим величинам, зазначеним у технічної документації.
Аналізуючи залежності середніх значень споживаного струму від напруги живлення (рисунок 14), можна побачити, що енергоспоживання приладів виробництва компанії Texas Instruments менше залежить від цього параметра, ніж датчиків Honeywell. Разом з цим, при напругах живлення менше 4 В мікросхеми Honeywell економічніші, ніж продукція Texas Instruments.
На графіках, зображених малюнку 14, також добре видно вплив частоти вимірів на енергоспоживання. Струм, споживаний мікросхемою DRV5032FA з частотою 20 Гц, у всьому діапазоні напруг живлення практично вдвічі більше струму мікросхеми DRV5032FB, що має частоту 5 Гц. Можна припустити, що DRV5032FB має мінімально можливе енергоспоживання для даної технології, і подальше зменшення частоти вимірювань аж до нуля не вплине на величину споживаного струму.
Таблиця 4. Результати вимірювань споживаного струму за температури 27°С
| Найменування | Зразок | Напруга живлення, | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | |
| Середнє значення | 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 | |
| Середнє значення | 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 | |
| Середнє значення | 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 | |
| Середнє значення | 0,49 | 0,51 | 0,61 | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,89 | 1,00 | 1,15 | |
Форму струму, що споживається мікросхемами, можна побачити, видаливши перемичку і підключивши осцилограф до резистори R3. Результати вимірювань (рисунок 15) підтверджують, що він має яскраво виражений імпульсний характер і відрізняється в активному та сплячому режимах на кілька порядків.
Інший важливою характеристикоюДатчиками Холла є чутливість, що визначає особливості практичного застосування, а також вимоги до характеристик та розташування джерел магнітного поля. У технічній документації на мікросхеми вказується величина індукції у точці, що відповідає розташування корпусу приладу. Однак на напруженість магнітного поля істотно впливає відстань, тому при використанні реальних магнітів датчик спрацьовуватиме на певній дистанції, яка залежить від їх геометричних розмірів та залишкової індукції.
Для оцінки відстані, необхідної для спрацьовування датчика, можна скористатися документацією TI або інформаційними матеріалами, присвячених датчиків Холла. Для постійних магнітів прямокутної форми індукцію на відстані D від поверхонь полюсів магніту можна визначити за формулою 2:
$$\vec(B)=\frac(B_(r))(\pi)\times \left(\arg \tan \left(\frac(WL)(2D\times\sqrt(4D^(2)+) W^(2)+L^(2)))\right)-\arg \tan \left(\frac(WL)(2(D+T)\times\sqrt(4(D+T)^(2) )+W^(2)+L^(2)))\right)\right).\qquad(\mathrm(())(2)(\mathrm()))$$
А для циліндричних – за формулою 3:
$$\vec(B)=\frac(B_(r))(2)\times \left(\frac(D+T)(\sqrt((0.5C)^(2)+(D+T)^ (2)))-\frac(D)(\sqrt((0.5C)^(2)+D^(2)))\right),\qquad(\mathrm(())(3)(\mathrm ()))$$
де W – ширина, L – довжина, T – товщина, С – діаметр, Br – індукція магніту (рисунок 16).
Для цієї мети також можна скористатися онлайн-калькулятором, доступним на сайті Texas Instruments. Перевагою останнього варіанта є можливість швидкого визначеннявідстані, на якій спрацьовуватиме конкретний прилад. Наприклад, ввівши параметри постійного магніту на сторінці, присвяченій датчикам DRV5032, можна відразу визначити як величину індукції в потрібної точки, і відстані, у яких спрацюють все версії мікросхем даної моделі (рисунок 17).
Саме цей калькулятор і був використаний для визначення індукції, створюваної циліндричним, що використовується у вимірюваннях постійним магнітом з матеріалу N38 8 х 8 мм (рисунок 17).
