Датчик предельного тока с применением магниторезистора

Конструкция второго варианта датчика тока приведена на рис.5.106. Такой датчик может использоваться для измерения сравнительно малых токов (менее 1 А) или напряжений (8... 12В).

R1 - магниторезистор СМ4-1 б)

Рис. 5.106. Датчик предельного тока с токовой катушкой: а - конструкция; б - принципиальная схема: 1 -токовая катушка; 2 - магнитопровод; 3 - магниторезистор типа СМ4-1; 4 - ярмо; 5 - плата с элементами электронной схемы

В датчике использована магнитная система от реле типа РСМ-1 , состоящая из токовой катушки 1 и магнитопровода 2 с ярмом 4. В зазоре магнитной цепи размещается магниторезистор 3. На плате 5 смонтированы детали электронной схемы.

Датчик работает следующим образом. Контролируемый ток или напряжение подаются на обмотку токовой катушки. Нри этом в зазоре между магнитопроводом 2 и ярмом 4 возникает магнитное поле, которое регистрируется монолитным магниторезистором типа СМ4-1.

Данную конструкцию (рис.5. Юб.а) можно использовать как в качестве линейного, так и в качестве цифрового датчика тока. В первом случае используется схема типа преобразователя ток-напряжение . (Подробнее см. [6]).

При построении цифрового варианта датчика тока может быть использована схема, простейший вариант которой приведен на рис. 5.106.6. Эта схема представляет собой сочетание усилителя тока (VT1) и электронного ключа (VT2). Схема не требует особых пояснений.

В этом случае устройство (рис. 5. Юб.а) будет вьшолнять функции датчика предельного тока, который работает следующим образом. При достижении определенного наперед заданного значения тока (IpAg) через обмотку токовой катушки будет срабатьшать ключ на транзисторе VT2.

Магнитная цепь датчика в этом случае рассчитывается таким образом, чтобы сопротивление магниторезистора 3 увеличивалось в 6... 10 раз при прохождении рабочего тока через обмотку катушки 1.

При сопротивлении токовой катушки порядка 750 Ом, ток срабатьтания датчика составляет от 8 до 15 мА. [3]

5.7.4. Промышленные образцы магнитных датчиков тока

В настоящее время вьшускаются сотни вариантов конструкщ1Й магнитных датчиков тока и напряжения. Ведущими фирмами являются LEM Components, F.W. Bell, Honeywell, ABB Control, Fluke, Less EMF Inc., Protec и др.

Однако существует несколько наиболее распространенных конструктивных вариантов ДТиН, которые и будут рассмотрены ниже.

Фирмой LEM вьшускаются датчики тока серии NT. Конструкщы датчика приведена на рис. 5.107. В этой конструкщш в качестве НМН использован тонкопленочный магниторезисторный мост.

Пластмассовый корпус

Рис. 5.107. Вариант конструкции датчика тока серии NT

МагЕшторезисторный мост

Схема усиления и обработки сигнала

Токовая шина

Выводы J U датчика

Концентратор магнитного поля

Магниторезисторный мост устанавливается на токовой шине через тонкий слой изолирующего материала. Рядом на миниатюрной печатной плате располагается схема усиления и обработки сигнала, вьшолненная на интегральных микросхемах в корпусах типа SOIC и бескорпусных пассивных элементах. Все устройство заливается в пластмассовый корпус. В таблице 5.24, в качестве примера приведены некоторые параметры линейных датчиков тока серии NT, вьшускаемых фирмой LEM. [36, 52]

Таблица 5.24. Параметры датчиков тока серии NT

Другим вариантом является конструкция датчика тока, приведенная на рис. 5.108. Такая конструкция,

пшроко применяемая фирмой Honeywell, получила фирменное название LONET I и LONETII (Linear Output

Hall Effect Trandsducer). [37,41, 51]

Отверстие Проводник с током т кабеля

(виток)

Магниточувствительная интегральная

чВыводыМЧМС^

Рис. 5.108. Датчик тока типа LONET 1 (LONET 11): а - конструкция; б - внешний вид

На рис. 5.109 приведена конструкция более сложного датчика тока. Основой таких датчиков также является торроид с линейной микросхемой, закрепленный на печатной плате, содержащей необходимую электронику. В них предусмотрена балансировка О и регулировка чувствительности прибора.

Выводы датчика

о Per чувствительности

Плата с электронной схемой

Отверстие для п-1 кабеля

Рис. 5.109. Линейный датчик тока с регулируемой чувствительностью: а - вариант конструкции; б -

внешний вид

Такие устройства, вьшускаемые фирмой Honeywell (серии CSLB1, CSLB2, CSLB3, CSDA1), носят название регулируемых (программируемых) линейных датчиков тока (Adjustable Linear Current Sensors). Аналогичные приборы вьшускаются и др. фирмами, например, F. W. Bell, LEM Components, Ohio Semitronics Inc. и т.п.

В таблице 5.26 приводятся некоторые параметры программируемых линейных датчиков тока серии CSLB1, вьшускаемых фирмой Honeywell.

Датчик тока (рис. 5.108) представляет собой торроидальпый магнитопровод с поперечным разрезом (пазом), который служит рабочим зазором. В воздушном зазоре устанавливается магниточувствительная интегральная схема. Тор помещен в пластмассовый корпус, в котором имеются элементы крепления. Основные параметры таких датчиков тока полностью определяются параметрами и характеристиками используемых магниточувствительных микросхем.

Фирмой Honeywell на основе магниточувствительных микросхем серий 9SS и SS9 вьшускаются линейные датчики тока серий CSLA1, CSLA2, CSLB1 и др.

В таблице 5.25 приводятся некоторые параметры линейных датчиков тока серии CSLA1, вьшускаемых фирмой Honeywell.

Таблица 5.25. Параметры линейных датчиков тока серии CSLA1