表2 LEM系列(lie)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)選型
名(ming)稱(cheng)額定(ding)
電(dian)流(liu)
A副(fu)邊
輸出(chu)總體
類(lei)型(xing)
LT208-S7200100mA0.5閉(bi)環(huan)
LA200-P200100mA0.4~1.5閉(bi)環(huan)
LA205-S200100mA0.4~1.5閉(bi)環(huan)
BLF200-S72004V見(jian)
線(xian)度(du)表開(kai)環(huan)

 
 
 
開(kai)環電(dian)流(liu)霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)

圖(tu)7閉(bi)環(huan)與(yu)開(kai)環電(dian)流(liu)霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)原(yuan)理(li)圖(tu)
       如(ru)圖(tu)7所示，閉(bi)環(huan)霍(huo)爾(er)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)是用霍爾(er)器件(jian)作(zuo)為核心敏感(gan)元(yuan)件、用於(yu)電(dian)流(liu)的模塊化(hua)產(chan)品(pin)，其(qi)工作(zuo)原(yuan)理(li)是霍爾磁平(ping)衡(heng)式(shi)的（或稱(cheng)霍爾(er)磁補(bu)償式(shi)、霍爾零磁通(tong)式(shi)）。當(dang)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)根(gen)長的直導(dao)線時(shi)，在(zai)導(dao)線周(zhou)圍(wei)產(chan)生(sheng)磁場(chang)，磁場(chang)的大小與(yu)流(liu)過(guo)導(dao)線的電(dian)流(liu)的大小成(cheng)正(zheng)比，這(zhe)磁場(chang)可(ke)以通(tong)過軟磁材料(liao)來聚(ju)集，然後用(yong)霍(huo)爾器件進行(xing)，由(you)於(yu)磁場(chang)的變(bian)化(hua)與(yu)霍(huo)爾器件(jian)的輸出(chu)電(dian)壓(ya)信號(hao)有良好的線關(guan)系，因(yin)此(ci)，可(ke)以用(yong)測得的輸出(chu)信號(hao)，直(zhi)接(jie)反應(ying)導(dao)線中(zhong)電(dian)流(liu)的大小。
       考(kao)慮(lv)到(dao)系統對霍(huo)爾電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的要(yao)求，因(yin)此(ci)選擇傳(chuan)感(gan)器(qi)時著重考慮(lv)閉(bi)環(huan)類(lei)型(xing)的霍爾電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)，經(jing)過(guo)反復(fu)比較適用(yong)的余下幾(ji)款(kuan)傳(chuan)感(gan)器(qi)參(can)數(shu)，以及(ji)咨(zi)詢LEM公司的，在能和(he)價比之(zhi)間(jian)做(zuo)了(le)*的折中，zui終(zhong)選定(ding)LT208-S7型(xing)的霍爾電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)。其(qi)具(ju)體能(neng)參(can)數(shu)如下：
    原(yuan)邊額定(ding)電(dian)流(liu)值(zhi)IPN：200A
    原(yuan)邊電(dian)流(liu)測量範圍(wei)IP：0～±300A
    副(fu)邊額定(ding)值(zhi)電(dian)流(liu)為IS ：100mA
    轉換率(lv)KN＝NP ：NS為：1：2000
    測量電(dian)阻RM：0～73歐(ou)姆（±15供(gong)電(dian)）
    總：±0.5％
    線(xian)度(du)：小於(yu)0.1％
    反應(ying)時間(jian)：小(xiao)於(yu)500ns
    響應(ying)時間(jian)：小(xiao)於(yu)1us
    di/dt跟隨(sui)：大於(yu)100A/us
    如常(chang)規(gui)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)樣，該(gai)傳(chuan)感(gan)器(qi)都有正(zheng)（+）、負(fu)（-）、測量端(duan)（M）及(ji)地（0）四個(ge)管腳(jiao)， 本設(she)計(ji)中通過四(si)芯插座接(jie)線(xian)至(zhi)PCB板(ban)。
     
