Prionnsabal bunaiteach agus dòigh tagraidh sensor sruth is bholtachd Hall agus inneal-sgaoilidh

1. Inneal talla

 

 

Tha inneal talla na sheòrsa de inneal-tionndaidh magnetoelectric air a dhèanamh de stuthan semiconductor.Ma tha an sruth smachd IC ceangailte ris a’ cheann cuir a-steach, nuair a thèid raon magnetach B tro uachdar mothachaidh magnetach an inneil, nochdaidh comas Hall VH aig a’ cheann toraidh.Mar a chithear ann am Figear 1-1.

 

 

Tha meud comas Hall VH a rèir toradh smachd sruth IC agus dùmhlachd flux magnetach B, is e sin, VH = khicbsin Θ

 

 

Tha an sensor sruth Hall air a dhèanamh a rèir prionnsapal lagh Ampere, is e sin, tha raon magnetach a tha co-rèireach ris an t-sruth air a chruthachadh timcheall air an stiùiriche giùlain gnàthach, agus thathas a’ cleachdadh inneal an talla gus an raon magnetach seo a thomhas.Mar sin, tha e comasach tomhas sruth neo-conaltraidh a dhèanamh.

 

 

Tomhais gu neo-dhìreach sruth an stiùiriche giùlain gnàthach le bhith a’ tomhas comas an Talla.Mar sin, tha an sensor gnàthach air a dhol tro thionndadh iomallachd dealain magnetach dealain.

 

 

2. Prionnsabal lorgaidh Hall DC

 

 

Mar a chithear ann am Figear 1-2.Leis gu bheil dàimh sreathach math aig a ’chuairt magnetach le toradh inneal an talla, faodaidh toradh comharra bholtachd U0 leis an inneal talla a bhith a’ nochdadh gu neo-dhìreach meud an t-sruth tomhaiste I1, is e sin, I1 ∝ B1 ∝ U0

 

 

Bidh sinn a’ calibrachadh U0 gu bhith co-ionann ri 50mV no 100mV nuair is e an sruth tomhaiste I1 an luach comharraichte.Bidh seo a’ dèanamh sensor gnàthach lorg dìreach talla (gun leudachadh).

 

 

3. Prionnsabal dìolaidh magnetach talla

 

 

Tha sruth tomhais I1 aig a’ phrìomh phrìomh chuairt, a ghineas flux magnetach Φ 1. Bidh flux magnetach air a ghineadh le sruth I2 air a chuir seachad le coil dìolaidh àrd-sgoile Φ 2 a’ cumail suas cothromachadh magnetach às deidh airgead-dìolaidh, agus tha inneal an talla an-còmhnaidh an sàs ann a bhith a ’lorg neoni magnetach flux.Mar sin canar sensor sruth dìolaidh magnetach Hall ris.Tha am modh prionnsapal adhartach seo nas fheàrr na am modh prionnsapal lorg dìreach.Is e na buannachdan sònraichte aige ùine freagairt luath agus mionaideachd tomhais àrd, a tha gu sònraichte freagarrach airson sruth lag is beag a lorg.Tha prionnsapal airgead dìolaidh Hall air a shealltainn ann am Figear 1-3.

 

 

Tha Figear 1-3 a’ sealltainn: Φ 1= Φ dhà

 

 

I1N1=I2N2

 

 

I2=NI/N2·I1

 

 

Nuair a bhios an sruth dìolaidh I2 a’ sruthadh tron ​​​​aghaidh tomhais RM, tha e air a thionndadh gu bholtadh aig gach ceann de RM.Mar sensor, tomhais an bholtadh U0, is e sin, U0 = i2rm

 

 

A rèir prionnsapal dìoladh magnetach Hall, thathas a’ dèanamh sensor gnàthach le cuir a-steach ìre bho shònrachaidhean sreath.

 

 

Leis gu feum an sensor gnàthach dìolaidh magnetach a bhith air a dhùsgadh le mìltean de thionndaidhean de choil dìolaidh air an fhàinne magnetach, tha a ’chosgais ag àrdachadh;San dàrna h-àite, bidh an caitheamh gnàthach obrach cuideachd ag àrdachadh a rèir sin;Ach, tha na buannachdan aige bho chruinneas nas àirde agus freagairt luath na sgrùdadh dìreach.

