Сравнительные характеристики датчиков тока

Метод измерения тока	Резистивные датчики	Датчики Холла	Токовые трансформаторы
Точность	хорошая	хорошая	средняя
Точность при температурной нестабильности	хорошая	плохая	хорошая
Стоимость	низкая	высокая	средняя
Изоляция	нет	есть	есть
Измерение больших токов	плохое	хорошее	хорошее
Сдвиг(DC)	есть	нет	нет
Насыщение/гистерезис	нет	есть	есть
Потребляемая мощность	высокая	низкая	низкая

Измерение параметров переменного и постоянного тока часто осуществляется посредством измерения напряженности магнитного поля, созданного проводником с током в тонком полупроводниковом кристалле в соответствии с эффектом Холла.

Схема на базе датчика Холла имеет два важных преимущества для измерения параметров тока:

1. Так как напряжение Холла не зависит от изменения направления магнитного поля, а только от значения его напряженности, то данный датчик может быть использован для измерений постоянного тока.

2. Когда напряженность магнитного поля изменяется из-за изменения тока в проводнике, реакция на изменение происходит мгновенно. Таким образом, форма электромагнитной волны переменного тока может быть определена и измерена с высокой точностью с малым фазовым сдвигом.

В настоящее время часто в качестве токовых датчиков используют токовые клещи.

Клещеобразные токовые датчики разработаны для расширения возможностей измерений обычных измерительных приборов, в том числе, мультиметров, осциллографов, самописцев и т.д. При измерении клещи смыкаются вокруг провода с током и ведется бесконтактное измерение, то есть проводник тока не разрывается и остается электрически изолированным от входов измерительного прибора.

Токовый датчик для измерения параметров переменного тока можно рассматривать как трансформатор тока. Трансформатор имеет две катушки на общем железном сердечнике (Рис.2.12).

U2

U1

B1

B2

Z

Напряжение U₁ подается на катушку B₁, наводя через общий сердечник напряжение U₂ на катушке B₂. Число витков на каждой катушке и значение напряжений можно рассчитать по формуле:

(9)

,

где W₁ и W₂ – число витков на каждой катушке. Из этого соотношения следует: и .

Тот же принцип используется в токовом датчике (Рис.2.13). На зам- кнутом магнитопроводе в виде клещей, замкнутых на проводнике, находится катушка B₂, по которой протекает ток I2.

Катушка B₁ это просто проводник, который можно считать одним витком, по которому протекает ток I1.

B1

W2

B2

U2

I2

I₁

Токовый датчик, замкнутый вокруг проводника, вырабатывает выходной ток I2, значение которого определяется количеством витков на катушке B₂.

Контрольные вопросы

1. Почему датчики названы параметрическими?

2. Какими датчиками измеряется длина (размер), а какими – угол поворота?

3. Какие типы тензодатчиков вам известны?

4. Какие величины имеются в формуле определения коэффициента тензочувствительности?

5. Дайте определение понятию «ползучесть тензорезисторов»

6. Какие датчики активного сопротивления используются для измерения температуры?

7. Назовите достоинства и недостатки емкостных датчиков

8. В чем отличие дифференциальных емкостных датчиков от обычных?

9. Какой метод измерения емкости наиболее простой, в чем его суть?

10. Какую схему целесообразно использовать для дистанционных измерений с помощью емкостных датчиков?

11. На каких частотах работают индуктивные датчики?

12. Что конструктивно представляет собой датчик Холла?

13. Как подтвердить, что холловский элемент (датчик) является множительным и знакочувствительным элементом?

14. Каковы достоинства датчиков Холла?

15. Как меняется напряжение на выходе датчиков приближения, расстояния и пути?

16. Какова роль генератора в датчике приближения?

17. Как классифицируются датчики тока?

18. Каковы возможности клещеобразных токовых датчиков?

Рекомендуемая литература

1. Благовещенский, В.С. Полупроводниковые приборы. Измерение параметров, испытания / В.С. Благовещенский – Чита, Изд-во ЧитГУ, 2008.

2. Благовещенский, В.С. Управление и измерение в больших и малых системах: монография / В.С. Благовещенский – Чита, Изд-во ЧитГУ, 2007.

3. Джексон, Р.Г. «Новейшие датчики» / Р.Г. Джексон – М.: Техносфера, 2007.

4. Клокова, Н.П. Тензорезисторы / Н.П. Клокова – М.: Машиностроение, 1990.

5. Красовский А.А. Основы автоматики и технической кибернетики / А.А. Красовский, Г.С. Поспелов – Л.:ГЭИ, 1962.

6. Низе, В.Э. Справочник по средствам автоматики / В.Э. Низе, И.В. Антика – М.: Энергоатомиздат, 1983

7. Солодовников, В.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования: Учебное пособие для вузов / В.В. Солодовников, В.Н. Плотников, А.В. Яковлев А.В. – М.: Машиностроение, 1985.

8. Фрайден, Дж. Современные датчики. Справочник / Дж. Фрайден – М.:Техносфера, 2005

Дата добавления: 2014-12-27