Dasar-dasar Sensor Saat Ini

Sensor saat ini adalah loop terbuka atau tertutup. Sensor arus loop terbuka mengukur arus AC dan DC dan menyediakan isolasi listrik antara sirkuit yang diukur dan output sensor (arus primer diukur tanpa kontak listrik dengan sirkuit utama, memberikan isolasi galvanik). Lebih murah daripada sepupu loop tertutup mereka, sensor arus loop terbuka umumnya lebih disukai di sirkuit bertenaga baterai mengingat persyaratan daya operasi rendah dan fitur tapak kecil.

Sensor loop tertutup mengukur arus AC dan DC dan menyediakan isolasi listrik. Mereka menawarkan respon cepat, linearitas tinggi, dan penyimpangan suhu rendah. Output arus dari sensor loop tertutup relatif kebal terhadap gangguan listrik. Sensor Loop Tertutup kadang-kadang disebut sensor 'Nol-Fluks' karena sensor Hall-Effect-nya mengembalikan arus lawan ke kumparan sekunder, melukai inti magnetik hingga nol fluks yang dihasilkan dalam inti magnetik oleh arus primer. Sensor loop tertutup seringkali merupakan sensor pilihan ketika akurasi tinggi sangat penting.

Sekarang mari kita melihat lebih dekat pada kedua jenis, mulai dengan sensor loop terbuka.

Sensor arus loop terbuka terdiri dari sensor Hall yang dipasang di celah udara inti magnetik (Gbr. 1). Konduktor menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan arus. Medan magnet terkonsentrasi oleh inti dan diukur oleh sensor Hall. Sinyal dari generator Hall rendah, sehingga diperkuat, dan inilah sinyal yang diperkuat yang menjadi output sensor. Sensor loop terbuka biasanya memiliki sirkuit yang memberikan kompensasi suhu dan output tegangan level tinggi yang dikalibrasi. Meskipun mereka memiliki keunggulan harga yang pasti dibandingkan rekan-rekan loop tertutup, downside mereka adalah bahwa mereka dapat rentan terhadap saturasi dan penyimpangan suhu. Penyimpangan dapat diminimalkan sampai batas tertentu, bagaimanapun, dengan menyuntikkan koefisien positif dalam arus kontrol untuk mengurangi penyimpangan dalam sensitivitas terhadap suhu.

Gambar 1: Ilustrasi prinsip dasar dan struktur sensor arus loop terbuka Hall-Effect. (Courtesy of Honeywell).

Melihat Gambar. 1, jika arus drive dalam sistem loop terbuka dikontrol menggunakan sumber arus konstan dan tegangan Hall diferensial diperkuat, tegangan output sebanding dengan arus primer hanya dapat diperoleh oleh sirkuit elektronik.

Salah satu contoh adalah Seri HMS Seri Loop Terbuka Hall-Effect Surface Mount Transducer oleh LEM (Gbr. 2). Sensor ini memiliki isolasi galvanik antara sirkuit primer dan sekunder; Tegangan uji isolasi 4300 V; konsumsi daya rendah; 12 mm, sangat low-profile; satu catu daya +5 V; dan tetap offset dan gain.

Gambar 2: Seri HMS Seri Loop Terbuka-Efek Transduser. (Courtesy of LEM).

Terutama digunakan dalam aplikasi industri untuk drive kecepatan variabel AC, konverter statis untuk drive motor DC, aplikasi yang disuplai baterai, catu daya tidak terputus dan mode switched, dan catu daya untuk aplikasi pengelasan.

Contoh lain adalah Honeywell CSLW Series Miniature Wired Open-Loop Current Sensor (Gambar 3). Seri ini menggabungkan SS490seri miniatur ratiometrik, sensor efek Hall linear, dan elemen penginderaan diringkas dalam paket plastik yang dapat dipasang di PCB. Rakitan sensor saat ini terdiri dari sensor, pengumpul fluks, housing, dan kumparan kawat.

Gambar 3: Honeywell CSLW Series Miniature Wired Open-Loop Current Sensor. (Courtesy of Honeywell).