 

 

4. Magnetic dìolaidh bholtaids sensor

 

 

Gus an sruth beag de ìre Ma a thomhas, a rèir Φ 1 = i1n1, faodaidh àrdachadh air an àireamh de thionndadh N1 cuideachd flux magnetach àrd Φ 1 。 Faodaidh an sensor gnàthach beag a nì an dòigh seo tomhas chan e a-mhàin sruth ìre Ma, ach cuideachd bholtaids.

 

 

Eadar-dhealaichte bhon sensor gnàthach, nuair a thathar a’ tomhas bholtachd, tha an tionndadh ioma-lùbach air taobh bun-sgoile an sensor bholtachd ceangailte ann an sreath le resistor cuibhreachaidh gnàthach R1, agus an uairsin ceangailte ann an co-shìnte ris an bholtadh tomhaiste U1 gus an sruth I1 fhaighinn co-rèireach ri an bholtadh tomhaiste U1, mar a chithear ann am Figear 1-4.

 

 

Tha prionnsapal an taobh àrd-sgoile an aon rud ri prionnsapal an sensor gnàthach.Nuair a bhios an sruth dìolaidh I2 a ’sruthadh tron ​​​​aghaidh tomhais RM, tha e air a thionndadh gu bholtadh aig gach ceann de RM mar bholtadh tomhais U0 den sensor, is e sin, U0 = i2rm

 

 

5. Toradh an sensor gnàthach

 

 

Tha bholtadh toraidh bacadh àrd aig an sensor gnàthach lorg dìreach (neo-leudachadh).Ann an tagradh, bu chòir an cnap-starra luchd a bhith nas àirde na 10k Ω.Mar as trice, tha a bholtadh toraidh crochte ± 50mV no ± 100mV air a mheudachadh gu ± 4V no ± 5V le amplifier co-roinneil cuir a-steach eadar-dhealaichte.Tha Figear 5-1 a’ sealltainn dà chuairt phractaigeach airson fiosrachadh.

 

 

(a) Faodaidh am figear coinneachadh ris na riatanasan cruinneas coitcheann;(b) Tha coileanadh math aig a’ ghraf agus tha e freagarrach airson amannan le riatanasan mionaideachd àrd.

 

 

Tha bholtadh toraidh bacaidh àrd aig an sensor sruth meudaichte lorg dìreach.Ann an tagradh, bu chòir gum biodh an cnap-starra luchdan nas àirde na 2K Ω.

 

 

Tha sruth dìolaidh magnetach, sruth dìolaidh magnetach bholtachd agus mothachairean bholtachd mar sheòrsa toraidh gnàthach.Chithear bho figear 1-3 gu bheil an deireadh “m” ceangailte ris an t-solar cumhachd “O”

 

 

Is e an inneal-crìochnachaidh slighe an t-sruth I2.Mar sin, is e comharra gnàthach a th’ ann an toradh comharra bho cheann “m” an sensor.Faodar an comharra gnàthach a chuir air astar ann an raon sònraichte agus faodar a dhearbhadh le cinnt.Ann a bhith ga chleachdadh, chan fheum an aghaidh tomhais RM a dhealbhadh ach air cuir a-steach ionnstramaid àrd-sgoile no eadar-aghaidh pannal smachd ceann-uidhe.

 

 

Gus dèanamh cinnteach à tomhas àrd-chruinneas, bu chòir aire a thoirt do: ① tha cruinneas an aghaidh tomhais mar as trice air a thaghadh mar strì an aghaidh film meatailt, le cruinneas ≤± 0.5%.Faic Clàr 1-1 airson mion-fhiosrachadh.② bu chòir casg cuir a-steach cuairteachaidh ionnstramaid àrd-sgoile no bòrd smachd ceann-uidhe a bhith còrr is 100 uair nas motha na an aghaidh tomhais.

 

 

6. Obraich a-mach bholtaids samplachaidh agus tomhas strì

 

 

Bhon fhoirmle roimhe

 

 

U0=I2RM

 

 

RM=U0/I2

 

 

Càite: U0 - bholtadh tomhais, ris an canar cuideachd bholtadh samplachaidh (V).

