11.2.3. Датчики компенсационного типа, основанные на эффекте Холла
Датчики со 100% обратной связью (также называемые компенсационными или датчиками с нулевым потоком) имеют встроенную компенсационную цепь, с помощью которой характеристики датчиков тока, использующих эффект Холла, могут быть существенно улучшены.
Конструкция и принцип действия.
В то время как датчики прямого усиления дают выход напряжения Uвых, пропорциональный увеличенному напряжению Холла VH, компенсационные датчики обеспечивают выходной ток, пропорциональный напряжению Холла , который действует как сигнал обратной связи, чтобы компенсировать магнитное поле, создаваемое первичным током BP, магнитным полем, создаваемым полем выходного тока BS.
Выходной ток намного меньше, чем IP, потому что катушка с NS витками предназначена для генерирования аналогичного магнитного потока (ампер-витков). Таким образом :
NP * IP = NS * IS
Следовательно, индукция BS эквивалентна BP и их соответствующие ампер-витки компенсируют друг друга.
Рис.6 Пояснение принципа работы компенсационного датчика.
Таким образом, система действует при нулевом магнитном потоке в сердечнике (рис. 6).
Приведем для примера преобразование постоянного тока 100 А. Количество витков NP = 1, потому что проводник ведет прямо к магнитной цепи, тем самым составляя один виток. Вторичная (выходная) обмотка имеет 1000 витков (NS = 1000). Соотношение витков составляет 1:1000.
Как только IP примет положительное значение, в сквозном отверстии магнитного сердечника возникает индукция BP, создавая напряжение Холла VH в элементе Холла. Это напряжение преобразовывается в ток с помощью генератора тока, каскад усилителя которого обеспечивает протекание тока через вторичную обмотку. Таким образом, создается поле с величиной индукции BS, которая компенсирует поле с величиной индукции BP.
Следовательно, окончательный вторичный выходной ток будет следующим:
IS = (NP * IP) / NS = (1* 100) / 1000 = 100 мА
IS - является точным отображением IP по форме, но меньшим в 1000 раз. Такое преобразование тока как раз и используется для целей потребителей.
Диапазон преобразования тока
Диапазон компенсационных датчиков ЛЕМ позволяет измерять номинальные токи IPN от нескольких ампер до несколько десятков тысяч ампер с точностью около 1 %.
Список используемой литературы
Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики: Учебник для вузов–4–е издание.–М.:Высшая школа,1983.–498 с.
Вонсовский С.В. Магнетизм.Магнитные свойства диа –, пара–, ферро–, антиферро и ферримагнетиков.–М.:Наука,1971.
Боярченков М.А., Черкашина А.Г. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. - М.: ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1976.-482c.
. http://ets.ifmo.ru:8101/tolmachev/et2/lec1/text12.htm «Связь между электрическими и магнитными величинами».
. Моин В.С. и Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. M., «Энергия», 1972. – 512 с.
Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. - М.: Энергия, 1993. – 499 с.
Горский А.Н. и др. Расчёт электромагнитных элементов источников вторичного электропитания - М.: Энергия, 1988. – 172с
Гусев В.Г., Гусев Ю.Н. Электроника. - М.: Высшая школа, 1991.
Королев Г.В. Электронные устройства автоматики. - М.: Высшая школа, 1983.
Бородин Б.А., Ломакин В.М. и др. Справочник. Транзисторы.- М.:Радио и связь, 1985.
Кукеков Г.А., Васерина К.Н., Лунин В.П. Полупроводниковые электрические аппараты. - Л.: Энергоатомиздат, 1991.
Вдовин С.С. Проектирование импульсных трансформаторов. - Л.: Энергия, 1971.
Лаптев Н.А. Транзисторные преобразователи.- Л.: Энергия, 1983.
Чунихин А.А. Бесконтактные электрические аппараты автоматики: Учебник для вузов. – 2-е изд., переработ. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 568 с.
Хруслов Л.Л., Ситников В.Ф. Регуляторы и стабилизаторы напряжения и тока с высокочастотными магнитными ключами. - М.: Изд-во МЭИ, 1992. – 96 с.
Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 2002. – 501 с.
Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс: Учебник для вузов. – 3-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.
Бальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М.: Советское радио, 1984. - 720 с.
Миловзоров В.П. Электромагнитная техника. - М.: Высшая школа, 1966. - 463 с.
Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. - М.: Энергия, 1981. - 392 с.
Гордон А. В. и Сливинская А. Г. Электромагниты постоянного тока
Брейтер М. Е. и. Кричевский А. С. Тормозные электромагниты постоянного и переменного тока.
Витенберг М. И. Расчет электромагнитных реле. Изд. 4-е, перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1975. – 416 с.
.Гордон А. В., Сливинская А. Г. Электромагниты переменного тока. - М.: Энергия, 1968. – 200 с.
Жданов Л. С., Овчинников В. В. Электромагнитные реле тока и напряжения РТ и РН. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1981. – 72 с
Никитенко А. Г. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов. - М.: Энергия, 1974. – 136 с.