關(guān)于電流傳感器精度和測(cè)量范圍等知識(shí)小記

　　伴隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，各種用電設(shè)備的增多，用電量越來越大，城市的供電設(shè)備經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，用電環(huán)境變得越來越惡劣，對(duì)電源的“考驗(yàn)”越來越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，原先作為配角，資金投入較少的電源越來越受到廠商和研究人員的重視，電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門嶄新的技術(shù)。每天，用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問題的侵?jǐn)_，電子設(shè)備故障的60%來自電源。因此，電源問題的重要性日益凸顯出來。

　　二、電流傳感器的工作原理

　　香港恒發(fā)科技有限公司的電流傳感器可以測(cè)量各種類型的電流，從直流電到幾十千赫茲的交流電，其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應(yīng)，當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時(shí)，原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線①，原邊磁力線集中在磁芯②周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線①成正比的大小僅幾毫伏的電壓，電子電路④可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤，并存在以下關(guān)系式：

　　(1)其中，IS—副邊電流;

　　IP—原邊電流;

　　NP—原邊線圈匝數(shù);

　　NS—副邊線圈匝數(shù);

　　NP/NS—匝數(shù)比，一般取NP=1。

　　電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS，它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比，IS一般很小，只有100~400mA。如果輸出電流經(jīng)過測(cè)量電阻RM，則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號(hào)。

　　三、電流傳感器主要特性參數(shù)

　　1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN

　　IPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值，用有效值表示(A.r.m.s)，IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。

　　ISN指電流傳感器額定輸出電流，一般為100~400mA，某些型號(hào)可能會(huì)有所不同。

　　2、傳感器供電電壓VA

　　VA指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。另外，傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。

　　超過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，

　　3、測(cè)量范圍Ipmax

　　測(cè)量范圍指電流傳感器可測(cè)量的最大電流值，測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN。測(cè)量范圍可用下式計(jì)算

　　(2)要注意單相供電的傳感器，其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍，所以其測(cè)量范圍要高于雙相供電的傳感器。

　　4、過載電流傳感器的過載能力。發(fā)生電流過載時(shí)，在測(cè)量范圍之外，原邊電流仍會(huì)增加，而且過載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值，但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。過載電流值傳感器一般測(cè)量不出來，上海三廣科技經(jīng)銷進(jìn)口currentsensor、accurrentsensor、電流開關(guān)currentswitch、accurrentswitch、currentsensingswitch、accurrentsensingswitch

　　5、精度

　　霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí)，傳感器測(cè)量精度受原邊電流影響的曲線如圖3所示，使用下面公式可計(jì)算出精度：

　　(3)其中，K=NS/NP。

　　計(jì)算精度時(shí)必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。

　　(1).偏移電流ISO

　　偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí)，在25℃，IP=0時(shí)的情況下，偏移電流已調(diào)至最小，但傳感器在離開生產(chǎn)線時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。

　　(2).線性度

　　線性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測(cè)量范圍內(nèi)成正比的程度，香港恒發(fā)科技有限公司的電流傳感器線性度要優(yōu)于0.1%。

　　(3).溫度漂移

　　偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來的，當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí)，ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此，考慮偏移電流ISO的最大變化是很重要的，這可以通過下式計(jì)算：

　　四、傳感器型號(hào)、結(jié)構(gòu)和安裝方法

　　香港恒發(fā)科技有限公司的傳感器產(chǎn)品說明一般由“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”和“生產(chǎn)日期”兩部分構(gòu)成[5]。“傳感器產(chǎn)品型號(hào)”用于標(biāo)明傳感器的型號(hào)、額定測(cè)量值、標(biāo)準(zhǔn)型或非標(biāo)準(zhǔn)型。“傳感器生產(chǎn)日期”則是由8位數(shù)字構(gòu)成，表明傳感器的生產(chǎn)年份、日期(一年中的第幾日)及傳感器序列號(hào)。

　　香港恒發(fā)科技有限公司的傳感器產(chǎn)品很多，每種傳感器的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小等都有所不同，下面介紹幾種典型的外形結(jié)構(gòu)及安裝接線方法。