 

 

I2 - sruth dìolaidh coil àrd-sgoile (a).

 

 

RM - tomhas an aghaidh (Ω).

 

 

Nuair a thathar a’ tomhas I2, gheibhear an sruth toraidh (luach èifeachdach measta) I2 a tha co-chosmhail ris an t-sruth tomhais (luach èifeachdach measta) I1 bho chlàr paramadair teignigeach an mothachaidh sruth dìolaidh magnetach.Ma tha I2 gu bhith air a thionndadh gu U0 = 5V, faic Clàr 1-1 airson taghadh RM.

 

 

7. Obraich a-mach puing sùghaidh agus * sruth mòr tomhaiste

 

 

Chithear bho fhigear 1-3 gur e an cuairteachadh sruth toraidh I2: v+ → Neach-cruinneachaidh an amplifier cumhachd deireannach → N2 → RM → 0. Tha an aghaidh co-ionann aig a’ chuairt ri fhaicinn ann am Figear 1-6.(tha an cuairteachadh v- ~ 0 mar an ceudna, agus tha an sruth mu choinneamh)

 

 

Nuair a tha an sruth toraidh i2 * mòr, cha mheudaich an luach gnàthach tuilleadh le àrdachadh I1, ris an canar puing sùghaidh an sensor.

 

 

Obraich a-mach a rèir na foirmle a leanas

 

 

I2max=V+ -VCES/RN2+RM

 

 

Càite: V + - solar cumhachd adhartach (V).

 

 

Vces - Saturation cruinneachaidh Tha bholtachd an tiùba cumhachd, (V) sa chumantas 0.5V.

 

 

RN2 - DC an aghaidh coil àrd-sgoile (Ω), faic clàr 1-2 airson mion-fhiosrachadh.

 

 

RM - tomhas an aghaidh (Ω).

 

 

Chithear bhon àireamhachadh gu bheil am puing sùghaidh ag atharrachadh leis an atharrachadh air an aghaidh tomhaiste RM.Nuair a thèid an aghaidh tomhaiste RM a dhearbhadh, tha puing sùghaidh cinnteach ann.Obraich a-mach * sruth mòr tomhais i1max a rèir na foirmle a leanas: i1max = i1/i2 · i2max

 

 

Nuair a bhios tu a’ tomhas AC no cuisle, nuair a thèid RM a dhearbhadh, obraich a-mach * sruth mòr tomhaiste i1max.Ma tha luach i1max nas ìsle na an luach as àirde aig AC an-dràsta no nas ìsle na amplitude cuisle, adhbharaichidh e bearradh cruth tonn toraidh no cuingealachadh leudachaidh.Anns a 'chùis seo, tagh RM nas lugha airson fuasgladh.

 

 

8. Eisimpleir àireamhachaidh:

 

 

Eisimpleir 1

 

 

Gabh an sensor gnàthach lt100-p mar eisimpleir:

 

 

(1) Tha feum air tomhas

 

 

Ìre gnàthach: DC

 

 

* Sruth àrd: DC (ùine cus cuideim ≤ 1 mionaid / uair)

 

 

(2) Seall suas am bòrd agus fios agad

 

 

Bholtadh obrach: bholtadh seasmhach ± ​​15V, strì an aghaidh coil a-staigh 20 Ω (faic clàr 1-2 airson mion-fhiosrachadh)

 

 

Toradh an-dràsta: (luach air a mheas)

 

 

(3) Bholtaids samplachaidh riatanach: 5V

 

 

Obraich a-mach a bheil an sruth tomhaiste agus an bholtadh samplachaidh iomchaidh

 

 

RM=U0/I2=5/0.1=50(Ω)

 

 

I2max=V+-VCES/RN2+RM=15-0.5/20+50=0.207(A)

 

 

I1max=I1/I2·I2max=100/0.1 × 0.207=207(A)

 

 

Tha fios bho na toraidhean àireamhachaidh gu h-àrd gu bheilear a’ coinneachadh ri riatanasan (1) agus (3).

