Контрактное производство электроники — Контракт Электроника
А. Маргелов
Датчики тока на основе эффекта Холла Honeywell позволяют решить множество задач в области силовой электроники, которые связаны с созданием систем обратной связи в электроприводном оборудовании для управления и защиты, а также измерении и контроле постоянного, переменного и импульсного токов в широких пределах с высокой точностью.
Несмотря на то, что в мире существует множество методов измерения тока, только три из них объединяет низкая стоимость и соответственно массовое производство. Среди них известные нам технологии: резистивная на основе токового трансформатора и на основе эффекта Холла. В таблице 1 приведен сравнительных анализ основных характеристик датчиков тока, выполненных с использованием этих трех технологий. Другие методы находят применение лишь в дорогостоящем лабораторном оборудовании.
Резистивный метод с использованием токового шунта является очень распространенным и недорогим.
Токовые трансформаторы применяются только в случае измерения переменных токов. Большинство недорогих токовых трансформаторов работают в очень узком диапазоне частот и не способны измерять постоянный ток. Широкополосные же трансформаторы превосходят по стоимости датчики тока на эффекте Холла и резистивные. Однако токовые трансформаторы не вносят потерь, не требуют питания и не имеют напряжения смещения.
Рисунок 1 Структуре датчика
Датчики тока на эффекте Холла (открытого типа и компенсационные), которым и посвящена данная статья, представляют наиболее интересную группу распространенных на сегодняшний день устройств измерения тока.
Компания Honeywell выпускает широкую линейку датчиков тока на эффекте Холла трех типов. Это датчики тока открытого типа, датчики тока компенсационного типа и датчики тока открытого типа с логическим выходом.
ДАТЧИКИ ТОКА ОТКРЫТОГО ТИПА
Эти датчики предназначены для бесконтактного измерения постоянного тока на эффекте Холла открытого типа
Рисунок 2 Внешний вид датчиков тока откРытого типа
го, переменного и импульсного токов в диапазонах ±57…±950 А. Структура приборов приведена на рис. 1.
Датчики тока открытого типа фирмы Honeywell (рис. 2) построены на базе интегрированных линейных датчиков Холла 91SS12-2 и SS94A1 (производятся Honeywell), обладающих повышенной температурной стабильностью и линейностью характеристики.
Датчики имеют аналоговый выход, напряжение на котором прямо пропорционально величине тока, протекающего через контролируемый проводник. При нулевом токе на выходе действует напряжение смещения, равное половине напряжения источника питания. Размах выходного напряжения и, соответственно, чувствительность линейно зависят от напряжения источника питания (пропорциональный выход, 0,2511пит < UBUX < 0,75UJ. Дополнительная регулировка чувствительности производится путем увеличения числа витков проводника с током вокруг кольца магнитопровода датчика. Датчики на базе сенсора SS94A1 имеют двухтактный выходной каскад, построенный на комплементарной паре из биполярных p-n-p- и n-p-n-транзисторов, а на базе 91SS12-2 — каскад на p-n-p-транзис-торе с открытым коллектором. В таблице 2 приведены основные технические характеристики датчиков тока открытого типа.
ДАТЧИКИ ТОКА КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА
Компенсационные датчики тока позволяют бесконтактным способом измерять постоянный, переменный и импульсный токи в диапазонах ±5… ±1200 А.
Структура приборов приведена на рис. 3.
Таблица 1. Характеристики датчиков тока, выполненных на основе различных технологий | ||||||
Датчики тока | Поглощение | Электрическая | Внешнее | Частотный | Напряжение | Относительная |
мощности | изоляция | питание | диапазон | смещения | стоимость | |
Резистивные DC | да | нет | нет | < 100 кГц | нет | самая низкая |
Резистивные AC | да | нет | нет | > 500 кГц | нет | низкая |
На эфффекте Холла | нет | да | да | < 100 кГц | да | средняя |
открытые | ||||||
На эфффекте Холла | нет | да | да | > 1 МГц | нет | высокая |
компенсационные | ||||||
Токовые трансформаторы | да (для АС) | нет | нет | фиксирован | нет | высокая |
ИНЖЕНЕРНАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
Таблица 2 | . | ||||
Наименование Диапазон, А | Чувствительность, мВхЫ* | Напряжение Темп. дрейф Время 1п, мА | Ч/ В | ||
(ампл. знач.) | номин. значение | откл. | смещ., В смещ., %/°С откл., мкс | ||
Линейные датчики тока на базе сенсора 915512-2, выходной каскад — р-п-р откр. коллектор, вертикальный монтаж | |||||
CSLA1CD | ±57 | 49,6 | |||
5,8 | |||||
CSLA1CE | ±75 | 39,4 | 4,4 | ||
CSLA1DE | ±75 | 39,1 | 4,8 | ||
CSLA1CF | ±100 | 29,7 | 2,7 | ||
CSLA1DG | ±120 | 24,6 | 2,1 | ||
CSLA1CH | ±150 | 19,6 | 1,8 | ||
CSLA1DJ | ±225 | 13,2 | 1,2 | ||
CSLA1EJ | ±225 | 13,2 | 1,5 | ||
CSLA1DK | ±325 | 9,1 | 1,7 | ||
CSLA1EK | ±325 | 9,4 | |||
CSLA1EL | ±625 | 5,6 | 1,3 | Un/2 ±0,05 3 19 | 8…16 |
Линейные датчики тока на базе сенсора 5594А, выходной каскад — двухтактный р-п-р+п-р-п, вертикальный монтаж | |||||
CSLA2CD | ±72 | 32,7 | 3 | ||
CSLA2CE | ±92 | 26,1 | 2,1 | ||
CSLA2DE | ±92 | 25,6 | 2,2 | ||
CSLA2CF | ±125 | 19,6 | 1,3 | ||
CSLA2DG | ±150 | 16,2 | 1,1 | ||
CSLA2DJ | ±225 | 8,7 | 0,6 | ±0,02 | |
CSLA2DH | ±235 | 9,8 | 1,1 | ||
CSLA2EJ | ±310 | 7,6 | 0,7 | ||
CSLA2DK | ±400 | 5,8 | 0,5 | ||
CSLA2EL | ±550 | 4,3 | 0,4 | ±0,0125 | |
CSLA2EM | ±765 | 3,1 | 0,36 | ||
CSLA2EN | ±950 | 2,3 | 0,2 | Un/2 ±0,007 3 20 | 6…12 |
Линейные датчики тока на базе сенсора 915512-2, выходной каскад — р-п-р откр. | |||||
CSLA1GD | ±57 | 49,6 | 5,8 | ||
CSLA1GE | ±75 | 39,4 | 4,4 | ||
CSLA1GF | ±100 | 29,7 | 2,7 | Un/2 ±0,05 3 19 | 8…16 |
Основные технические характеристики датчиков тока открытого типа компании Honeywell
Линейные датчики тока на базе сенсора 5594А, выходной каскад — двухтактный р-п-р+п-р-п, горизонтальный монтаж
3
2,1 1,3
0,6 Un/2 ±0,02 8 20 6.12
CSLA2GD CSLA2GE CSLA2GF CSLA2GG
±72 ±92 ±125 ±150
32,7 26,1
12,7
Рисунок 3 Структура датчика тока на эффекте Холла компенсационного типа
Ток, протекающий через контролируемый проводник, создает магнитное поле, пропорциональное величине этого тока, которое концентрируется внутри кольцевого магнитопровода и воздействует на линейный интегрированный датчик Холла.