　　1、HFB20A02電流傳感器

　　HFB20A02電流傳感器是香港恒發(fā)科技有限公司中一種量程很小的傳感器，所能測(cè)量的額定電流為0.005、0.5、1、5、10A，原邊管腳的不同接法可確定額定測(cè)量電流為多少，

　　2、HFK600B-R電流傳感器

　　如HFB20A02一樣，一般傳感器都有正極(+)、負(fù)極(-)、測(cè)量端(M)三個(gè)管腳，但HFK600B-R則沒有此三個(gè)管腳，而是有紅、黑、綠三根引線，分別對(duì)應(yīng)于正極、負(fù)極及測(cè)量端。同時(shí)在HFK600B-R型傳感器中有一內(nèi)孔，測(cè)量原邊電流時(shí)要將導(dǎo)線穿過該內(nèi)孔。

　　不管是HFB20A02還是HFK600B-R型等電流傳感器，安裝時(shí)管腳的接線應(yīng)根據(jù)測(cè)量情況進(jìn)行相應(yīng)連線

　　(1)在測(cè)量交流電時(shí)，必須強(qiáng)制使用雙極性供電電源。即傳感器的正極(+)接供電電源“+VA”端，負(fù)極接電源的“-VA”端，這種接法叫雙極性供電電源。同時(shí)測(cè)量端(M)通過電阻接電源“0V”端。

　　(2)在測(cè)量直流電流時(shí)，可使用單極性或單相供電電源，即將正極或負(fù)極與“0V”端短接，從而形成只有一個(gè)電極相接的情況，其接法共有四種

　　在傳感器產(chǎn)品中，標(biāo)有“-N”標(biāo)志的表示該傳感器沒有電源意外倒置防護(hù)措施;標(biāo)有“-P”標(biāo)志的則表示該傳感器具有防護(hù)措施。是無保護(hù)二極管時(shí)的單極性供電電源安裝接線方法，圖7是加有保護(hù)措施的傳感器的接法上海三廣下設(shè)一獨(dú)資子公司，三廣景芮，主要從事工業(yè)設(shè)備的維修：線路板維修、變頻器維修、PLC維修、電源維修已經(jīng)醫(yī)療設(shè)備的維修D(zhuǎn)R維修、東芝CT維修和X光機(jī)維修。

　　(3)具有屏蔽作用的傳感器的連接方法

　　香港恒發(fā)科技有限公司的部分電流傳感器具有電磁屏蔽作用，其產(chǎn)品外殼上會(huì)多一個(gè)“E”標(biāo)志的端口，其連接方式有兩種：將屏蔽端和負(fù)極(-VA)或零線(0V)相連，如圖8所示。

　　另外，安裝時(shí)必須全面考慮產(chǎn)品的用途、型號(hào)、量程范圍、安裝環(huán)境等。比如傳感器應(yīng)盡量安裝在利于散熱的場(chǎng)合;如果環(huán)境只適于垂直安裝，則必須選擇帶“V”字標(biāo)志的傳感器(如HFB20A02)。

　　五、提高測(cè)量精度的方法

　　除了安裝接線、即時(shí)標(biāo)定校準(zhǔn)、注意傳感器的工作環(huán)境外，通過下述方法還可以提高測(cè)量精度：

　　1、原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心，盡可能不要放偏;

　　2、原邊導(dǎo)線盡可能完全放滿傳感器內(nèi)孔，不要留有空隙;

　　3、需要測(cè)量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個(gè)額定值很高的傳感器，而欲測(cè)量的電流值又低于額定值很多，為了提高測(cè)量精度，可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈，使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值100A的傳感器去測(cè)量10A的電流時(shí)，為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞九圈(一般情況，NP=1;在內(nèi)孔中繞一圈，NP=2;……;繞九圈，NP=10，則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等，從而可提高精度);

　　4、當(dāng)欲測(cè)量的電流值為IPN/5的時(shí)，在25℃仍然可以有較高的精度。