Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

где - число витков в обмотке Юр - число витков в обмотке ю,

В датчиках, реализованных по компенсационной схеме, как правило, используется выход по току .

Следует отметить, что использование компенсационной схемы неприемлемо для случая быстроизменяюпщхся токов, когда скорость реакции схемы противовключения несоизмерима со скоростью изменения измеряемого тока.

В этом случае следует использовать рационально построенные концентраторы магнитного поля с элементами Холла в магнитном зазоре.

5.7.3. Примеры технической реализации датчиков тока

Конструктивное оформление магнитоэлектронных датчиков тока (или напряжения) определяется их назначением и конкретными условиями применения, а также техническими требованиями, предъявляемыми к этим приборам.

Датчики тока с применением элементов Холла

Простейший датчик тока состоит из магнитопровода торроидальной формы в рабочем зазоре которого установлен элемент Холла или магниточувствительная схема на основе ЭХ.

Как правило, изготавливают из пермаллоя или феррита (р > 2000). В случае необходимости для усиления сигнала ЭХ используются сравнительно простые электронные схемы с применением операционных (ОУ) или инструментальных (ИУ) усилителей, вьшолненных в виде полупроводниковых интегральных схем.

Па рис. 5.95...5.97 в качестве примера приводятся несколько вариантов схем ДТ, реализованных с применением элементов Холла, магнитодиодов и магниторезисторов.

+Un (10В) -о

Top,S=4x4 мм D-18MM 4 витка d-lMM Зазор - 0,7мм

R1 330

R4 4.7к

R6 Юк

\ R2

470 Г

J 330

J R7 10k

R5 4,7k


Bl - элемент Холла типа KSY 10 (фирмы Siemens )

DAI - операционный усилитель типа ТАЕ1453А (фирмы Siemens ).

Рж. 5.95. Принципиальная электрическая схема датчика тока, реализованного с применением

дискретного элемента Холла

В этой схеме (рис. 5.94) преобразоютель магнитного поля используется как индикатор нулевого магнитного поля в воздушном зазоре 6.

Принцип действия схемы (рис. 5.94) достаточно прост.

Токовая обмотка СО j по которой протекает измеряемый ток 1 создает в рабочем зазоре 5 магнитное поле, регистрируемое чувствительным элементом преобразователя магнитного поля.

Папряжение сигнала ПМП поступает на вход усилителя, к выходу которого подключена компенсационная обмотка Ю2 и протекает ток I,. Эта обмотка создаёт в рабочем зазоре поток, направленный навстречу потоку, создаваемому током 1

В этом случае схема противовключения стремится сохранить в зазоре нулевой магнитный поток. Если учесть, что

IlXf\ = X 2 , (5.23)

то напряжение Ug измеряемое при Rj => oo будет равно:

l \ г (5.24)



Пермаллоевое кольцо 8=3x3 мм,зазор- 3


К;=50 мВ/А при К^=1000 DA1 - АМР-04РилиГМА118Р

Рис. 5.96.а. Принципиальная Общий электрическая схема датчика тока,

I-о реализованного с применением

полевого элемента Холла

-Un(9...12)B (1п.мах-1,5 мА)

350 300 250

Рис. 5.96.6. Выходная характеристика датчика тока, 200 реализованного с применением полевого элемента Холла

100 50 О

1-к

5 7 б)


Рис. 5.97. Функциональная схема датчика тока с компенсационной обмоткой (Компенсационная обмотка содержит, как правило, порядка 1000...2000 витков)

+Un(9...12)B (1п.мах-1,5 мА)



Датчики тока с применением магниточувствительных ИС

На рис. 5.98 приведен вариант конструкции простейшего датчика тока с применением магниточувствительной интегральной схем. Данная конструкция не нуждается в подробных пояснениях. На электрическом кабеле устанавливается магнитопровод, имеющий форму тора. В зазоре магнитопровода устанавливается магниточувствительная ИС. МЧМС используется в типовом включении (см. гл. 3 и 12).

Нри соблюдении размеров деталей конструкции, приведенной на рис.5.98 в зазоре возникает индукция, равная ~ 0,6 мТл/А.

Магниточувствительная ИС

Рис. 5.98. Вариант конструкции простейшего датчика тока с применением магниточувствительной интегральной схем


Магнитопров!

Датчик тока с применением магнитодиода

На рис. 5.99 приведена конструкция датчика постоянного тока, реализованного с применением магнитодиодов типа КД-301. Конструкция датчика проста и не требует специальных пояснений.


Выход

Общий о

Рис. 5.99. Датчик предельного тока, реализованный с применением магнитодиодов: а - конструкция; б -принципиальная схема: 1 - магнитодиоды; 2 - магнитопровод; 3 - постоянные магниты из магнитокерамики; 4 - диэлектрическая обойма; 5 - тороид с зазорами; 6 - проводник; 7 - корпус из

эпоксидной смолы

Датчик (рис. 5.99) работает следующим образом. Измеряемый ток проходит через проводник 6. Магнитодиоды 1 расположены в зазорах тороида 5.

Сигнал с магнитодиодов VD1 и VD2 усиливается операционным усилителем DA1. Нулевой уровень сигнала на выходе датчика устанавливается потенциометром R1 при отсутствии тока в проводнике 5.

Датчик тока реагирует как на величину, так и на направление измеряемого тока. Температурная нестабильность датчика тока составляет менее 5 мВ/на градус Цельсия [9].

Датчики тока с применением магниторезисторов

Линейный датчик тока

На рис. 5.100 показан вариант реализации простейшего датчика тока с использованием тонкопленочного магниторезисторного моста типа АС002-02. Мост, размещенный в микрокорпусе типа S08, находится непосредственно на проволочном или печатном проводнике.

Нринцип работы такого датчика (рис. 5.100) не требует особых пояснений. Датчик регистрирует рассеянное магнитное поле. Мост питается от источника постоянного тока с напряжением 8-9В, а напряжение сигнала снимается с диагонали моста (вьшоды 1-5) и может непосредственно измеряться высокоомным вольтметром. На рис. 5.101 приведена электрическая схема и выходная характеристика датчика тока, а в табл. 5.22 даны некоторые его параметры.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122