 

 

9. Tuairisgeul agus eisimpleir de sensor bholtaids dìolaidh magnetach

 

 

Tha an aghaidh dealain bun-sgoile agus àrd-sgoile aig sensor bholtachd Lv50-p ≥ 4000vrms (50hz.1min), a thathas a’ cleachdadh gus bholtaids DC, AC agus cuisle a thomhas.Nuair a bhios tu a’ tomhas an bholtachd, a rèir an ìre bholtachd, tha resistor cuibhreachaidh sruth ceangailte ann an sreath aig ceann-uidhe taobh bun-sgoile + HT, is e sin, bidh an bholtadh tomhaiste a’ faighinn sruth na prìomh thaobh tron ​​fhriotair.

 

 

U1 / r1 = I1, R1 = u1 / 10ma (K Ω), bu chòir cumhachd an aghaidh a bhith 2 ~ 4 tursan nas motha na an luach àireamhaichte, agus bu chòir cruinneas an aghaidh a bhith ≤± 0.5%.Faodar resistor cumhachd leòn uèir cruinn R1 òrdachadh leis an neach-dèanamh.

 

 

10. Modh uèiridh an sensor gnàthach

 

 

(1) Tha an diagram wiring de sgrùdadh dìreach (gun leudachadh) sensor gnàthach air a shealltainn ann am Figear 1-7.

 

 

(a) Tha am figear a’ sealltainn ceangal seòrsa-p (seòrsa prìne bùird clò-bhuailte), (b) tha am figear a’ sealltainn ceangal seòrsa C (seòrsa plug socaid), vn tha VN a’ riochdachadh bholtadh toraidh Talla.

 

 

(2) Tha an diagram uèiridh de sensor sruth meudaichte sgrùdadh dìreach air a shealltainn ann am Figear 1-8.

 

 

(a) Is e ceangal seòrsa p a th’ anns an fhigear, (b) is e ceangal seòrsa C a th’ anns an fhigear, anns a bheil U0 a’ riochdachadh bholtaids toraidh agus tha RL a’ riochdachadh an aghaidh luchd.

 

 

(3) Tha an diagram sreangachaidh de sensor sruth dìolaidh magnetach air a shealltainn ann am Figear 1-9.

 

 

(a) Tha am figear a’ sealltainn ceangal seòrsa-p, (b) tha am figear a’ sealltainn ceangal seòrsa C (thoir an aire gur e prìne falamh a th’ anns an treas prìne den t-socaid ceithir prìne)

 

 

Tha an dòigh ceangail prìne bùird clò-bhuailte de na trì mothachairean gu h-àrd co-chòrdail ri dòigh rèiteachaidh an fhìor nì, agus tha an dòigh ceangail plug socket cuideachd co-chòrdail ri dòigh rèiteachaidh an fhìor nì, gus mearachdan sreangaidh a sheachnadh.

 

 

Air an diagram uèiridh gu h-àrd, tha saighead anns an toll anns an t-sruth tomhais I1 den phrìomh chuairt gus stiùireadh adhartach an t-sruth a nochdadh, agus tha stiùireadh adhartach an t-sruth cuideachd air a chomharrachadh air an t-slige fiosaigeach.Tha seo air sgàth gu bheil an sensor gnàthach a’ cumail a-mach gu bheil stiùireadh adhartach an t-sruth tomhais I1 den aon phòla ri sruth toraidh I2.Tha seo cudromach ann an lorg trì ìrean AC no ioma-seanail DC.

 

 

11. Solar cumhachd obrach sensor gnàthach is bholtaids

 

 

Tha an sensor gnàthach na mhodal gnìomhach, leithid innealan talla, amplifiers obrachaidh agus tiùban cumhachd deireannach, a dh’ fheumas uile solar cumhachd obrach agus caitheamh cumhachd.Tha Figear 1-10 na dhealbh sgeamach practaigeach de sholar cumhachd obrach àbhaisteach.

 

 

(1) Tha an ionad-talmhainn toraidh ceangailte gu meadhanach ris an electrolysis mòr airson lughdachadh fuaim.

 

 

(2) Bit capacitance UF, diode 1N4004.

 

 

(3) Tha an cruth-atharrachaidh an urra ri caitheamh cumhachd an sensor.

 

 

(4) Sruth obrach an sensor.