Результати вимірювань чутливості датчиків наведені в таблиці 5. Згідно з отриманими даними, при використанні зазначеного вище магніту датчики Texas Instruments спрацьовували на середній відстані 24 мм, що відповідає індукції 3,6 мТл, та відновлювали вихідний станна середній відстані 33...34 мм (при індукції 1,45...1,48 мТл). Під час проведення досліджень магніт переміщався по осі, перпендикулярній верхній площині мікросхеми і через її центр (рисунок 9). Відповідно до технічної документації, відповідні характеристики цих приладів повинні знаходитися в межах 1,5...4,8 мТл (спрацьовування) і 0,5...3,0 мТл (відновлення) у всьому діапазоні напруги живлення. Таким чином, всі зразки мікросхем DRV5032FA та DRV5032FB повністю відповідають заявленим характеристикам.
При дослідженнях датчиків Honeywell магніт переміщався відповідно до рекомендацій виробника (рисунок 12). Датчики SM351LT спрацьовували при середній відстані між магнітом і мікросхемою, що дорівнює 36 мм, що відповідає індукції 1,25 мТл, і відновлювали свою роботу на середній відстані 39 мм, що відповідає індукції 1,0 мТл. Згідно з технічною документацією, для мікросхем SM351LT індукція спрацьовування повинна знаходитися в діапазоні 3…11 Гс (0,3…1,1 мТл), а відпускання – не менше 2 Гс (0,2 мТл), причому максимальне значенняцієї величини не нормується. Як видно з результатів досліджень, реальна чутливість датчиків SM351LT виявилася дещо нижчою за величини, заявлені в технічній документації, на відміну від мікросхем SM353LT, які спрацьовували при середній індукції 1,86 мТл (середня відстань 31 мм), що знаходиться в допустимому діапазоні 6...20 Гс 0,6 ... 2,0 мТл).
Висновок
Охоронні системи, лічильники енергоресурсів, медичне обладнання, пристрої інтернету – ось далеко не повний перелікдодатків, у яких можна використовувати датчики Холла, розглянуті у цій статті. Ключовими особливостямивсієї техніки, в якій можна застосувати ці мікросхеми, є компактність та жорсткі вимоги до енергоспоживання, адже саме для цих цілей вони були розроблені.
Незважаючи на те, що розглянуті прилади випускаються різними виробникамиЗа своїми характеристиками вони взаємно доповнюють один одного, забезпечуючи комплексну апаратну платформу, на основі якої розробники можуть вирішити безліч практичних завдань.
Всім привіт!
Мабуть, варто представитися небагато – я звичайний інженер-схемотехнік, який цікавиться також програмуванням та деякими іншими областями електроніки: ЦГЗ, ПЛІС, радіозв'язок та деякі інші. Останнім часом з головою поринув у SDR-приймачі. Першу свою статтю (сподіваюся, не останню) я спочатку хотів присвятити якійсь серйознішій темі, але для багатьох вона стане лише чтивом і не принесе користі. Тому тема обрана вузькоспеціалізована та виключно прикладна. Також хочу зазначити, що, напевно, всі статті та питання у них розглядатимуться більше з боку схемотехніка, а не програміста чи когось ще. Ну що ж – поїхали!
Нещодавно у мене замовляли проектування «Система моніторингу енергопостачання житлового будинку», замовник займається будівництвом заміських будинків, так що хтось із вас, можливо, навіть уже бачив мій пристрій. Даний девайс вимірював струми споживання на кожній вступній фазі і напруга, попутно пересилаючи дані по радіоканалу вже встановленої системи « Розумний будинок+ вмів вирубувати пускач на введенні в будинок. Але розмова сьогодні піде не про нього, а про його невелику, але дуже важливу складову - датчик струму. І як ви вже зрозуміли з назви статті, це будуть безконтактні датчики струму від компанії Allegro - ACS758-100.
________________________________________________________________________________________________________________________
Даташит, на датчик про який я розповідатиму, можна подивитися . Як нескладно здогадатися, цифра «100» наприкінці маркування – це граничний струм, який датчик може виміряти. Скажу чесно – є у мене сумніви щодо цього, мені здається, висновки просто не витримають 200А довго, хоча для вимірювання пускового струму цілком підійде. У моєму пристрої датчик на 100А без проблем пропускає через себе постійно не менше 35А + бувають піки споживання до 60А.
