主要產(chǎn)品:TMR2501,、TMR2503,、TMR2505,、TMR2101,、TMR2102,、TMR2103,、TMR2701,,TMR2703,、TMR2705,、TMR2905,、TMR2922線性傳感器
性能優(yōu)勢:(1)工作溫度區(qū)間:-55℃~+150℃,傳感器溫度特性穩(wěn)定,;(2)靈敏度范圍廣,,從0.25mV/V/G ~ 60mV/V/G;(3)低功耗,,低磁滯
電流傳感器是在電氣絕緣的狀態(tài)下,,利用電流所產(chǎn)生的磁場來檢測電流值的一種介于高、低電壓之間的界面器件,。如圖1所示,,當原邊導體中存在電流Ip時,在導體的周圍就會產(chǎn)生一個環(huán)繞導體的,、與電流成比例的磁場,。用磁傳感器檢測該磁場強度后,,生成與電流成線性關(guān)系的電信號輸出Vout ——這就是最基本的開環(huán)式電流傳感器,也被稱為直測式電流傳感器,。當被測磁場信號較弱,,或為了抑制干擾磁場時,可以采用軟磁材料來聚集被測磁場,,并將磁傳感器探入到軟磁材料內(nèi)部以增強信號強度,。
為了縮短電流傳感器的響應時間,改善線性誤差,,精確測量匝數(shù)為Np的原邊電流Ip,,
如圖所示,我們可用副邊電路產(chǎn)生一電流Is 并流經(jīng)匝數(shù)為Ns 的副邊線圈來生成一個副邊磁場,,當該副邊磁場在磁傳感起部分與原生成磁場的原,、副邊電流的安匝數(shù)Ip* Np與Is* Ns相等。邊磁場大小相等,、方向相反時,,磁場達到平衡狀態(tài),而根據(jù)副邊電流Is和原,、副邊匝數(shù)比Np:Ns,,就可計算出原邊電流值---這就是閉環(huán)式電流傳感器,也被稱為磁平衡式或磁補償式電流傳感器,。
無論開環(huán)式還是閉環(huán)式電流傳感器,,磁傳感器都是其中的關(guān)鍵器件,對傳感器性能優(yōu)劣起著至關(guān)重要的作用,。目前市場上的電流傳感器主要是采用傳統(tǒng)的霍爾器件,,由于半導體材質(zhì)自身原因,霍爾器件的溫度漂移量較大,,一致性差,,尤其在低溫區(qū)變化劇烈,難以進行統(tǒng)一校準,。動態(tài)失調(diào)消除技術(shù)的采用可部分改善霍爾器件的溫度漂移,,但在電路中疊加了高頻噪聲干擾,造成電流傳感器的輸出信號失真,,影響整機性能,。
隧道磁電阻(TMR)器件是繼霍爾器件、各向異性磁電阻AMR和巨磁電阻GMR之后的新一代磁敏器件,,具有低功耗,、低溫漂及高靈敏度的特點。在電流傳感器中,,采用TMR替代霍爾器件,,可顯著改善電流傳感器的靈敏度和溫度特性,。
基于TMR的優(yōu)異性能,閉環(huán)電流傳感器可顯著改善其溫度漂移量,。替代后,,無需任何溫度補償,電流傳感器在-40~85℃的溫度范圍內(nèi)的溫度漂移總量即可由原來的1~2%降至0.1~0.2%,。在使用溫度寬泛的場所如變頻器,、伺服器、電動車輛等應用時,,TMR閉環(huán)電流傳感器可確保在任何地區(qū),、任何季節(jié)的電流測量的精準度;特別是在風能,、太陽能等新能源行業(yè)中,,電流傳感器的溫度漂移可直接導致逆變器輸出電能中的直流成分的增加,不僅造成能源浪費,,直流成分還會消耗在變壓器繞組中,,造成變壓器過熱。電流傳感器溫度漂移的改善,,將會給能源行業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益和必要的安全性,。
多維科技生產(chǎn)的TMR2501、TMR2503,、TMR2505線性傳感器采用SSIP-4封裝,,在垂直方向測量磁場,與通行的霍爾器件完全兼容,。對閉環(huán)電流傳感器來說,電流傳感器廠家只需改變一下磁傳感器的偏置電阻值,,無需更改PCB設(shè)計和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)既可直接替代霍爾器件,。
多維科技生產(chǎn)的TMR2101、TMR2102,、TMR2103,、TMR2701、TMR2703,、TMR2705,、TMR2905 和TMR2922為平面方向測量磁場,配合使用縱向氣隙磁芯,。擺脫了斷面氣隙漏磁所帶來的困擾,,大大提升了磁芯的聚磁能力,使電流傳感器的分辨率低至毫安量級,,并有效遏制外來干擾,。較之磁通門閉環(huán)電流傳感器,,TMR閉環(huán)電流傳感器結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾能力強,,分辨率高,。產(chǎn)品響應時間快,測量頻帶寬,。
