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！航智霍爾替代型電流傳感器系列新品全面上線(xiàn)
一場(chǎng)突如其來(lái)的疫情，似乎一切都被按了暫停鍵。但是烏云遮不住升起的太陽(yáng)，疫情擋不住春天的來(lái)臨。春天的腳步已準(zhǔn)時(shí)走來(lái)，春回大地，陽(yáng)光普照，蟄伏了一冬的萬(wàn)物開(kāi)始新生。
航智也迎來(lái)了蟄伏后的蓄勢(shì)而發(fā)。經(jīng)過(guò)不斷的積極探索和改進(jìn)，航智的2020年新品—HIT系列霍爾替代型電流傳感器整裝完畢，全面上線(xiàn)。
市場(chǎng)上電流傳感器有多種類(lèi)型，如霍爾傳感器、電子式互感器等。目前電流傳感器多是以電磁耦合為基本工作原理的，采用霍爾元件為核心的檢測(cè)原理，而我司推出的霍爾替代型磁通門(mén)電流傳感器以磁通門(mén)技術(shù)為基本原理，加上閉環(huán)控制在電子電路中的應(yīng)用，其測(cè)量精度遠(yuǎn)高于霍爾電流傳感器。
以下從原理和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面對(duì)航智HIT系列霍爾替代型電流傳感器和霍爾電流傳感器進(jìn)行分析。
一、霍爾電流傳感器
霍爾電流傳感器分為開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器。
開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理
開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器也稱(chēng)直放式霍爾電流傳感器、直檢式霍爾電流傳感器。
如上圖，開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器由磁芯、霍爾元件和放大電路構(gòu)成。磁芯有一開(kāi)口氣隙，霍爾元件放置于氣隙處。
當(dāng)原邊導(dǎo)體流過(guò)電流時(shí)，在導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流大小成正比的磁場(chǎng)，磁芯將磁力線(xiàn)集聚至氣隙處，
霍爾元件輸出與氣隙處磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的電壓信號(hào)，放大電路將該信號(hào)放大輸出，
該類(lèi)傳感器通常輸出±10V左右的電壓信號(hào)，也有部分傳感器為了增強(qiáng)電磁兼容性，變換為電流信號(hào)輸出。
閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理
閉環(huán)式霍爾電流傳感器也稱(chēng)零磁通霍爾電流傳感器、零磁通互感器、磁平衡式霍爾電流傳感器。
如上圖所示，閉環(huán)式霍爾電流傳感器包括磁芯、霍爾元件、放大電路和副邊補(bǔ)償繞組。與開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器相比，
閉環(huán)式霍爾電流傳感器多了副邊補(bǔ)償繞組，正是副邊補(bǔ)償繞組，將閉環(huán)式霍爾電流傳感器的性能進(jìn)行了大幅度提升。
放大電路接受霍爾元件的輸出，并放大為電流信號(hào)提供給副邊補(bǔ)償繞組，副邊補(bǔ)償繞組在磁芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原邊電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在氣隙處大小相等，
方向相反，抵消原邊磁場(chǎng)，形成負(fù)反饋閉環(huán)控制電路。
若副邊電流過(guò)小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)不足以抵消原邊磁場(chǎng)，放大電路將輸出更大的電流，反之，放大電路輸出電流減小，從而維持氣隙處的磁場(chǎng)平衡。
若原邊電流發(fā)生變化，氣隙處磁場(chǎng)平衡被破壞，負(fù)反饋閉環(huán)控制電路同樣會(huì)調(diào)節(jié)副邊輸出電路，使磁場(chǎng)重新達(dá)到平衡。
宏觀(guān)上講，氣隙處將一直維持零磁通，保持磁平衡，這也是零磁通互感器及磁平衡霍爾電流傳感器名稱(chēng)的來(lái)由。
二、HIT系列霍爾替代型電流傳感器
HIT系列霍爾替代型電流傳感器是磁通門(mén)原理電流傳感器，磁通門(mén)電流傳感器是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，
其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線(xiàn)性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的。這種物理現(xiàn)象對(duì)被測(cè)環(huán)境磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)好像是一道“門(mén)”，通過(guò)這道“門(mén)”，相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制，
并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。利用這種現(xiàn)象來(lái)測(cè)量電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而間接的達(dá)到測(cè)量電流的目的。
電流傳感器的系統(tǒng)如上圖所示。電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在磁通門(mén)探頭內(nèi)經(jīng)激勵(lì)信號(hào)調(diào)制后，通過(guò)峰值檢波和積分濾波電路產(chǎn)生有用的電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)反饋，使電流傳感器工作在零磁通狀態(tài)。