Малюнок 1 - Зовнішній вигляддатчика ACS758-100(50/200)
Перед тим, як перейду до основної частини статті, я пропоную вам ознайомитись із двома джерелами. Якщо у вас є базові знанняз електроніки, то вони будуть надмірними та сміливо пропускайте цей абзац. Іншим же раджу пробігтися для загального розвиткута розуміння:
1) Ефект Холла. Явище та принцип роботи
2) Сучасні датчики струму
________________________________________________________________________________________________________________________
Ну що ж, почнемо з найважливішого, а саме з маркування. Купую комплектуючі у 90% випадків на www.digikey.com. У Росію компоненти приїжджають через 5-6 днів, на сайті є мабуть все, також дуже зручний параметричний пошук та документація. Так що повний списокдатчиків сімейства можна подивитися там за запитом ACS758". Датчики мої були куплені там же - ACS758LCB-100B.
Усередині даташита з маркування все розписано, але я все одно зверну увагу на ключовий момент "100В":
1) 100
- це межа виміру в амперах, тобто мій датчик вміє вимірювати до 100А;
2) "У- ось на цю літеру варто звернути увагу особливо, замість неї може бути також літера. UДатчик з буквою Bвміє вимірювати змінний струм, відповідно і постійний. Датчик з літерою Uвміє вимірювати лише постійний струм.
Також на початку даташиту є чудова табличка на цю тему: 
Малюнок 2 - Типи датчиків струму сімейства ACS758
Також однією з найважливіших причинвикористання подібного датчика стала - гальванічна розв'язка. Силові висновки 4 і 5 не електрично пов'язані з висновками 1,2,3. У даному датчикузв'язок лише як наведеного поля.
Ще в цій таблиці з'явився ще один важливий параметр- Залежно вихідної напруги від струму. Чарівність даного типуДатчиків в тому, що у них вихід напруги, а не струму як у класичних трансформаторів струму, що дуже зручно. Наприклад, вихід датчика можна під'єднати безпосередньо до входу мікроконтролера АЦП і знімати показання.
У мого датчика це значення дорівнює 20 мВ/А. Це означає, що при протіканні струму 1А через висновки 4-5 датчика напруга на його виході збільшиться на 20 мВ. Думаю, логіка ясна.
Наступний момент, яка напруга буде на виході? Враховуючи, що харчування «людське», тобто однополярне, то при вимірі змінного струмумає бути «точка відліку». У даному датчику ця точка відліку дорівнює 1/2 живлення (Vcc). Таке рішення часто буває, і це зручно. При протіканні струму в один бік на виході буде " 1/2 Vcc + I * 0.02V", в іншому напівперіоді, коли струм протікає у зворотний бік напруга на виході буде вже" 1/2 Vcc - I * 0.02V". На виході ми отримуємо синусоїду, де "нуль" це 1/2Vcc. Якщо ж ми вимірюємо постійний струм, то на виході у нас буде. 1/2 Vcc + I * 0.02V", потім при обробці даних на АЦП просто віднімаємо постійну складову 1/2 Vccі працюємо з дійсними даними, тобто із залишком I*0.02V.
Тепер настав час перевірити на практиці те, що я описав вище, а вірніше вичитав у датасіті. Щоб попрацювати з датчиком і перевірити його можливості, я спорудив такий «міні-стенд»:
Малюнок 3 - Майданчик для тестування датчика струму
Насамперед я вирішив подати на датчик живлення та виміряти його вихід, щоб переконатися в тому, що за «нуль» у нього прийнято 1/2 Vcc. Схему підключення можна взяти в датасіті, я ж, бажаючи лише ознайомитися, не став витрачати час і ліпити конденсатор, що фільтрує, по живленню + RC ланцюжок ФНЧ на висновку Vout. У реальному пристрої без них нікуди! Отримав у результаті таку картинку:
Малюнок 4 - Результат виміру «нуля»
При подачі харчування 5Вз моєї хустки STM32VL-Discoveryя побачив такі результати - 2.38В. Перше ж питання, яке виникло: " Чому 2,38, а не описані в датасіті 2.5?Питання відпало практично миттєво - виміряв я шину харчування на налагодженні, а там 4.76-4.77В. А справа все в тому, що харчування йдез USB, там вже 5В, після USB стоїть лінійний стабілізатор LM7805, а це явно не LDO з 40 мВ падінням. Ось на ньому це приблизно 250 мВ і падають. Ну та гаразд, це не критично, головне знати, що «нуль» це 2.38В. Саме цю константу я відніматиму при обробці даних з АЦП.