上圖為閉環(huán)電流傳感器的典型電路,,其中原有的霍爾器件H1可以直接用TMR替代。通過調(diào)整偏置電阻R1和R2,,使H1的1,、3引腳間電壓為1伏左右。例如:當電源電壓為+/-15V,,TMR輸入電阻為6k歐姆時,,若1、3引腳間電壓為1V,,則H1輸入電流Id=1V/6k=0.17mA,,偏置電阻R1及R2=(15-0.5)/0.17=85.3KΩ。
RA和RB為上下對稱結(jié)構(gòu),,用于調(diào)整傳感器的失調(diào)值,,建議采用相同系列電阻,以降低調(diào)整電阻與磁傳感器之間的溫度系數(shù)差異所帶來的額外誤差,。
參考文獻:
[1]李東昇, 程武山. 基于TMR磁傳感器的電力系統(tǒng)大電流測量[J]. 傳感器與微系統(tǒng), 2013, 32(12):131-134.
文獻摘要:針對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)大電流測量方法存在體積大,、測量范圍窄、數(shù)字化程度低的問題,提出了一種新型的基于隧道磁電阻(TMR)磁傳感器陣列測量大電流的方法.敘述了TMR效應和傳感器的測量原理,利用磁傳感器測量輸入-輸 出特性,推導出電流測量數(shù)學模型,建立了磁傳感器安放拓撲結(jié)構(gòu),解決了三相電流磁場相互干擾情況下電流測量不精確問題.以10kV高壓開關(guān)柜為基礎(chǔ),設(shè)計出一種實驗系統(tǒng)對測量模型進行驗證,。對采集數(shù)據(jù)進行擬合分析,得到影響磁傳感器測量精度的2個因素:傳感器安放位置和測量范圍,。通過對安放位置進行優(yōu)化,確定磁傳感器最佳放置位置.計算結(jié)果表明:TMR磁傳感器具有很好的精度,能夠達到測量要求.
出版源:《傳感器與微系統(tǒng)》, 2013, 32(12):131-134
關(guān)鍵詞:TMR磁傳感器;電力系統(tǒng),;大電流測量,;高壓開關(guān)柜;非線性分析
[2]王昕, 王靜怡. 隧道磁電阻技術(shù)在電力系統(tǒng)傳感測量中的應用[J]. 科技傳播, 2014(7).
文獻摘要:本文概述了隧道磁電阻(TMR)效應的技術(shù)原理,著重介紹了基于TMR效應的傳感器的工作原理和性能特性,分析了其存在的優(yōu)勢和不足,展望了TMR技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用前景,。
出版源:《科技傳播》, 2014(7)
關(guān)鍵詞:隧道磁電阻效應,;傳感器;電力系統(tǒng)
[3]陳田, 程武山. 高壓開關(guān)柜電流在線測量[J]. 儀表技術(shù)與傳感器, 2014(3):85-88.
*注:上海工程技術(shù)大學機械工程學院使用TMR2101(兼容型號:MMLP57H)設(shè)計了一套應用于高壓開關(guān)柜電流測量的測量,。
文獻摘要:針對傳統(tǒng)電流互感器動態(tài)范圍小,、體積大、成本高等問題,提出了一種基于TMR磁傳感器的10kV高壓開關(guān)柜電流測量方法,。在分析了TMR磁傳感器測量原理和測量方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一套應用于高壓開關(guān)柜電流測量的測量系統(tǒng),詳細介紹了該測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件測試流程,。通過實驗的方法驗證了該測量方法的可行性和TMR磁傳感器的測量性能,并提出了相關(guān)實驗方法的改進措施。
出版源:《儀表技術(shù)與傳感器》, 2014(3):85-88
關(guān)鍵詞:TMR磁傳感器,;kV高壓開關(guān)柜,;電流測量,;線性度;重復性
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