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同样10A电流,绕2圈读数直接变?霍尔电流传感器电路原理拆解

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大型电气设备里,电流传感器属于核心感知器件。今天以LA-50P 板载霍尔磁补偿电流传感器为例,拆解原理、参数解读、电路设计和选型要点,做硬件、电控的朋友可以收藏参考。
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上图为板载式的电流传感器,型号LA-50P,额定电流50A 、霍尔磁补偿工作原理、可隔离测量AC,DC,脉冲电流,看下规格书。

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额定电流大家都能看明白,意思时正常工作可以测量50A的电流,根据穿线方向不同,所以测量范围在-50A与50A之间。
测量范围大家也能明白,额定就是范围留了一些余量,测量电流在±80A之间都能正常工作。
测量电阻是要重点了解的,我们后续再说
再说输出电流,解释的也很清楚,当穿过的电线流过电流为50A时,输出引脚会输出电流50mA,比例为50/0.05=1000,这个1000即是匝数比,也就是说电线流过的电流大小除以1000就是输出引脚输出的电流。
这时我们再说测量电阻的事情,测量电阻就是接在输出引脚上的,上述有个输出电流,流过这个测量电阻,那么电阻两端就会有一个电压产生,而这个电压就是我们所要获得的数据,根据这个数据,我们就能计算出实际电线流过的电流。
很多人第一时间不能明白,看示意图

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举个例子,当被测电流是10A时,输出电流为10/1000=0.01A,即是10mA,那么当我们电阻选择为100欧姆时,此时,我们便可测得电阻两端为1V。
同理,当我们电阻选择为50欧姆时,此时测得电阻两端电压是1.5V时,那么被测电流又是多少呢,简单计算便可得到为30A。
相信大家也能理解电阻的选择意义,当然,规格书里也有电阻选择的范围推荐,大家可以参考,注意点是;电阻选择太小时,被测电阻两端电压太小,误差会较大,电阻选择太大时,被测电阻两端电压太大,有可能会超出后续ADC采集电路的量程,所以电阻阻值要着重考虑。
还有一点要说明的是,器件的电源电压是正负电压供电,±12V或者正负15V都可以。
我们简单说下正负电源的电路
正负电源,我一般使用电源模块搭建,安全可靠。

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这个器件有六个引脚,2和1是输入的正和负,3和5是输出的正端和负端(这个负端是负电压端,不是0V的那个GND端),4引脚是0V端,6引脚用不到,空置就行。

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这种2通道输出的器件,根据规格书推荐,输出侧的器件无非就是EMC器件,输出侧的器件就是下图这种,而每个器件的选型,规格书中也有介绍,比较简单。

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而我想提的一点是,怎么根据两个1通道输出器件,搭建正负电路

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其实也很简单,输入端并联,即是正接正,负接负
输出端串联,对于中间连接处,作为0V的地接入电路,那么下边模块的4引脚相对于3引脚电压肯定要低15V,当3引脚是0V,那么4引脚只能是-15V啦,可能表述的不是太好,大家多对比下图看看,应该都能理解出来,自己理解出来的才更是自己的。
接下来,我们回到上述传感器的供电电路设计:

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这个模块的电路设计,规格书中给的都很清楚,也没必要再赘述。

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传感器接入正负电源后,输出端接入测量电阻后,电阻的下端要接入供电电源的0V端,即是图中的AGND。
这样的话,通过电阻两端的电压,便可以测的穿线过传感器的电线中的电流大小。
多提一句,当测量电流为50A,传感器输出引脚输出电流为50mA,当电阻为100欧姆时,那么电阻上的功率为0.05A*0.05A*100=0.25W=250mW,所以封装大小大家注意下。

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电阻两端的电压通过运放调制比例,输送进MCU的ADC采集引脚,便能实时测量处电线上的电流大小,此处的电线一般为负载端电线,便能实时监控负载上的电流,并进行判断使用工况,进而进一步调制系统。
多说一下,上述的运放比例应该时,VOUT=VIN/8+1.5
顺便给大家提2个问题,下图中,当电流是20A时,100R上电压是多少

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下图中,线束在传感器中绕了两圈,当电流是10A时,100R上电压是多少

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答案是,两个电压大小是一样的,因为下边的途中,传感器检测到两个10A流过,所以输出电流和一个20A的大小是一样的。

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