Dalam kasus ini, desain kabel, loop terbuka memiliki beberapa putaran untuk peningkatan sensitivitas. Fitur penting lainnya termasuk penginderaan arus AC atau DC, keluaran ratiometrik linier, keluaran tenggelam atau sumber saat ini untuk fleksibilitas antar muka, kehilangan penyisipan rendah, waktu respons cepat, ukuran kompak, dan pengindraan akurat, berbiaya rendah. Aplikasi termasuk robotika, penggerak kecepatan variabel, kontrol proses industri, kontrol motor pada peralatan, HVAC, perlindungan arus berlebih, dan pemantauan arus sirkuit elektronik.

Respon cepat dan akurasi tinggi

Dibandingkan dengan loop terbuka, sensor loop tertutup mengukur arus AC dan DC dan menyediakan isolasi listrik, respons yang cepat, linearitas tinggi, dan penyimpangan suhu rendah. Output mereka saat ini sangat kebal terhadap kebisingan listrik. Dikenal karena akurasi tinggi, mereka terdiri dari generator Hall yang dipasang di celah udara dari inti magnetik, koil di sekitar inti, dan penguat arus. Konduktor pembawa arus yang ditempatkan melalui lubang sensor menghasilkan medan magnet yang sebanding dengan arus. Bidang ini terkonsentrasi oleh inti dan dirasakan oleh generator Hall. Generator Hall terhubung ke input amplifier saat ini, yang menggerakkan koil. Arus melalui koil menghasilkan medan yang berlawanan, yang disediakan oleh arus melalui apertur.

Output dari sensor ini sebanding dengan arus apertur dan jumlah belitan koil. Jika arus primer bersih melalui aperture transduser saat ini adalah I, jumlah putaran pada belitan kompensasi adalah N, dan arus dalam belitan kompensasi adalah i, maka pada kondisi fluks nol, I = Ni.

Arus output dari sensor loop tertutup dikonversi ke angka tegangan dengan menghubungkan resistor ke output sensor dan ground. Pemilihan nilai resistor dapat menghasilkan penskalaan output.

Contoh transduser saat ini dengan akurasi yang sangat baik, linearitas yang baik, dan pergeseran suhu yang sangat rendah adalah LTS 25-NP dari LEM (Gbr.4). Perangkat ini adalah transduser arus multi-range loop tertutup (kompensasi) menggunakan efek Hall. Fitur utama meliputi:

· Pasokan tegangan unipolar

· Kasing plastik terisolasi yang diakui menurut UL 94-V0

· Desain yang ringkas untuk pemasangan PCB

· Dimasukkan mengukur resistensi

· Rentang pengukuran yang diperluas.

Gambar 4: Sensor Arus Loop Tertutup LEM LTS 25-NP. (Courtesy of LEM).

Aplikasi untuk perangkat terutama dalam domain industri dan termasuk drive kecepatan variabel AC dan drive motor servo, konverter statis untuk drive motor DC, aplikasi yang disediakan baterai, catu daya yang tidak dapat terputus, catu daya mode aktif, dan catu daya untuk aplikasi pengelasan.

Ringkasan

Sementara kedua jenis sensor dapat ekonomis tergantung pada persyaratan aplikasi, sensor loop terbuka memberikan keuntungan biaya terbaik dalam rentang arus tinggi (lebih dari 100 A). Mereka juga ukuran dan berat terkecil. Mereka mempertahankan konsumsi daya yang konstan, tidak peduli arus yang dirasakan. Keuntungan harga sensor terbuka hanya dapat direalisasikan untuk aplikasi di mana variasi suhu dapat dibatasi.

Sensor arus loop tertutup, di sisi lain, lebih cocok untuk aplikasi komersial dan industri, di mana mereka umumnya ditemukan. Sensor-sensor ini memiliki akurasi tertinggi pada suhu sekitar dan tinggi. Mereka ideal untuk lingkungan yang bising dan outputnya mudah dikonversi menjadi tegangan.

Untuk informasi lebih lanjut, silakan hubungi kami di sales@xfullstar.com