Сигнал датчика усиливается УПТ, нагрузкой которого является катушка ООС. Катушка создает в магнитопроводе противоположенное по направлению магнитное поле, полностью компенсирующее исходное. Выходом датчика служит второй вывод катушки. Таким образом, выходной сигнал — это ток, пропорциональный величине тока в контролируемом проводнике и числу витков катушки обратной связи (I ~ 1Ы).
Рисунок 4 Внешний вид датчиков тока компенсационного типа
К примеру, датчик с катушкой в 1000 витков формирует выходной ток в 1 мА на 1 А измеряемого тока. Токовый выход конвертируется в вольтовый при помощи внешнего резистора, рекомендованные значения которого всегда приводятся в технической документации на датчик. Дополнительная регулировка чувствительности производится путем увеличения числа витков проводника вокруг кольца магнитопровода датчика или установкой перемычек, задающих число витков внутренней компенсационной катушки датчика (например, в моделях СБЫЕШ, СБЫЕ381).
В таблице 3 приведены основные технические характеристики датчиков тока компенсационного типа.
Рисунок 5 Структура датчика тока с логическим выходом
Таблица Основные технические характеристики датчиков тока компенсационного типа компании Honeywell
Наименование | Диапазон, A Un, В | Хар-ка катушки | Номин 1вых | RmrD при | t зад | , мкс | Изол., | Точн., | ||
(ампл. знач) | N | R, Ом | при 1ит | 1ном, Ом | кВ | % от 1ном | ||||
CSNN191 | ±15 | ±15 | 200 | 20 | 50 мА при 10 А | 100. | < | 1,0 | — | ±2,5 |
CSNE151 | ±5…±36* | ±15 | 1000 | 110 | 25 мА при 25 А | 100.320 | < | 1,0 | 5 | ±0,5 |
CSNE151-005 | ±5…±36* | ±15 | 1000 | 110 | 25 мА при 25 А | 100.320 | < | 1,0 | 5 | ±0,5 |
CSNE381 | ±5…±36* | ±5 | 1000 | 110 | 25 мА при 25 А | 0.84 | < | 1,0 | 5 | ±0,5 |
CSNh251 | ±4…±43* | ±15 | 1000 | 110 | 25 мА при 30 А | 100. | < | 1,0 | 5 | ±0,5 |
CSNX25 | ±56 | 4,75.5,25 | 2000 | 50 | 12,5 мА при 25 А | 0.80 | < | 0,2 | — | ±0,24 |
CSNA111 | ±70 | ±15 | 1000 | 90 | 50 мА при 50 А | 40.130 | < | 1,0 | 2,5 | ±0,5 |
CSNE151-100 | ±90 | ±12…±15 | 1000 | 66 | 25 мА при 25 А | 54.360 | < | 0,2 | — | ±0,5 |
CSNP661 | ±90 | ±12…±15 | 1000 | 30 | 50 мА при 50 А | 70. | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNP661-002 | ±90 | ±12…±15 | 1000 | 30 | 50 мА при 50 А | 70.195 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNB121 | ±100 | ±15 | 2000 | 160 | 25 мА при 50 А | 40.270 | < | 1,0 | 2,5 | ±0,5 |
CSNB131 | ±100 | ±15 | 2000 | 130 | 25 мА при 50 А | 40.300 | < | 1,0 | 2,5 | ±0,5 |
CSNF161 | ±150 | ±12…±15 | 1000 | 30 | 100 мА при 100 А | 10. | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNF161-002 | ±150 | ±12…±15 | 1000 | 30 | 100 мА при 100 А | 10.40 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNT651 | ±150 | ±12…±15 | 1000 | 100 | 25 мА при 50 А | 40.75 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNT651-001 | ±150 | ±12…±15 | 1000 | 100 | 25 мА при 50 А | 40.75 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNF151 | ±180 | ±12…±15 | 2000 | 100 | 50 мА при 100 А | 10. | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNF151-002 | ±180 | ±12…±15 | 2000 | 100 | 50 мА при 100 А | 10.75 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNG251 | ±180 | ±15 | 2000 | 100 | 50 мА при 100 А | 0.125 | < | 0,5 | — | ±0,5 |
CSNG251- | ±180 | ±15 | 2000 | 100 | 50 мА при 100 А | 0.125 | < | 0,5 | — | ±0,5 |
CSNR151 | ±200 | ±12…±15 | 2000 | 100 | 62,5 мА при 100 А | 10. | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNR151-002 | ±200 | ±12…±15 | 2000 | 100 | 62,5 мА при 100 А | 10.40 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNR161 | ±200 | ±12…±15 | 1000 | 30 | 125 мА при 125 А | 30.40 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNR161-002 | ±200 | ±12…±15 | 1000 | 30 | 125 мА при 125 А | 30.40 | < | 0,5 | 3 | ±0,5 |
CSNJ481 | ±600 | ±12…±18 | 2000 | 25 | 150 мА при 300 А | 0. | < | 1,0 | 7,5 | ±0,5 |
CSNJ481-001 | ±600 | ±12…±18 | 2000 | 25 | 150 мА при 300 А | 0.70 | < | 1,0 | 7,5 | ±0,5 |
CSNJ591 | ±1200 | ±12…±24 | 5000 | 50 | 100 мА при 500 А | 0.130 | < | 1,0 | 6 | ±0,5 |
CSNK591-001 | ±1200 | ±12…±24 | 5000 | 50 | 100 мА при 500 А | 0.130 | < | 1,0 | 6 | ±0,5 |
200
320
195
40
75
40
70Рисунок 6 Внешний вид датчиков тока с логическим выходом
ДАТЧИКИ ТОКА С ЛОГИЧЕСКИМ ВЫХОДОМДатчики тока с логическим выходом (рис.
