WB系列交直流通用电量隔离传感器工作原理简介

分类：解决方案日期：2009-08-18 09:30:17 来源：厂商

一、概述

本系列产品采用线性光电隔离技术和专用厚膜集成电路，对电网或电路中的交、直流电流或交、直流电压进行实时隔离测量，将其变换为跟踪电压输出（V_G）、直流电压输出(V_Z)、直流电流输出（I_Z）或频率输出（F_K）。传感器输出可以与各型A/D配接，构成数据集中采集系统，也可以与传统的模拟式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。

二、产品特点

1. 体积小、精度高、动态性能好；

2. 通频带宽，可以测量正、负向直流和10kHz以内的正弦交流电流或交流电压；

3. 采用双通道隔离补偿技术，有效抑制线性电路温度漂移；

4. 输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地，抗干扰能力强；

5. 在0～120%标称输入范围内，输入与输出保持线性关系；

6. 输出形式多样，满足各种使用要求；

7. 温度范围宽，提供商业级、工业级产品，部分型号提供军用级产品；

8. 结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用。

三、主要技术指标

1.精度等级：0.2, 0.5；

2.线性范围: 0～120%标称输入； (加输出限幅保护时除外)

3.响应时间: 跟踪电压输出≤15μS；

其他型式输出≤250mS；

4.输入频响: 交直流通用型：±DC/20Hz～10kHz；

宽带型：20Hz～30kHz，最高可做100kHz；

5.负载能力: 直流（或交流）电压输出≥5mA，

直流电流输出≥6V，

频率输出≥15mA；

6.辅助电源: ±12V/+12V/+24V；

7.静态电流: ≤40mA；

8.隔离电压: ≥1500V DC；

9.额定环境温度：商业级产品：0℃～+50℃，

工业级产品：-25℃～+70℃；

10. 短时过输入能力:

电流传感器：10倍标称输入电流，持续1ｓ，间隔300ｓ，重复5次不击穿；

电压传感器：2倍标称输入电压，持续1ｓ，间隔10ｓ，重复10次不击穿；

11. 输入标称值范围:电流输入：1mA～400A AC/DC；

电压输入：75mV～600V AC/DC；

12. 输出标称值：

跟踪电压输出：3.5V，5V；

直流电压输出：0～5V，0～10V，1V～5V；

直流电流输出：0～20mA，4～20mA；

频率输出：0～5kHz，0～10kHz，1kHz～5kHz。

四、工作原理简介

本系列传感器采用模块化电路结构，主要由输入采样电路1、前置放大器2、光电耦合器3、定标放大器4、专用厚膜集成转换器5、6、7和直流隔离电源8组成。

对于电压传感器，采样电路1是一个分压器；对于电流传感器，采样电路1是一个定值分流器。被测电压或电流信号（交流或直流）经采样电路1采样，取得0～75mV标准电压信号，经前置放大器2放大，驱动光电耦合器3进行隔离传送，再经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出V_G；V_G输出经绝对值变换器5后，形成单向直流电压输出V_Z；V_Z输出经V/I变换器6后形成直流电流输出I_Z，V_Z输出经V/F变换器7后形成频率输出F_K； DC/DC电源8为前置放大器2提供与输出信号不共地的直流辅助电源。只有输出跟踪电压V_G的产品才使用正负电源（+E、-E），其它产品只使用单一正电源。

由于在信号的传递过程中全部采用直接耦合方式，本系列产品既可以用于正、负方向的直流测量，也可以用于交流信号测量。

图中线性光电耦合器3是本系列产品的关键部件，承担隔离和线性变换的双重作用，对传感器的通频带有重要影响。由于采用了先进的双通道隔离补偿技术，能有效抑制共模干扰和电路温度漂移。

微型DC/DC电源8是本系列产品中另一个关键部件，它的设计要恰当地处理体积、功耗和隔离耐压的矛盾。

定标放大器4是一个宽带交流放大器，它产生的电压输出V_G，在波形和方向上快速跟踪输入信号的变化，V_G输出型传感器适用于实时采样系统。

转换器5是我公司配套开发的专用厚膜集成器件，它把交流电压信号变换为直流电压输出。转换器5（或转换器6）的“基准端”接地时，它输出0～5V（或0～20mA）；为它们配加一个高稳定的偏置电路，就形成1V～5V（或4mA～20mA）输出。

AC/DC转换分为（真）有效值转换和平均值转换。有效值转换器适用于含有多次谐波的交流信号（如三角波、矩形波、梯形波、可控硅调功波等），但成本较高；平均值转换器成本低，适用于标准正弦交流信号转换。

根据定义，有效值Vrms是瞬时值Vp的平方在一周期内的平均值的平方根。即：