霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用_王明迪

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1、MicrocomputerApplicationsVol.25,No.11,2009开发应用微型电脑应用2009年第25卷第11期文章编号：1007-757X(2009)11-0017-03霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用王明迪，李建勋摘要：研究了霍尔电流传感器在阀门电流测试中的应用问题。介绍霍尔电流传感器的工作原理，并利用霍尔电流传感器设计了一种阀门测试电路。实验结果表明：霍尔电流传感器在阀门电流测试方面实用性强，与传统的方法相比，具有线性度好、测试精度高、隔离效果好等优点，简化了检测电路。关键词：阀门；霍

2、尔电流传感器；线性度；精度；测试电路中图分类号：TP311文献标志码：A0引言2霍尔传感器原理电磁阀响应特性是评价阀门性能的一个重要参数。对于2.1霍尔效应原理直动式电磁阀，当阀门线圈得电时，线圈产生电磁力，阀芯霍尔电流传感器是近几十年发展起来的测量控制电流、克服弹簧力与静铁芯吸合，阀门打开。当阀门线圈断电时，电压的新一代工业用电量传感器，其是一种利用霍尔效应原电磁力消失，弹簧力使动铁芯压回到阀座上，阀门关闭。在理制成的电流检测装置。霍尔效应的原理是：当电流通过一实验过程中通过获取阀门的开启时间、开启电流、稳态电

3、流根导线时，会使导线周围产生磁场，且磁场的大小与通过导等相关参数来判断阀门的动作过程，因此对阀门电流的检测线的电流成线性关系。电流通过集磁环后作用于霍尔元件，[1][2]成为关键。国内传统的阀门电流测试是通过在测试回路使其有电压讯号输出，并经放大器输入到功率放大器直接输中串联一个电阻的方式实现，但此种方法在电流的检测尤其出或通过次级线圈补偿输出。是大电流的检测过程中，采样电阻的选取和电流信号的采集感应电势与电流之间的关系式为：隔离存在很大问题。而采用霍尔电流传感器，可以克服传统USIB=**（1）H电流检测的缺点

4、，检测信号可为几mA直至几十A的直流其中S表示乘积灵敏度(mV/KG⋅mA)，UH表示霍尔电电流信号，同时还能实现测量回路与控制回路的隔离，提高势(mV)，B磁感应强度(KG)。[3][4]阀门电流测试的精度。根据安培回路定律，磁路的电流与磁场的关系为：1传统测试方法L12LBN=+I/()（2）0µµµi00传统的电磁阀电流测试原理如图1所示，在电磁阀控制其中L1表示磁环长度，L2表示气隙长度，N表示导线回路中串连一个采样电阻，通过测试采样电阻两端的分压换匝数，µi,µ0表示软磁材料的绝对磁导率。算出流过阀门线

5、圈的电流大小。采样电阻两端的电压通过光根据式(1)、(2)可得输出电压耦合隔离放大后进入采集计算机。VSI=****/µNIL（3）H002传统的测试方法能真实地反映阀门开启和关闭的动作由测量原理可见，霍尔电流传感器可直接测量导线流通过程，但是实际使用过程中发现该方法存在如下不足：的电流大小，对功率要求以及电压损失都很低。（1）为避免采样电阻分压高，需尽量采用阻值低的电2.2磁平衡式霍尔电流传感器原理阻，但为得到足够高的采样信号，又需要电阻足够大；霍尔磁平衡式传感器的工作原理如图2所示，即在霍尔（2）对于大电流的

6、检测，采样电阻的功率要求足够高；效应原理的基础上增加了磁平衡原理，即集磁环原边电流所（3）阀门工作电流不同时，需调节可调电阻的阻值使产生的磁场聚集后，作用于霍尔元件，使其有电压信号输出，光隔输出线性，这对隔离放大器的线性度要求高。经放大输出到功率放大器，输出补偿电流流经次级补偿线圈。次级线圈产生的磁场与原边电流产生的磁场相反，因而补偿了原边磁场，使霍尔输出逐渐减小，当原次级磁场相等1Ω4N36计算机时，补偿电流不再增大。原副边电流存在以下关系式：释放电阻R20～100ΩININ**=（4）S201可调电阻光电隔离

7、其中IS表示副边电流，Io表示原边电流，N1表示原边线匝数，N2表示副边线圈匝数。图1传统阀电流测试原理图———————————基金项目：自然科学基金(60874104，60304007)；上海市重点基础基金(08JC1411800)作者简介：王明迪(1979-)，女，山东烟台人，上海空间推进研究所，工程师，上海交大在职硕士，研究方向为工业自动化，上海，200233；李建勋(1969-)，男，河北蔚县人，上海交通大学教授、博士生导师，研究方向为多源信息融合与控制，上海，200240·17·Microcompute

8、rApplicationsVol.25,No.11,2009开发应用微型电脑应用2009年第25卷第11期根据式（3）、（4）可得副边电流输出为:（3）电流I0流经霍尔传感器原边线圈，作用于霍尔元件，AKIN01霍尔元件经过一个动态的平衡过程，输出补偿电流，补偿电IS=（5）AKN22++RRN流经隔离后流经霍尔传感器信号输出端M和U2地之间串µ0联的P6测量电阻，转换成