А тепер проведемо перший вимір, поки що лише за допомогою осцилографа. Вимірюватиму струм КЗ мого регульованого блоку живлення, він дорівнює 3.06А. Це і вбудований амперметр показує, і флюка такий же результат дала. Ну що ж, підключаємо виходи БП до ніг 4 і 5 датчика (на фото у мене витушка кинута) і дивимося, що вийшло:
Рисунок 5 - Вимірювання струму короткого замиканняБП
Як бачимо, напруга на Voutзбільшилось з 2.38В до 2.44В. Якщо подивитися на залежність вище, то ми мали вийти 2.38В + 3.06А * 0.02В / А, що відповідає значенню 2.44В. Результат відповідає очікуванням, при струмі 3А ми отримали надбавку до «нуля» рівну 60 мВ. Висновок – датчик працює, можна вже працювати з ним за допомогою МК.
Тепер необхідно підключити датчик струму з одним із висновків АЦП на мікроконтролері STM32F100RBT6. Сам камінчик дуже посередній, системна частота всього 24 МГц, але ця хустка у мене пережила дуже багато і зарекомендувала себе. Володію нею вже, напевно, років 5, бо була отримана нахаляву за часів, коли ST їх роздавали праворуч і ліворуч.
Спочатку за звичкою я хотів після датчика поставити ОУ з коеф. посилення «1», але, глянувши на структурну схемузрозумів, що він усередині вже стоїть. Єдине варто врахувати, що за максимальному струмі вихідне харчуваннядорівнюватиме живленню датчика Vcc, тобто близько 5В, а STM вміє вимірювати від 0 до 3.3В, так що необхідно в такому випадку поставити дільник напруги резистивний, наприклад, 1:1,5 або 1:2. У мене ж струм мізерний, тому знехтую поки що цим моментом. Виглядає мій тестовий пристрій приблизно так:
Малюнок 6 – Збираємо наш «амперметр»
Також для візуалізації результатів прикрутив китайський екран на контролері ILI9341, добре валявся під рукою, а руки до нього ніяк не доходили. Щоб написати для нього повноцінну бібліотеку, вбив пару годинників і чашку кави, благо даташит на подив виявився інформативним, що рідкість для виробів синів Джекі Чана.
Тепер необхідно написати функцію для вимірювання Vout за допомогою АЦП мікроконтролера. Розповідати докладно не буду, по STM32 вже й так море інформації та уроків. Тож просто дивимося:
Uint16_t get_adc_value() ( ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET); return ADC_GetConversionValue(ADC1); )
Далі, щоб отримати результати вимірювання АЦП в виконуваному кодіосновного тіла чи переривання, треба прописати таке:
Data_adc = get_adc_value();
Попередньо оголосивши змінну data_adc:
Extern uint16_t data_adc;
У результаті отримуємо змінну data_adc, яка набуває значення від 0 до 4095, т.к. АЦП в STM32 йде 12 біт. Далі нам необхідно перетворити отриманий результат «в папугах» на більш звичний для нас вигляд, тобто на ампери. Тому необхідно спочатку порахувати ціну поділу. Після стабілізатора на шині 3.3В у мене осцилограф показав 3.17В, не став розуміти, з чим це пов'язано. Тому, розділивши 3.17В на 4095, ми отримаємо значення 0.000774В - і є ціна поділу. Тобто отримавши з АЦП результат, наприклад, 2711, я просто домножу його на 0.000774В і отримаю 2.09В.