5) позволяют обнаружить превышение тока в контролируемом проводнике выше определенного значения и сформировать логический сигнал тревоги.
Основой этих приборов является интегрированный датчик Холла с логическим выходом. Структура датчиков приведена на рисунке справа. Значение порога срабатывания определяется моделью датчика и может иметь следующие значения: 0,5, 3,5, 5,0, 7,0, 10,0 и 54,00 А. Порог срабатывания может быть установлен меньше номинального значения путем увеличения числа витков проводника вокруг кольца датчика. В таблице 4 приведены основные технические характеристики датчиков тока с логическим выходом.
Таблица 4. Основные технические характеристики датчиков тока c логическим выходом компании Honeywell
Наименование | I „„„,,„,,„,, A | !выхmax, | Чвых (0/1), | |||
(при 25С) | (при 25С) | мА | В | мкс | ||
CSDA1AA | 0,5 | 0,08 | 6. | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDA1AC | 3,5 | 0,6 | 6.16 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDC1AA | 0,5 | 0,08 | 5…±0,2 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDC1AC | 3,5 | 0,6 | 5…±0,2 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDA1BA | 0,5 | 0,08 | 6.16 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDA1BC | 3,5 | 0,6 | 6.16 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDC1BA | 0,5 | 0,08 | 5…±0,2 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDC1BC | 3,5 | 0,6 | 5…±0,2 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDC1DA | 0,5 | 0,08 | 5…±0,2 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDA1DA | 0,5 | 0,08 | 6. | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDC1DC | 3,5 | 0,6 | 5…±0,2 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDA1DC | 3,5 | 0,6 | 6.16 | 20 | 0,4/Un | 100 |
CSDD1EC | 5 | 3,8 | 4,5.24 | 40 | 0,4/Un | 60 |
CSDD1GK2 | 7 | 4 | 4,5.24 | 40 | 0,4/Un | 60 |
CSDD1EG | 10 | 7,6 | 4,5.24 | 40 | 0,4/Un | 60 |
CSDD1FR | 54,12 | 35,36 | 4,5. | 40 | 0,4/Un | 60 |
16
16
24Более подробную информацию о датчиках компании Honeywell можно найти по адресу http://content.honeywell.com/sensing/ products или запросить у официального дистрибьютора компании КОМПЭЛ (www.compel.ru, e-mail: [email protected]).
www.chip-news.ru
Решения для счетчиков энергии Microchip »
ДАТЧИКИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА — Coretech
Датчики тока замкнутого контура. переходи в раздел замкнутого контура | Датчики тока разомкнутого конура. переходи в раздел разомкнутого контура |
Датчики утечки постоянного тока. переходи в раздел датчики утечки тока | Датчики напряжения. переходи в раздел датчики напряжения |
КРИТЕРИИ ВЫБОРА ДАТЧИКОВ
1. Напряжение питания.
Промышленные датчики тока и напряжения могут подключаться к однополярному или к симметричному (биполярному) электропитанию.
Стандартные значение однополярного питания: +3,3 В, +5,0 В.
Стандарные уровни симметричного питания: ±12 В, ±15 В, ±18 В, ±24 В.
2. Точность измерения.
Выбирая прибор по данному параметру, следует учитывать, что увеличение точности влечёт за собой удорожание изделия, и зачастую, приводит к увеличению массы и габаритов изделия.
3. Уровень номинального и максимального измеряемого (первичного) электрического тока.
Датчики тока могут измерять значения от единиц ампер до тысяч ампер.
Увеличение номинального и максимального измеряемого тока влечёт за собой увеличение стоимости и массо-габаритных параметров датчиков.
4. Тип корпуса.
Датчики тока и напряжения выполняются к корпусах, которые предназначены для монтажа на печатной плате или для монтажа на рейку (на панель).
5. Диапазон рабочих температур.
Варианты рабочих диапазонов достигают в нижней части до -40 °C, а в верхней части диапазона достигают до +85 °C и даже до +105 °C.
