关于电流传感器精度和测量范围等知识小记

　　伴随着城市人口和建设规模的扩大，各种用电设备的增多，用电量越来越大，城市的供电设备经常超负荷运转，用电环境变得越来越恶劣，对电源的“考验”越来越严重。据统计，原先作为配角，资金投入较少的电源越来越受到厂商和研究人员的重视，电源技术遂发展成为一门崭新的技术。每天，用电设备都要遭受120次左右各种的电源问题的侵扰，电子设备故障的60%来自电源。因此，电源问题的重要性日益凸显出来。

　　二、电流传感器的工作原理

　　香港恒发科技有限公司的电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应，当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线①，原边磁力线集中在磁芯②周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电极③可产生和原边磁力线①成正比的大小仅几毫伏的电压，电子电路④可把这个微小的信号转变成副边电流IS⑤，并存在以下关系式：

　　(1)其中，IS—副边电流;

　　IP—原边电流;

　　NP—原边线圈匝数;

　　NS—副边线圈匝数;

　　NP/NS—匝数比，一般取NP=1。

　　电流传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号(原边电流IP)成正比，IS一般很小，只有100~400mA。如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的输出电压信号。

　　三、电流传感器主要特性参数

　　1、标准额定值IPN和额定输出电流ISN

　　IPN指电流传感器所能测试的标准额定值，用有效值表示(A.r.m.s)，IPN的大小与传感器产品的型号有关。

　　ISN指电流传感器额定输出电流，一般为100~400mA，某些型号可能会有所不同。

　　2、传感器供电电压VA

　　VA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。另外，传感器的供电电压VA又分为正极供电电压VA+和负极供电电压VA-。

　　超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，

　　3、测量范围Ipmax

　　测量范围指电流传感器可测量的最大电流值，测量范围一般高于标准额定值IPN。测量范围可用下式计算

　　(2)要注意单相供电的传感器，其供电电压VAmin是双相供电电压VAmin的2倍，所以其测量范围要高于双相供电的传感器。

　　4、过载电流传感器的过载能力。发生电流过载时，在测量范围之外，原边电流仍会增加，而且过载电流的持续时间可能很短，而过载值有可能超过传感器的允许值，但不会对传感器造成损坏。过载电流值传感器一般测量不出来，上海三广科技经销进口currentsensor、accurrentsensor、电流开关currentswitch、accurrentswitch、currentsensingswitch、accurrentsensingswitch

　　5、精度

　　霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流IPN。在+25℃时，传感器测量精度受原边电流影响的曲线如图3所示，使用下面公式可计算出精度：

　　(3)其中，K=NS/NP。

　　计算精度时必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响。

　　(1).偏移电流ISO

　　偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时，在25℃，IP=0时的情况下，偏移电流已调至最小，但传感器在离开生产线时，都会产生一定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。

　　(2).线性度

　　线性度决定了传感器输出信号(副边电流IS)与输入信号(原边电流IP)在测量范围内成正比的程度，香港恒发科技有限公司的电流传感器线性度要优于0.1%。

　　(3).温度漂移

　　偏移电流ISO是在25℃时计算出来的，当霍尔电极周边环境温度变化时，ISO会产生变化。因此，考虑偏移电流ISO的最大变化是很重要的，这可以通过下式计算：

　　四、传感器型号、结构和安装方法

　　香港恒发科技有限公司的传感器产品说明一般由“传感器产品型号”和“生产日期”两部分构成[5]。“传感器产品型号”用于标明传感器的型号、额定测量值、标准型或非标准型。“传感器生产日期”则是由8位数字构成，表明传感器的生产年份、日期(一年中的第几日)及传感器序列号。

　　香港恒发科技有限公司的传感器产品很多，每种传感器的外形结构、尺寸大小等都有所不同，下面介绍几种典型的外形结构及安装接线方法。

　　1、HFB20A02电流传感器

　　HFB20A02电流传感器是香港恒发科技有限公司中一种量程很小的传感器，所能测量的额定电流为0.005、0.5、1、5、10A，原边管脚的不同接法可确定额定测量电流为多少，

　　2、HFK600B-R电流传感器

　　如HFB20A02一样，一般传感器都有正极(+)、负极(-)、测量端(M)三个管脚，但HFK600B-R则没有此三个管脚，而是有红、黑、绿三根引线，分别对应于正极、负极及测量端。同时在HFK600B-R型传感器中有一内孔，测量原边电流时要将导线穿过该内孔。

　　不管是HFB20A02还是HFK600B-R型等电流传感器，安装时管脚的接线应根据测量情况进行相应连线

　　(1)在测量交流电时，必须强制使用双极性供电电源。即传感器的正极(+)接供电电源“+VA”端，负极接电源的“-VA”端，这种接法叫双极性供电电源。同时测量端(M)通过电阻接电源“0V”端。

　　(2)在测量直流电流时，可使用单极性或单相供电电源，即将正极或负极与“0V”端短接，从而形成只有一个电极相接的情况，其接法共有四种

　　在传感器产品中，标有“-N”标志的表示该传感器没有电源意外倒置防护措施;标有“-P”标志的则表示该传感器具有防护措施。是无保护二极管时的单极性供电电源安装接线方法，图7是加有保护措施的传感器的接法上海三广下设一独资子公司，三广景芮，主要从事工业设备的维修：线路板维修、变频器维修、PLC维修、电源维修已经医疗设备的维修DR维修、东芝CT维修和X光机维修。

　　(3)具有屏蔽作用的传感器的连接方法

　　香港恒发科技有限公司的部分电流传感器具有电磁屏蔽作用，其产品外壳上会多一个“E”标志的端口，其连接方式有两种：将屏蔽端和负极(-VA)或零线(0V)相连，如图8所示。

　　另外，安装时必须全面考虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合;如果环境只适于垂直安装，则必须选择带“V”字标志的传感器(如HFB20A02)。

　　五、提高测量精度的方法

　　除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外，通过下述方法还可以提高测量精度：

　　1、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏;

　　2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙;

　　3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕九圈(一般情况，NP=1;在内孔中绕一圈，NP=2;……;绕九圈，NP=10，则NP×10A=100A与传感器的额定值相等，从而可提高精度);

　　4、当欲测量的电流值为IPN/5的时，在25℃仍然可以有较高的精度。