У нашій задачі напруга лише «посередник», його нам ще необхідно перевести в ампери. Для цього нам треба відняти з результату 2.38В, а залишок поділити на 0.02 [В/А]. Вийшла така формула:
Float I_out = ((((float)data_adc * presc)-2.38)/0.02);
Ну що ж, настав час залити прошивку в мікроконтролер і подивитися результати:
Рисунок 7 - Результати вимірювання даних з датчика та їх обробка
Виміряв власне споживання схеми, як видно, 230 мА. Вимірявши те саме повіреною флюкою, виявилося, що споживання 201 мА. Ну що ж – точність в один знак після коми це вже дуже круто. Поясню, чому ... Діапазон вимірюваного струму 0..100А, тобто точність до 1А це 1%, а точність до десятих ампера це вже 0,1%! І прошу зауважити, це без будь-яких схемотехнічних рішень. Я навіть полінувався повісити фільтруючі кондери живлення.
Тепер необхідно виміряти струм короткого замикання (КЗ) мого джерела живлення. Викручую ручку на максимум і отримую наступну картину:
Рисунок 8 - Вимірювання струму КЗ
Ну і власне свідчення на самому джерелі з його рідним амперметром:
Малюнок 9 - Значення на шкалі БП
Насправді там показувало 3.09А, але поки я фотографував, витуха нагрілася, і її опір виріс, а струм, відповідно, впав, але це не таке страшно.
Насамкінець навіть і не знаю, чого сказати. Сподіваюся, моя стаття хоч якось допоможе радіоаматорам-початківцям у їхньому нелегкому шляху. Можливо, комусь сподобається моя форма викладу матеріалу, тоді можу продовжити періодично писати про роботу з різними компонентами. Свої побажання за тематикою можна висловити у коментарях, я намагатимусь врахувати.
Вимірювальний перетворювач струму - це пристрій, який може замінити трансформатори струму і шунти, що використовуються сьогодні. Застосовується для контролю та вимірювання, і є чудовим інженерним рішенням. Виконання приладу виконано згідно сучасним методамтехнічної реалізації обладнання та способів забезпечення універсальності, зручності та безвідмовності системи. Саме тому вимірювальні перетворювачі, розроблені російським виробником, з кожним роком користуються великим попитом. Діапазон можливих модифікацій радує споживачів, тому що це дозволяє вибрати найбільш відповідне рішення і при цьому не переплачувати.
Що особливого у вимірювальних перетворювачах струму?
Головною особливістю вимірювального перетворювача струму є його універсальність. На вхід приладу може бути поданий і постійний струм, імпульсний і змінний. Щоб така універсальність стала можливою, виробники розробили прилад з урахуванням принципу Холла. У перетворювачі реалізовано невелику схему, виконану на напівпровідниках. З його допомогою визначається величина та напрямок магнітного поля струму, поданого на вхід пристрою. Таким чином, перетворювач струму на ефект Холла є унікальним приладом з високою працездатністю і функціональністю.
Виконаний прилад у вигляді корпусу з отвором, через який пропускається струмопровідний провідник. живлення електронної схемиперетворювача здійснюється від електромережі з напругою постійного струму рівним 15 вольтам. На виході пристрою з'являється струм, який змінюється за значенням, напрямом та часом прямо пропорційно струму на вході. При цьому вимірювальний перетворювач струму, заснований на ефекті Холла, може виконуватися не тільки з отвором для виведення струмопровідних провідників, але і у вигляді приладу, призначеного для встановлення ланцюга.
Конструктивні особливості вимірювальних перетворювачів струму
Вимірювальний перетворювач безконтактний струму виконаний з гальванічною розв'язкою між ланцюгом контролю і силовим ланцюгом. Складається перетворювач з магнітопроводу, компенсаційної обмотки та приладу Холла. При протіканні струму по шинах у магнітопроводі наводиться індукція, при цьому прилад Холла виробляє напругу, яка змінюється так, як змінюється наведена індукція. Вихідний сигнал подається на вхід електронного підсилювачаа потім надходить на компенсаційну обмотку. У результаті, по компенсаційної обмотці тече струм, який прямо пропорційний струму на вході, у своїй повністю повторюється форма первинного струму. По суті, це перетворювач струму та напруги.