По этим данным мы составили кросс таблицу наших датчиков и всеми известных датчиков LEM.
| Coretech | LEM | Внешний вид Coretech | Внешний вид LEM | Питание. Общий параметр | Выходной сигнал. Общий параметр |
| CHB5DS5S6 | LESR6-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB15DS5S6 | LESR15-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB25DS5S6 | LESR25-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB50DS5S6 | LESR50-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB100LTA15D | LF205-S | ±12-15V | 100mA | ||
| CHB200LTA15D | LF205-S | ±12-15V | 100mA | ||
| CHB300LTA15D | LF306-S | ±12-15V | 150mA | ||
| CHB200LTB15D | HTA200-S | ±15-24V | ±4. 0V | ||
| CHB300LTB15D | HTA300-S | ±15-24V | ±4.0V | ||
| CHB400LTB15D | HTA400-S | ±15-24V | ±4.0V | ||
| CHB500LTB15D | HTA500-S | ±15-24V | ±4.0V | ||
| CHB500TBh25D | LF505-S | ±15-24V | 100mA | ||
| CHB1000LFD15D | LF1010-S | ±15-24V | 200mA | ||
| CHB1000LF15D | LF2005-S/SP3 | ±15-24V | 400mA | ||
| CHB2000LF15D | LF2005-S/SP9 | ±15-24V | 400mA | ||
CHB50AP15D | LA55-P LA55-TP | ±12-15V | 50mA | ||
| CHB100AP15D | LA100-P | ±12-15V | 100mA | ||
| CHB125AP15D | LA125-P | ±12-15V | 125mA | ||
| CHB200AP15D | LA200-P | ±12-15V | 100mA | ||
| CHB05SY15D4 | HX5-P | ±12-15V | ±4. 0V | ||
| CHB10SY15D4 | HX10-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB20SY15D4 | HX20-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB30SY15D4 | HX30-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB50SY15D4 | HX50-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB10HXS5S | HXS10-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB20HXS5S | HXS20-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB30HXS5S | HXS22-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB50HXS5S | HXS50-NP | ±5V | 2. 5±0.625V | ||
| CHB05LX15D | HY5-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB10LX15D | HY10-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB15LX15D | HY15-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB20LX15D | HY20-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB50LX15D | HY50-P | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHB50LX5S6 | HY50-PS | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB25C15D | Lh35-P | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHB50C15D | LH50-P | ±12-15V | ±50mA | ||
| CHB5DS5S6 | LTS5-NP LTSR5-NP | ±5V | 2. 5±0.625V | ||
| CHB15DS5S6 | LTS15-NP LTSR15-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB25DS5S6 | LTS25-NP LTSR25-NP | ±5V | 2.5±0.625V | ||
| CHB500Sh25D | LT505-S | ±15-24V | 250mA | ||
| CHB1000Sh25D | LT1005-S | ±15-24V | ±200mA | ||
| Coretech | LEM | Внешний вид Coretech | Внешний вид LEM | Питание. Общий параметр | Выходной сигнал. Общий параметр |
CHK50BR5S2 CHK50BS5S2 | HASS50-S | ±5V | 2.5±0.625V | ||
CHK100BR5S2 CHK100BS5S2 | HASS100-S | ±5V | 2.5±0.625V | ||
CHK200BR5S2 CHK200BS5S2 | HASS200-S | ±5V | 2.5±0.625V | ||
CHK300BR5S2 CHK300BS5S2 | HASS300-S | ±5V | 2.5±0.625V | ||
CHK400BR5S2 CHK400BS5S2 | HASS400-S | ±5V | 2.5±0.625V | ||
CHK500BR5S2 CHK500BS5S2 | HASS500-S | ±5V | 2.5±0.625V | ||
CHK600BR5S2 CHK600BS5S2 | HASS600-S | ±5V | 2. 5±0.625V | ||
CHK50BS15D4 CHK50BR15D4 | HAS50-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK100BS15D4 CHK100BR15D4 | HAS100-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK200BS15D4 CHK100BR15D4 | HAS200-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK300BS15D4 CHK300BR15D4 | HAS300-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK600BS15D4 CHK600BR15D4 | HAS600-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK100LB5S2 CHK100LB15D4 | HTB100-Р | ±5V ±12-15V | 2.5±2.0V ±4.0V | ||
CHK200LB5S2 CHK200LB15D4 | HTB200-Р | ±5V ±12-15V | 2. ±4.0V | ||
CHK300LB5S2 CHK300LB15D4 | HTB300-Р | ±5V ±12-15V | 2.5±2.0V ±4.0V | ||
| CHK50HAL15D4 | HAL50-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK100HAL15D4 | HAL100-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK200HAL15D4 | HAL200-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK300HAL15D4 | HAL300-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK400HAL15D4 | HAL400-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK600HAL15D4 | HAL600-S | ±12-15V | ±4. 0V | ||
CHK200F15D4 CHK200FK15D4 | HOP200-SB | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK400F15D4 CHK400FK15D4 | HOP400-SB | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK800F15D4 CHK800FK15D4 | HOP800-SB | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK1000F15D4 CHK1000FK15D4 | HOP1000-SB | ±12-15V | ±4.0V | ||
CHK2000F15D4 CHK2000FK15D4 | HOP2000-SB | ±12-15V | ±4. 0V | ||
| СHK200HAT15D4 | HAT200-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| СHK400HAT15D4 | HAT400-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| СHK600HAT15D4 | HAT600-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| СHK800HAT15D4 | HAT800-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| СHK1000HAT15D4 | HAT1000-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| СHK1500HAT15D4 | HAT1500-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK500HAX15D4 | HAX500-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK800HAX15D4 | HAX800-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK1000HAX15D4 | HAX1000-S | ±12-15V | ±4.0V | ||
| CHK1500HAX15D4 | HAX1500-S | ±12-15V | ±4. 0V | ||
| Coretech | LEM | Внешний вид Coretech | Внешний вид LEM | Питание. Общий параметр | Выходной сигнал. Общий параметр |
| CHV200AC15D25 | LV25-200 | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHV400AC15D25 | LV25-400 | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHV600AC15D25 | LV25-600 | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHV800AC15D25 | LV25-800 | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHV1000AC15D25 | LV25-1000 | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHV10A15D25 | LV25-P | ±12-15V | ±25mA | ||
| CHV-LV15D5 | LV100 | ±12-15V | ±50mA |
5±2.0V
Предлагаем ознакомится с технической документацией.