當(dāng)磁通門(mén)式電流傳感器工作時(shí)，激勵(lì)線(xiàn)圈中加載一固定頻率、固定波形的交變電流進(jìn)行激勵(lì)，使磁芯往復(fù)磁化達(dá)到飽和。
在不存在外在電流所產(chǎn)生的被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)，檢測(cè)線(xiàn)圈輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只含有激勵(lì)波形的奇次諧波，波形正負(fù)上下對(duì)稱(chēng)。
當(dāng)存在直流外在被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)，磁芯中同時(shí)存在直流磁場(chǎng)和激勵(lì)交變磁場(chǎng)，直流被測(cè)磁場(chǎng)在前半周期內(nèi)促使激勵(lì)場(chǎng)使磁芯提前達(dá)到飽和，
而在另外半個(gè)周期內(nèi)使磁芯延遲飽和。因此，造成激勵(lì)周期內(nèi)正負(fù)半周不對(duì)稱(chēng)，從而使輸出電壓曲線(xiàn)中出現(xiàn)振幅差。
該振幅差與被測(cè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)成正比，因此可以利用振幅差來(lái)檢測(cè)磁環(huán)中所通過(guò)的電流。
三、磁通門(mén)電流傳感器與霍爾電流傳感器的主要區(qū)別
帶寬區(qū)別：微觀(guān)上講，磁通門(mén)測(cè)量磁場(chǎng)的門(mén)始終處在零磁通附近變化，加之多閉環(huán)控制電路，磁場(chǎng)變化幅度非常小，
變化的頻率可以更快，因此，磁通門(mén)電流傳感器具有很快的響應(yīng)時(shí)間。實(shí)際的磁通門(mén)電流傳感器帶寬通常可以達(dá)到500kHz以上。而開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器的帶寬通常較窄，在3kHz左右。閉環(huán)霍爾電流傳感器也只能達(dá)到100kHz。
精度區(qū)別：開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器副邊輸出與磁芯氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，而磁芯由高導(dǎo)磁材料制作而成，非線(xiàn)性和磁滯效應(yīng)是所有高導(dǎo)磁材料的固有特點(diǎn)，因此，開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器一般線(xiàn)性度較差，且原邊信號(hào)在上升和下降過(guò)程中副邊輸出會(huì)有不同。開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器精度通常低于1%。閉環(huán)式霍爾電流傳感器由于工作在零磁通狀態(tài)，磁芯的非線(xiàn)性及磁滯效應(yīng)不對(duì)輸出造成影響，可以獲得較好的線(xiàn)性度和較高的精度。閉環(huán)式霍爾電流傳感器精度可達(dá)0.2%。而航智推出的霍爾替代型磁通門(mén)電流傳感器，采用我司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三大核心關(guān)鍵技術(shù)可以達(dá)到0.05%的精度。
零漂溫漂及抗*力區(qū)別：在測(cè)量磁場(chǎng)的各種元器件中，霍爾元件不夠敏感，而且由于霍爾器件的安裝位置是在磁芯氣隙中，需要斷開(kāi)磁芯，因而靈敏度和解析度更大大降低，導(dǎo)致零漂和溫漂比較大，抗*力比較差。而航智推出的霍爾替代型磁通門(mén)電流傳感器，采用完整的磁芯結(jié)構(gòu)，不存在磁芯的切口，無(wú)氣隙，因而抗*力強(qiáng)，其敏感性也遠(yuǎn)高于霍爾效應(yīng)，有極低的零漂和溫漂。
四、HIT系列磁通門(mén)傳感器三大核心技術(shù)
1、采用激磁閉環(huán)控制技術(shù)，與傳統(tǒng)方案比省去了復(fù)雜的磁屏蔽系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2、采用自激退磁技術(shù)，零漂小，拓展了量程寬度，原來(lái)用兩個(gè)傳感器解決的問(wèn)題，現(xiàn)在只需要一個(gè)傳感器。
3、采用多閉環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)激勵(lì)磁通、直流磁通、交流磁通的零磁通閉環(huán)控制，
并通過(guò)構(gòu)建高頻紋波感應(yīng)通道實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻紋波的檢測(cè)，從而使傳感器在全帶寬范圍內(nèi)擁有很高的增益和測(cè)量精度。
全新HIT系列磁通門(mén)電流傳感器，是航智推出的霍爾替代型磁通門(mén)電流傳感器。該系列產(chǎn)品對(duì)標(biāo)閉環(huán)霍爾電流傳感器，在性能上完美PK霍爾電流傳感器。HIT系列傳感器精度可達(dá)0.05%，而閉環(huán)霍爾效應(yīng)電流傳感器只有0.2%；帶寬方面，HIT系列傳感器可達(dá)500kHz以上，比閉環(huán)霍爾電流傳感器提高了至少5倍。該系列產(chǎn)品型號(hào)有：HIT50、HIT100、HIT200、HIT300、HIT500、HIT600，可對(duì)50A到600A的DC、AC和脈沖電流進(jìn)行測(cè)量。
簡(jiǎn)而言之，HIT系列傳感器是霍爾效應(yīng)電流傳感器的替代，是追求高性?xún)r(jià)比的*選擇，同時(shí)，也是加速“高精度直流傳感器普及時(shí)代”的zui強(qiáng)助力。