Безконтактний перетворювач для вимірювання змінного струму
Найчастіше споживачі купують датчики струму та напруги для трифазних електромереж змінного струму. Тому виробники спеціально розробили вимірювальні перетворювачі ПІТ-___-Т із простішою електронікою і, відповідно, низькою ціною. Робота приладів може відбуватися за різних температур, в діапазоні частоти від 20 до 10кГц. При цьому для споживачів передбачена можливість вибору типу вихідного сигналу із перетворювача – напруга чи струм. Безконтактні вимірювальні перетворювачі струму виготовляються для встановлення на круглу або плоску шину. Це суттєво розширює сферу застосування даного обладнаннята робить актуальним його при реконструкціях підстанцій різних потужностей.
У 1879 році, працюючи над своєю докторською дисертацією в університеті Джонса Хопкінса, американський фізик Едвін Герберт Холл проводив експеримент із золотою платівкою. Він пропускав по пластинці струм, розмістивши саму пластинку на склі, причому додатково пластинка була піддана дії магнітного поля, спрямованого перпендикулярно до її площини, і, відповідно, перпендикулярно до струму.
Заради справедливості слід зазначити, що Холл займався в той момент вирішенням питання про те, чи опір котушки, по якій тече струм, від наявності поруч з нею, і в рамках цієї роботи вченим були проведені тисячі дослідів. В результаті експерименту із золотою пластинкою було виявлено виникнення деякої різниці потенціалів на бокових краях пластинки.
Ця напруга отримала назву напруги Холла. Можна грубо описати процес так: сила Лоренца призводить до накопичення негативного заряду біля одного краю пластинки, і позитивного - біля протилежного краю. Ставлення ж напруги Холла, що виникає, до величини поздовжнього струму, є характеристикою матеріалу, з якого виготовлений конкретний елементХолла, і ця величина одержала назву «холівський опір».
Служить досить вірним методом визначення типу носіїв заряду (дірковий чи електронний) у напівпровіднику чи металі.
На основі ефекту Холла тепер виготовляють датчики Холла прилади для вимірювання напруженості магнітного поля та визначення сили струму в провіднику. На відміну від трансформаторів струму, датчики Холла дозволяють вимірювати і постійний струм. Таким чином, сфери застосування датчика Холла в цілому дуже великі.
Так як напруга Холла мало, цілком логічно, що висновків напруги Холла підключають . Для підключення до цифрових вузлів, схему доповнюють тригером Шміта, і виходить граничний пристрій, який спрацьовує при заданому рівні напруженості магнітного поля. Такі схеми називають перемикачами Холла.
Часто датчик Холла використовується в парі з постійним магнітом, і спрацьовування відбувається при наближенні постійного магніту до датчика на певну відстань, задану заздалегідь.
Досить широко поширені датчики Холла в безколекторних, або вентильних електродвигунах (сервомоторах), де датчики встановлюються прямо на статорі двигуна і відіграють роль датчика положення ротора (ДПР), який забезпечує Зворотній зв'язокза положенням ротора, приблизно як колектор у колекторному двигуні постійного струму.
Закріпивши постійний магніт на валу, отримаємо простий лічильник оборотів, інколи ж досить екрануючого впливу самої феромагнітної деталі на магнітний потік від . Магнітний потік, від якого спрацьовують датчики Холла, становить 100-200 Гауссів.
Трививідні датчики Холла, що випускаються сучасною електронною промисловістю, мають у своєму корпусі n-p-n транзисторз відкритим колектором. Найчастіше струм через транзистор такого датчика не повинен перевищувати 20 мА, тому для підключення потужного навантаженнянеобхідно встановлювати підсилювач струму.
Магнітне поле провідника зі струмом зазвичай недостатньо інтенсивне для спрацьовування датчика Холла, оскільки чутливість таких датчиків становить 1-5 мВ/Гс, і тому для вимірювання слабких струмів провідник зі струмом навивають на тороїдальний сердечникіз зазором, а в зазор вже встановлюють датчик Холла. Так при зазорі 1,5 мм магнітна індукція складе вже 6 Гс/А.