Датчики приведенные в данной таблице не являются прямым аналогом датчикам LEM.
docs/Sensors-hall-2020/Open-loop/CHK-LB15D4.pdf
Теория измерения тока — NK Technologies
При заданном протекании тока вокруг проводника с током создается пропорциональное магнитное поле. Датчики тока NK Technologies измеряют это поле по одной из двух технологий. Для постоянного тока мы используем «эффект Холла», а для переменного тока используем «индуктивную» технологию.
Щелкните изображение, чтобы увеличить его
Датчик Холла имеет ядро, устройство на эффекте Холла и схему формирования сигнала. Проводник с током проходит через магнитопроницаемый сердечник, который концентрирует магнитное поле проводника. Устройство на эффекте Холла установлено в сердечнике под прямым углом к сосредоточенному магнитному полю. Постоянный ток в одной плоскости возбуждает устройство Холла. Когда включенное устройство Холла подвергается воздействию магнитного поля от сердечника, оно создает разность потенциалов (напряжение), которую можно измерить и усилить в сигналы уровня процесса, такие как 4-20 мА или замыкание контактов.
Индуктивный датчик имеет проволочный сердечник и формирователь сигнала. Проводник с током проходит через сердечник, который усиливает магнитное поле проводника. Переменный ток постоянно меняет потенциал с положительного на отрицательный и обратно, как правило, с частотой 50 или 60 Гц. Расширяющееся и сжимающееся магнитное поле индуцирует ток в обмотках. Этот вторичный ток преобразуется в напряжение и преобразуется в выходные сигналы уровня процесса, такие как 4–20 мА или замыкание контактов.
[ч]
Знай свою силу
Датчик тока — это экономичный и надежный инструмент, незаменимый для контроля состояния оборудования, выявления отклонений в технологических процессах и обеспечения безопасности персонала.
Для управления насосами, компрессорами, нагревателями, конвейерами и другими электрическими нагрузками требуется точная обратная связь о состоянии в режиме реального времени. Традиционный подход к этой проблеме контроля заключается в использовании реле давления, оптических датчиков и переключателей нулевой скорости.
Однако за последние 10 лет все большее число инженеров-проектировщиков и инженеров-технологов пришли к выводу, что измерение тока является более надежным и экономичным способом контроля и управления электрическими нагрузками. Твердотельные датчики тока проще в установке и более надежны, чем электромеханические устройства, и они предоставляют больше информации.
Проще говоря, измерение тока, потребляемого оборудованием, дает вам больше информации о фактической производительности оборудования. Мгновенное наблюдение за изменениями нагрузки может помочь вам повысить пропускную способность, сократить количество отходов и предотвратить катастрофический отказ оборудования. Непрерывный мониторинг потребляемого тока в режиме реального времени также можно использовать для анализа тенденций или оповещения о состоянии.
Методы измерения тока
Датчики тока облегчают автоматизацию промышленных насосных станций, позволяя в режиме реального времени контролировать насосы, компрессоры, нагреватели, вентиляторы и другое электрооборудование.
Измерение потребляемой мощности может помочь повысить эффективность, защитить персонал и снизить затраты на техническое обслуживание двигателей в широком диапазоне промышленных применений. Эта фотография была сделана с мостового крана на компрессорной станции природного газа National Fuel Gas в Эллисбурге, штат Пенсильвания. Пять встроенных двигателей/компрессоров (крупнокалиберные, тихоходные, ~200 об/мин, ~2200 л.с.) производства Dresser-Rand работают параллельно. Каждая панель слева управляет и контролирует блок двигателя/компрессора. (С разрешения Basic Systems, Inc.)
Наиболее распространенными способами измерения тока являются резистивный шунт, эффект Холла и индукция.
Резистивный шунт
Резистивный шунт представляет собой калиброванный резистор, размещенный на пути тока, который создает падение напряжения, пропорциональное протекающему току согласно:
В = IR
где:
В = падение напряжения ток
R = сопротивление шунта
Измерение падения напряжения обычно находится в диапазоне милливольт переменного тока.
Этот выход должен преобразовываться отдельным преобразователем в технологический сигнал, такой как 4-20 мА или замыкание контакта.
К сожалению, шунт представляет серьезные проблемы в работе и потенциальную угрозу безопасности. Обе стороны шунтирующего резистора находятся под сетевым напряжением, что на практике означает подачу 480 В переменного тока на низковольтную панель управления. Отсутствие изоляции может привести к серьезным травмам ничего не подозревающего обслуживающего персонала.
Поскольку по сути это резистор, шунт часто воспринимается как наименее дорогое решение. Хотя на самом деле это недорогое устройство, формирователь сигналов должен быть рассчитан на 480 В переменного тока и стоит очень дорого. Затраты на установку и эксплуатацию резистивного шунта еще больше ограничивают его использование. Установка этого устройства требует обрезки и повторной заделки токоведущего проводника, а это дорого и требует много времени. Кроме того, поскольку шунт представляет собой фиксированное падение напряжения (вносимое сопротивление) в контролируемой цепи, он выделяет тепло и теряет энергию.
Шунт подходит только для измерения постоянного тока и измерения низкочастотного переменного тока (<100 Гц).
Датчик на эффекте Холла
Рис. 1. На эффекте Холла и индукции используются разные методы измерения магнитного поля вокруг проводника с током. Датчик Холла лучше всего подходит для постоянного тока, а индуктивный датчик — для переменного тока.