 

 

Sgrùdadh dìreach (gun leudachadh) caitheamh cumhachd: * 5mA;Direct lorgaidh leudachaidh cumhachd caitheamh: * mòr ± 20mA;Caitheamh cumhachd dìolaidh magnetach: 20 + sruth toraidh * Caitheamh mòr de shruth obrach 20 + dà uair an sruth toraidh.Faodar an caitheamh cumhachd a thomhas a rèir an t-sruth obrach caitheamh.

 

 

12. Ro-chùram airson cleachdadh mothachairean sruth is bholtaids

 

 

(1) Feumaidh an sensor gnàthach toraidhean de dhiofar shònrachaidhean a thaghadh gu ceart a rèir luach èifeachdach an t-sruth tomhaiste.Ma thèid an sruth tomhaiste thairis air a’ chrìoch airson ùine mhòr, nì e cron air an tiùb amplifier cumhachd pòla deiridh (a ’toirt iomradh air an t-seòrsa dìolaidh magnetach).San fharsaingeachd, cha bhith an ùine a mhaireas dà uair an t-sruth cus cuideim nas fhaide na 1 mhionaid.

 

 

(2) Feumaidh an sensor bholtachd a bhith ceangailte ri resistor cuibhreachaidh gnàthach R1 ann an sreath air an taobh bun-sgoile a rèir stiùireadh an toraidh, gus am faigh an taobh bun-sgoile an sruth ìre.San fharsaingeachd, cha bhith fad overvoltage dùbailte nas fhaide na 1 mhionaid.

 

 

(3) Gheibhear deagh chruinneas an t-sruth agus an sensor bholtachd fo chumhachan ìre taobh na bun-sgoile, agus mar sin nuair a tha an sruth tomhaiste nas àirde na luach comharraichte an sensor gnàthach, bu chòir an sensor mòr co-fhreagarrach a thaghadh;Nuair a tha an bholtachd tomhaiste nas àirde na luach comharraichte an sensor bholtachd, bu chòir an aghaidh cuibhreachaidh gnàthach ath-atharrachadh.Nuair a tha an sruth tomhaiste nas lugha na 1/2 den luach clàraichte, gus deagh chruinneas fhaighinn, faodar an dòigh ioma-thionndaidh a chleachdadh.

 

 

(4) Faodaidh mothachairean le insulation 3KV agus seasamh bholtaids obrachadh gu h-àbhaisteach ann an siostaman AC de 1kV agus gu h-ìosal agus siostaman DC de 1.5kV agus gu h-ìosal airson ùine mhòr.Faodaidh mothachairean 6kV obrachadh gu h-àbhaisteach ann an siostaman AC de 2KV agus gu h-ìosal agus siostaman DC de 2.5KV agus gu h-ìosal airson ùine mhòr.Bi faiceallach gun a bhith gan cleachdadh fo overpressure.

 

 

(5) Nuair a thèid a chleachdadh air innealan a dh ’fheumas deagh fheartan fiùghantach, * tha e furasta aon bhàr-bus copair alùmanum a chleachdadh agus aig an aon àm ris an fhosgladh.Le bhith a 'cur an àite oidhirpean beaga no barrachd le feadhainn mòra bheir sin buaidh air feartan fiùghantach.

 

 

(6) Nuair a thèid a chleachdadh ann an siostam DC gnàthach àrd, ma tha an solar cumhachd obrach fosgailte no lochtach airson adhbhar air choireigin, bheir an cridhe iarainn fuigheall mòr, a tha airidh air aire.Bidh ath-bheothachadh a 'toirt buaidh air cruinneas.Is e an dòigh demagnetization AC a thionndadh air a ’phrìomh thaobh gun a bhith a’ cur solar cumhachd obrach ris agus a luach a lughdachadh mean air mhean.

 

 

(7) Is e comas raon magnetach an-aghaidh taobh a-muigh an sensor: sruth 5 ~ 10cm air falbh bhon sensor, a tha còrr is dà uair luach gnàthach taobh tùsail an sensor, agus faodar cur an aghaidh a ’bhacadh raon magnetach a chaidh a chruthachadh.Nuair a bhios tu a’ sreangadh sruth àrd trì ìrean, bu chòir gum biodh an astar eadar ìrean nas àirde na 5 ~ 10cm.