Сучасні датчикиструму поділяються на такі типи:
- резистивні датчики (струмові шунти);
- Датчики струму на ефекті Холла;
- Трансформатори струму;
- волоконно-оптичні датчики струму (ВОДТ) на ефект Фарадея;
- пояс Рогівського;
- струмові кліщі
Кожен має свої переваги та недоліки, які й обмежують сферу його застосування.
| Струмовимірювальні резистори | Трансформатори струму | Датчики Холла | |
| Вимірюваний струм | Постійний | Змінний | Постійний та змінний |
| Діапазон вимірюваного струму | До 20 А | До 1000А | До 1000А |
| Похибка вимірів | 1% | 5% | 10% |
| Гальванічна розв'язка | ні | є | є |
| Внесені втрати | є | є | Ні |
| Частотний діапазон | 100 кГц | 50/60/400 Гц | 200 кГц |
| Відносна вартість | низька | висока | середня |
| Вимагають зовнішнє джерело живлення | ні | ні | так
Головним недоліком резистивного датчика струму є необхідність підключати датчик безпосередньо до ланцюга вимірювання. Головним недоліком трансформатора струму є вимірювання лише змінних струмів промислової частоти. Датчик струму на основі ефекту Холла має ряд переваг, які полягають у можливості вимірювання як постійних, так і змінних струмів, і малих розмірів. До їхніх головних переваг слід віднести відсутність внесених до системи втрат потужності, широкий діапазон частот. Недоліком є необхідність зовнішнього джерелахарчування та залежність від температури.
Датчики струму Allegro Microsystems
Компанія Allegro Microsystems спеціалізується на розробці та виробництві аналого-цифрових силових мікросхем та датчиків струму на основі ефекту Холла. Для діапазону 5-200 А пропонуються інтелектуальні мікросхеми, а для діапазону до 1000 А та вище - лінійні мікросхеми з дистанційним виміром струму. Датчики працюють у розширеному діапазоні температур, що дозволяє використовувати їх у жорстких умовах експлуатації.
Основними областями застосування є системи автомобільної та силової електроніки, Промислова автоматика, апаратура загального застосування.
Принцип роботи
Датчики складаються з точного лінійного датчика Холла, інтегрованого на кристал мікросхеми, і мідного провідника, розміщеного близько до кристала. Електричний струм, Протікаючи через провідник, створює магнітне поле, яке фіксується датчиком Холла і перетворюється на напругу, пропорційне значенню вхідного струму.
Корпуси датчиків
Для виробництва датчиків на 5-200 А застосовується технологія flip chip, яка надає ряд значних переваг для розробника:
- Підвищена чутливість, датчик Холла розташований дуже близько до провідника струму.
- Висока гальванічна ізоляція, до 3600 В rms протягом 60 секунд
- Низький опір первинного ланцюга, менше 1 мОм, зниження втрат потужності
- Стандартні корпуси для поверхневого монтажу.
Датчики на діапазон 50-200 А випускаються у корпусі власної розробки- СВ. Цей корпус включає мідний провідник і аналоговий датчик Холла і дозволяє вимірювати постійний струм до 200 А і імпульсний до 1200 А. Датчики калібруються при виробництві, витримують напругу пробою до 4800 В rms протягом 60 секунд, забезпечують ізоляцію до 700 В і посилену Опір провідника становить 100 мОм, тому мікросхеми мають наднизьку втрату потужності при вимірюванні максимального струму.
Термокомпенсація
У датчиках струму використовується запатентована технологія цифрової термокомпенсації, яка дозволяє значно покращити як похибку чутливості та вихідної напруги. робочій точці. Обидва параметри вимірюються на етапі фінального тестування у двох режимах: при кімнатній температуріі за 85…150°С. Ці дані зберігаються в EEPROM пам'яті. Внаслідок цього датчики Allegro мають сумарну похибку ±1% в діапазоні 25…150°С. Таке калібрування на останній стадії виробництва усуває необхідність температурного калібрування після монтажу на друковану плату.
Застосування датчиків струму в електроприводі
Датчики струму Allegro можуть застосовуватись у кількох вузлах електроприводу завдяки наявності гальванічної розв'язки та хорошим параметрамшвидкості dV/dt.