Эффект Холла и индукция представляют собой бесконтактные технологии, основанные на том принципе, что при заданном протекании тока вокруг проводника с током создается пропорциональное магнитное поле. Обе технологии измеряют это магнитное поле, но используют разные методы измерения (см. рис. 1).
Датчик Холла состоит из трех основных компонентов: ядра, датчика Холла и схемы формирования сигнала. Проводник с током проходит через магнитопроницаемый сердечник, который концентрирует магнитное поле проводника. Устройство на эффекте Холла аккуратно установлено в небольшой щели в сердечнике под прямым углом к концентрированному магнитному полю.
Его возбуждает постоянный ток в одной плоскости. Когда включенное устройство Холла подвергается воздействию магнитного поля от сердечника, оно создает разность потенциалов (напряжение), которую можно измерить и усилить в сигналы уровня процесса, такие как 4-20 мА или замыкание контактов.
Поскольку датчик Холла полностью изолирован от контролируемого напряжения, он не представляет угрозы безопасности и практически не имеет импеданса. Он также обеспечивает точное и воспроизводимое измерение как переменного, так и постоянного тока. Преобразователи на эффекте Холла требуют больше энергии, чем обычные двухпроводные системы с питанием от контура. Впоследствии большинство датчиков Холла представляют собой трехпроводные или четырехпроводные устройства.
В зависимости от конструкции датчики Холла могут измерять частоты от постоянного тока до нескольких килогерц. Поскольку они, как правило, дороже шунтов или индуктивных преобразователей, их использование обычно ограничивается измерением мощности постоянного тока.
По сравнению с индуктивным датчиком их основным недостатком является ограниченный диапазон измерения.
Индуктивные датчики
Фото 1. Индуктивные переключатели тока доступны как в конфигурациях со сплошным сердечником, так и в конфигурациях с разъемным сердечником. Эти компактные устройства с автономным питанием обеспечивают регулируемые в полевых условиях уставки и встроенные монтажные кронштейны для упрощения установки.
Индуктивный датчик состоит из проволочного сердечника и преобразователя сигнала. Проводник с током проходит через магнитопроницаемый сердечник, который усиливает магнитное поле проводника. Переменный ток постоянно меняет потенциал с положительного на отрицательный и обратно, как правило, с частотой 50 или 60 Гц. Расширяющееся и сжимающееся магнитное поле индуцирует ток в обмотках. Это принцип, которым руководствуются все трансформаторы.
Токонесущий проводник обычно называют первичной обмоткой, а сердечник обмотки — вторичной. Вторичный ток преобразуется в напряжение и преобразуется в выходные сигналы уровня процесса, такие как 4–20 мА или замыкание контактов.
Индуктивное измерение обеспечивает как высокую точность, так и широкий динамический диапазон, а выходной сигнал изначально изолирован от контролируемого напряжения. Эта изоляция обеспечивает безопасность персонала и создает практически незаметные вносимые потери (падение напряжения) в контролируемой цепи.
Индуктивные датчики предназначены для измерения мощности переменного тока и обычно работают в диапазоне частот от 20 до 100 Гц, хотя некоторые датчики могут работать в диапазоне килогерц. Хорошо спроектированный индуктивный датчик может быть сконфигурирован как двухпроводное устройство для снижения затрат на установку.
Применение бесконтактных датчиков тока
Датчики тока часто используются для предоставления важной информации автоматизированным системам управления и в качестве первичных контроллеров в схемах релейной логики. Двумя наиболее распространенными типами являются преобразователи тока и переключатели тока.
Датчики тока. Преобразователи тока преобразуют контролируемый ток в пропорциональное напряжение переменного или постоянного тока или миллиамперный сигнал.
Эти небольшие устройства имеют чрезвычайно низкий вносимый импеданс. Индуктивные преобразователи проще в установке, поскольку они двухпроводные, с автономным питанием (выход 0–5 В постоянного тока или 0–10 В постоянного тока) или с питанием от контура (выход 4–20 мА). Преобразователи на эффекте Холла обычно представляют собой четырехпроводные устройства и требуют отдельного источника питания. Поскольку оба типа могут быть подключены непосредственно к системам данных и устройствам отображения, они идеально подходят для мониторинга двигателей, насосов, конвейеров, станков и любой электрической нагрузки, требующей аналогового представления в широком диапазоне токов.
Рисунок 2. Преобразователи со средней чувствительностью подходят для измерения чистых синусоидальных волн.
Преобразователи частоты (ЧРП) экономят энергию и улучшают управление движением за счет улучшенного регулирования скорости двигателя. Кремниевые управляемые выпрямители (SCR) продлевают срок службы нагревателя, сводя к минимуму термоциклирование.
Импульсные источники питания — это небольшие, эффективные и компактные устройства, которые легко интегрируются с разнообразным электрическим оборудованием. Все три технологии основаны на высокоскоростном переключении, которое искажает синусоиду переменного тока. Понимание двух основных методов измерения силы тока может помочь вам выбрать правильное устройство для этих требовательных приложений.
Большинство преобразователей тока имеют средний отклик, выпрямляя и фильтруя синусоиду для получения средней пиковой силы тока. Чтобы вычислить среднеквадратичное значение тока чистой синусоидальной волны, преобразователи просто делят пиковый ток на квадратный корень из 2 (1,1414). Этот метод обеспечивает быстрый отклик (100·200 мс) при умеренных затратах, но он работает только с чистыми синусоидальными сигналами (см. рис. 2).
Форма выходного сигнала типичного ЧРП или SCR не является чистой синусоидой. Моделируемая волна может иметь пики, в несколько раз превышающие средний ток, и их относительные размеры меняются в зависимости от несущей и выходной частоты.