 

 

(8) Gus am bi an sensor ag obair ann an staid tomhais math, bu chòir solar cumhachd riaghlaichte àbhaisteach sìmplidh a chaidh a thoirt a-steach ann am Figear 1-10 a chleachdadh.

 

 

(9) Tha puing sùghaidh magnetach agus puing sùghaidh cuairteachaidh an sensor a’ fàgail gu bheil comas cus cuideim aige, ach tha comas cus cuideim cuibhrichte le ùine.Nuair a thathar a’ dèanamh deuchainn air comas cus cuideim, cha bhith an sruth cus cuideim nas fhaide na 2 uair nas fhaide na 1 mhionaid.

 

 

(10) Cha bu chòir teòthachd a ’bhus gnàthach a bhith nas àirde na 85 ℃, a tha air a dhearbhadh le feartan plastaic innleadaireachd ABS.Tha riatanasan sònraichte aig luchd-cleachdaidh agus faodaidh iad plastaic àrd-teòthachd a thaghadh mar an t-slige.

 

 

13. Buannachdan sensor gnàthach ann an cleachdadh

 

 

(1) Lorgaidh neo-conaltraidh.Ann an ath-thogail uidheamachd a chaidh a thoirt a-steach agus cruth-atharrachadh teignigeach seann uidheamachd, tha e a ’sealltainn cho math sa tha tomhas neo-conaltraidh;Faodar an luach gnàthach a thomhas gun atharrachadh sam bith air sreangadh dealain an uidheamachd tùsail.

 

 

(2) Is e an ana-cothrom a bhith a’ cleachdadh an shunt nach urrainn dha a bhith aonaranach gu dealanach, agus tha call cuir a-steach ann cuideachd.Mar as motha a tha an sruth, is ann as motha a tha an call, agus mar as motha a tha an tomhas-lìonaidh.Fhuair daoine a-mach cuideachd gu bheil inductance do-sheachanta aig an shunt nuair a lorgar àrd-tricead agus sruth àrd, agus chan urrainn dha dha-rìribh an cruth tonn sruth tomhaiste a chuir thairis, gun luaidh air an seòrsa tonn neo-sìne.Bidh an sensor gnàthach gu tur a’ cur às do na h-eas-bhuannachdan gu h-àrd den shunt, agus faodaidh cruinneas agus luach bholtachd toraidh a bhith co-ionann ri luach an shunt, leithid ìre cruinneas 0.5, 1.0, ìre bholtachd toraidh 50, 75mV agus 100mV.

 

 

(3) Tha e gu math goireasach a chleachdadh.Gabh sensor gnàthach lt100-c, ceangail meatair analog 100mA no multimeter didseatach ann an sreath aig ceann M agus deireadh neoni an t-solar cumhachd, ceangail an solar cumhachd obrach, agus cuir an sensor air a ’chuairt uèir, gus am bi an sruth faodar luach a’ phrìomh chuairt 0 ~ 100A a thaisbeanadh gu ceart.

 

 

(4) Ged a tha mòran ìrean sruth-obrach agus bholtaids obrach aig a’ chruth-atharrachaidh gnàthach gnàthach is bholtachd agus gu bheil fìor chruinneas aige fon tricead obrach sinusoidal ainmichte, faodaidh e atharrachadh gu còmhlan tricead glè chumhang agus chan urrainn dha DC a chuir thairis.A bharrachd air an sin, tha sruth inntinneach ann rè obrachadh, agus mar sin is e inneal inductive a tha seo, agus mar sin chan urrainn don ùine freagairt aige a bhith ach deichean de mhilleanan-tomhais.Mar a tha fios againn uile, aon uair ‘s gu bheil taobh àrd-sgoile a’ chruth-atharrachaidh gnàthach air a chuairteachadh fosgailte, bheir e a-mach cunnartan bholtachd àrd.Ann a bhith a’ cleachdadh lorg microcomputer, tha feum air togail chomharran ioma-seanail.Tha daoine a’ coimhead airson dòigh air comharran a lorg agus a chruinneachadh


Ùine puist: Iuchar-06-2022