Вони можу використовуватися для вимірювання постійного струму шини (1), фази фази (2) або на струму нижнього рівня.
Гальванічна ізоляція дозволяє використовувати датчики Allegro для вимірювання струму фази двигуна безпосередньо. Це спрощує блок управління та зменшує шуми. Датчики ACS710, ACS711 і ACS716 мають помилкові виходи, які можна використовувати для виявлення короткого замикання або інших явищ, викликаних високим струмом.
Основні датчики струму для електроприводу:
Датчики струму в підсилювачах потужності
Правильне управління підсилювачем потужності в базової станціїабо портативному радіоприймачі - основа для правильного компромісу між вихідною потужністю та ККД.
Струм усунення - це ключовий параметрдля контролю на більшості вихідних каскадів, тому компанія Allegro пропонує кілька датчиків струму для вирішення цього завдання.
| ACS711 | Датчик струму 100 кГц у корпусі QFN/SOIC |
| ACS712 | Датчик струму 80 кГц у корпусі SOIC |
Переваги датчиків струму Allegro
- Можливість вимірювання постійного струму, змінного струму та їх комбінацій;- малі втрати енергії і, як наслідок, мале виділення тепла, зменшені габарити та можливість контролювати великі струми;
- Вбудована гальванічна розв'язка
Висока точність, гальванічна ізоляція вимірювальної схеми, термостабільність та малі габарити роблять датчики. гарним рішеннямдля застосування в перетворювальній техніці, побутовій, автомобільній та промисловій електроніці.
Датчики на 0-50 А
| Серія | Тип датчика | Напр-е харчування, У | Діапазон вимірів, А | Напр-е ізоляції, Вrms | Смуга пропускання, кГц | Темп. діапазон* | Тип корпусу |
| ACS709 | Двонапр. | 3.3, 5 | ±12 to 75 | 2100 | 120 | L | QSOP-24 |
| ACS710 | Двонапр. | 5 | ±12 to 75 | 3000120 | K | SOICW-16||
| ACS711 | Двонапр. | 3.3 | ±12.5 to 25 | <100 В пост.тока | 100 | E, K | SOIC-8, QFN-12 |
| ACS712 | Двонапр. | p>5 | ±5 to 30 | 2100 | 80 | E | SOIC-8 |
| ACS713 | Однонапр. | 5 | 20 to 30 | 2100 | 80 | E | SOIC-8 |
| ACS714 | Двонапр. | 5 | ±5 to 30 | 2100 | 80 | E, L | SOIC-8 |
| ACS715 | Однонапр. | 5 | 20 to 30 | 2100 | 80 | E, L | SOIC-8 |
| Двонапр. | 3.3 | ±75 | 3000 | 120 | K | SOICW-16 | |
| ACS717 | Двонапр. | 3.3 | ±10 to 20 | 4800 | 40 | K | SOICW-16 |
| ACS718 | Двонапр. | 6 | ±10 to 20 | 4800 | 40 | K | SOICW-16 |
| ACS764 | Однонапр. | 3.3 | 16 or 32 | <100 В пост.тока | 2 | X | QSOP-24 |
Датчики струму 50-200 А
*Умовне позначення температурного діапазону:
Е = -40 ... 85 ° C
K = -40 ... 125 ° C
L = -40 ... 150 ° C
S = -20 ... 85 ° C
Система позначень
ACS758 L CB TR-100 B-PFF-T
1 2 3 4 5 6 7
1 серія
2. Температурний діапазон:
Е = -40 ... 85 ° C
K = -40 ... 125 ° C
L = -40 ... 150 ° C
S = -20 ... 85 ° C
3. Тип корпусу:
СВ – корпус СВ
LC-SOIC-8
4. Упаковка:
не познач. - у пеналі
TR – на стрічці
5. Діапазон вимірюваного струму, А
6. Тип датчика: В – двоспрямований, U – односпрямований
7. Модифікація корпусу для датчиків 50-200А, складається з 3-літерного позначення:
Перша буква – пластиковий корпус
Друга буква – струмовий провідник, S – прямий, F – вигнутий
Третя буква – висновки, S – прямі, F – кутові
додаткова інформація