В этих приложениях датчик средней чувствительности может быть точным при 20 Гц, но на 10% выше при 30 Гц и на 10% ниже при 40 Гц. Преобразователи со средним откликом просто не могут точно измерить эти искаженные формы волны.
Рис. 3. Для точного измерения искаженных сигналов от частотно-регулируемых приводов требуется преобразователь истинного среднеквадратичного значения.
Только истинное среднеквадратичное значение позволяет точно измерять несинусоидальные формы сигналов частотно-регулируемых приводов, тиристоров, электронных балластов, входов импульсных источников питания и других нелинейных нагрузок. Приборы True RMS измеряют мощность или теплотворную способность любой формы волны тока или напряжения. Это позволяет сравнивать очень разные формы сигналов друг с другом и с эквивалентным значением постоянного тока (нагрева).
Измерение истинного среднеквадратичного значения начинается с возведения входного сигнала в квадрат для математического выпрямления сигнала.
Следующим шагом является усреднение волны за определенный период времени и вычисление квадратного корня. Результатом является истинная мощность (теплотворная способность) волны (см. рис. 3).
Как определить, что у вас датчик истинного среднеквадратичного значения? Если в спецификации продукта или листе технических данных выходной сигнал описывается как «истинное среднеквадратичное значение для синусоидальных сигналов», у вас есть преобразователь со средней чувствительностью и умный составитель спецификаций. Спецификация преобразователя с истинным среднеквадратичным значением будет описана в техническом описании как «истинное среднеквадратичное значение для всех форм сигналов» и «точно измеряет частотно-регулируемые приводы или тиристоры». Датчики с истинным среднеквадратичным значением обычно обеспечивают более медленный отклик, чем датчики со средним откликом (400·800 мс), и могут стоить на 30%·50% больше, чем датчик со средним откликом.
Большинство современных преобразователей доступны в конфигурациях со сплошным сердечником или с разъемным сердечником для облегчения установки.
В типичном преобразователе используются регулируемые в полевых условиях потенциометры диапазона. Более продвинутые устройства имеют диапазоны, выбираемые с помощью перемычек, чтобы исключить трудозатраты на калибровку. Типичные диапазоны датчиков составляют от 0–2 А до 0–2000 А с апертурой от 0,5 до >3 дюймов (12–76 мм).
Токовые переключатели. Разработанные для контроля и переключения цепей переменного и постоянного тока, токовые переключатели сочетают в себе измерение тока и преобразование сигналов с сигнализацией предельных значений. Релейный выход активируется, когда уровень тока, определяемый аварийным сигналом предельного значения, превышает пороговое значение, выбираемое пользователем. Индуктивные переключатели тока обычно имеют полупроводниковые выходные переключатели. Они имеют автономный источник питания и, следовательно, являются хорошим выбором для модернизации, ремонта и временного мониторинга (см. Фото 1). Токовые переключатели на эффекте Холла имеют полупроводниковый или релейный выход.
Их высокие требования к мощности не позволяют использовать конструкцию с автономным питанием, а потребность в отдельном источнике питания увеличивает стоимость их установки.
Некоторые выключатели тока поставляются с фиксированной уставкой. В более новых конструкциях предусмотрены регулируемые в полевых условиях заданные значения с помощью потенциометра и обратной связи со светодиодом или ЖК-дисплеем. Их диапазон уставок находится в диапазоне от 0–5 А до 0–2000 А. Для систем релейной логики переключатели должны быть оснащены встроенными временными задержками, чтобы учесть броски при запуске и мгновенные провалы или выбросы.
Мониторинг и управление двигателем
Одним из наиболее распространенных применений датчиков индукционного тока является мониторинг двигателя. Поскольку потребляемый ток является отличным индикатором состояния двигателя, датчик тока можно использовать для решения широкого круга проблем, связанных с управлением технологическим процессом, безопасностью и техническим обслуживанием.
Автоматизация механизма подачи в дробилки и дробилки часто осуществляется путем установки датчика тока на провод двигателя. Выходной сигнал используется для управления с обратной связью между дробилкой и механизмом подачи. Падение нагрузки сигнализирует конвейеру или загрузчику о необходимости увеличить скорость подачи, а увеличение нагрузки инициирует уменьшение скорости подачи. В этой операции контроль скорости подачи помогает предотвратить заклинивание, улучшает однородность или структуру продукта помола и повышает эффективность последующих операций обработки.
Та же логика управления может использоваться для блокировки двух или более двигателей для обеспечения безопасности персонала. Здесь цель состоит в том, чтобы запустить второй двигатель только после того, как первый двигатель заработает и будет управлять своей нагрузкой. Этот тип защитной блокировки используется на различных коммерческих и промышленных объектах.
Автоматическое переключение нагрузки и оповещение о состоянии также являются типичными приложениями для токовых выключателей.
Часто их используют вместо вспомогательных контактов, сигнализирующих только о положении контактора. Большинство двигателей оснащены местными разъединителями при фактической нагрузке для облегчения обслуживания. Если оборудование выводится из эксплуатации при отключении, вспомогательный контакт контактора будет давать ложную индикацию включения, что может иметь серьезные последствия для безопасности или эксплуатации.
Интеллектуальные самокалибрующиеся выключатели тока можно запрограммировать на сигнализацию о перегрузке и недостаточной нагрузке или на запуск резервного оборудования. Эти микропроцессорные устройства оснащены встроенными программируемыми таймерами, компенсирующими кратковременные сбои и броски двигателя во время запуска. В этих операциях переключатель тока более надежен, поскольку он не подвержен коррозии контактов или дрейфу уставки и не требует периодического обслуживания или калибровки.
Датчики тока и выключатели также используются для обеспечения защиты двигателя и облегчения процедур обслуживания оборудования.
Крупные электродвигатели нуждаются в периодическом капитальном ремонте или восстановлении. График профилактического обслуживания, основанный на фактическом количестве пусков двигателя, обеспечивает правильную работу и снижает риск отказа двигателя. Установка выключателя тока на проводе двигателя и использование сигнала для запуска счетчика или подачи в автоматизированную систему обеспечивает точный подсчет пусков двигателя. Эта информация может быть использована для планирования профилактического обслуживания и сокращения дорогостоящего аварийного ремонта.
Датчики тока также устанавливаются на режущие инструменты для диагностики их эффективности. Если инструмент потребляет слишком много тока, возможно, его режущая кромка затупилась. Сигнализация оператору о том, что требуются процедуры технического обслуживания, снижает количество бракованного материала и предотвращает прерывание процесса.
Насосы, нагреватели и другие устройства контроля
Датчики тока часто используются для защиты от заклинивания насосов и потерь на всасывании.
При работе со сточными водами органические вещества могут заблокировать насосы и вызвать повреждение как двигателя, так и насоса до того, как сработает термическая перегрузка. Кроме того, засорение линии всасывания насоса может привести к работе насоса всухую, перегреву и повреждению уплотнений. Установка преобразователя тока на одну ветвь выводов двигателя позволяет оператору контролировать условия как перегрузки, так и недогрузки и принимать корректирующие меры до того, как оборудование будет нарушено.
Тот же метод используется для мониторинга оборудования, которое обеспечивает теплом промышленные товары, системы хранения или рециркулирующие материалы. Если нагреватель выйдет из строя, партия или процесс, возможно, придется отменить. Интеграция текущего сигнала переключения с системой автоматизации позволяет оператору контролировать состояние включения/выключения, сигнализировать о сбое или автоматически включать резервный нагреватель.
Новые тенденции в современной технологии переключателей/реле
На современном рынке переключателей/реле появляются две новые тенденции.
Современные панели управления меньшего размера и перегруженные распределительные устройства стимулируют спрос на более компактные устройства с более высокими характеристиками и более универсальными вариантами монтажа.
Реле обычно используются для запуска нагрузок, а реле давления или переключатели нулевой скорости используются для их контроля. Этот подход требует двух установок и нескольких кабелепроводов, что увеличивает сложность системы. Сегодня модульные реле могут быстро подключаться к широкому спектру датчиков тока, от переключателей тока с регулируемой уставкой до цельных преобразователей. Этот модульный подход позволяет оператору включать двигатель, подавать сигнал о включении/выключении и контролировать состояние нагрузки двигателя с помощью одного установленного устройства.
Вторая тенденция — более интеллектуальные реле. Новые микропроцессорные датчики тока автоматически калибруются при первом запуске. Другие интеллектуальные устройства оснащены программируемыми пользователем таймерами, которые компенсируют кратковременные сбои и скачкообразный запуск двигателя.
Эти расширенные возможности управления, более высокие рейтинги и надежность полупроводниковых приборов привели к более широкому признанию современных технологий датчиков в качестве замены традиционных приборов.
Резюме
Датчики тока предлагают инженерам-конструкторам и инженерам-технологам богатый источник «знаний» об оборудовании. Это экономичные и надежные инструменты для мониторинга состояния оборудования, обнаружения отклонений в технологических процессах и обеспечения безопасности персонала.
Датчики постоянного тока на эффекте Холла — серия HAK
Датчики постоянного тока на эффекте Холла Accuenergy серии HAK точно измеряют постоянный ток до 1000 А со стандартным выходным сигналом 4–20 мА или 0–5 В сигнал. Конструкция с разъемным сердечником облегчает установку в существующие установки. Датчик тока на эффекте Холла HAK доступен как в однонаправленном, так и в двунаправленном измерительном устройстве.
- Класс точности: 0,5 %
- Доступны различные варианты ввода тока
- Выберите номинальный выход 4–20 мА или 0–5 В
- Конструкция с разъемным сердечником для быстрой установки
- Измерение постоянного тока до 1000 А
- Дополнительные однонаправленные или двунаправленные измерения
2
Что такое датчик постоянного тока на эффекте Холла?
Эффект Холла, названный в честь Эдвина Холла, представляет собой распространенный метод измерения направления и напряженности магнитного поля. Когда электричество проходит по проводу, создается магнитное поле. Датчик тока на эффекте Холла измеряет силу магнитного поля, чтобы определить, какой ток протекает по проводу. Датчики на эффекте Холла в сочетании с измерителями мощности постоянного тока обеспечивают точные измерения в возобновляемых источниках энергии, транспорте, распределении электроэнергии и других приложениях постоянного тока.
HAK Models
HAK21 | Input Ratings | Output Ratings | Accuracy | Window Size | Direction |
|---|---|---|---|---|---|
| 50A | 4–20 мА, 0–5 В | 0,5 % | 0,83 дюйма | Двунаправленный, Однонаправленный | |
| 100 А | 4-20mA, 0-5V | 0. 5% | 0.83″ | Bi-directional, Un-directional | |
| 200A | 4-20mA, 0-5V | 0.5% | 0.83″ | Bi-directional, Un-directional |
| |
Input Ratings | Output Ratings | Accuracy | Window Size | Direction |
|---|---|---|---|---|
| 50A | 4-20mA, 0-5V | 0.5% | 0.83″ | Bi-directional, Un-directional |
| 100A | 4-20MA, 0-5V | 0,5% | 0,83 « | ДВУМЕНТАЯ, UN-направление |
| 200A | 4-20-40169 | 200A | 4-20-20-5w. Двусторонняя, Un-directional |
HAK40 | Input Ratings | Output Ratings | Accuracy | Window Size | Direction |
|---|---|---|---|---|---|
| 400A | 4–20 мА, 0–5 В | 0,5 % | 1,58 дюйма | Двунаправленный, Однонаправленный | |
| 600A | 4-20mA, 0-5V | 0. Наверх |