 
圖(tu)8 系統中霍(huo)爾傳(chuan)感(gan)器(qi)接(jie)線(xian)圖(tu)
電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的應(ying)用計(ji)算公式(shi)如下： 
NP×IP = NS×IS  計(ji)算原(yuan)邊或(huo)副(fu)邊電(dian)流(liu)；VM = RM×I 計(ji)算測量電(dian)壓(ya)；（RM為采(cai)樣電(dian)阻）
VS = RS×IS 計(ji)算副(fu)邊電(dian)壓(ya)；
VA = ∆E + VS + VM 計算供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)。
本設(she)計(ji)中，在給定(ding)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)VA的情(qing)況下，計(ji)算測量電(dian)壓(ya)VM和測量電(dian)阻RM： 
假(jia)設(she)：供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)VA=±15V 
根據上述公式(shi)得： 
測量電(dian)壓(ya)VM=5V；
測量電(dian)阻RM=VM/IS  =50Ω； 
副(fu)邊電(dian)流(liu)IS=0.1A。
   所以當(dang)我(wo)們選用50Ω的精(jing)密測量電(dian)阻時(shi)（註意(yi)：測量電(dian)阻選擇要(yao)考(kao)慮(lv)其(qi)溫(wen)度(du)系數(shu)，盡量(liang)選擇溫(wen)漂(piao)小、的電(dian)阻），在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)測量電(dian)流(liu)值(zhi)達(da)到(dao)額定(ding)電(dian)流(liu)200A時(shi)，其(qi)輸出(chu)電(dian)流(liu)信號(hao)為100mA  ，測量電(dian)壓(ya)為5V。  因(yin)為系統中采(cai)用(yong)16位(wei)富士(shi)通單片(pian)機(ji)自(zi)帶的10位(wei)A/D轉換器(qi)，其(qi)采(cai)樣範圍(wei)在0～5V之(zhi)間(jian)，本系統設計(ji)的zui大輸出(chu)電(dian)流(liu)為200A，因(yin)此(ci)選用50歐(ou)姆采(cai)樣電(dian)阻適(shi)宜於本設(she)計(ji)。
  為提(ti)采(cai)樣，安(an)裝(zhuang)霍(huo)爾傳(chuan)感(gan)器(qi)時我(wo)們著(zhe)重註意(yi)了(le)以下四(si)點：
1、原(yuan)邊導(dao)線應(ying)放置於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)內(nei)孔(kong)中心(xin)，盡可(ke)能不要(yao)放偏(pian)；
2、原(yuan)邊導(dao)線盡(jin)可(ke)能(neng)填(tian)滿傳(chuan)感(gan)器(qi)內(nei)孔(kong)，盡量(liang)不要(yao)留(liu)有空隙； 
3、需要(yao)測量的電(dian)流(liu)對(dui)應(ying)於傳(chuan)感(gan)器(qi)的額定(ding)值(zhi)；
4、為防(fang)止幹擾，在(zai)霍爾傳(chuan)感(gan)器(qi)的供電(dian)電(dian)源(yuan)端和(he)地端單並接(jie)只(zhi)0.1uF的退耦濾(lv)波電(dian)容。
　　5 總結(jie)
　　本系統實(shi)驗(yan)波形(xing)是由泰克(ke)的TDS5054B示波器(qi)（帶寬(kuan)1GHz）測量的，如下圖(tu)9、10、11所示：其(qi)中(zhong)，圖(tu)9中(zhong)通(tong)道(dao)1波形(xing)為輸出(chu)電(dian)流(liu)波形(xing)曲線，通道(dao)2波形(xing)為萊姆(mu)霍爾電(dian)流(liu)反饋(kui)采(cai)樣電(dian)阻上的電(dian)壓(ya)波形(xing)曲線。通道(dao)1每(mei)格為50安(an)培(pei)，通(tong)道(dao)2每(mei)格為5伏(fu)；由圖(tu)9可(ke)以看出(chu)，在輸出(chu)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)時(shi)萊姆(mu)霍爾電(dian)流(liu)采(cai)樣不但能即(ji)時(shi)跟隨(sui)輸出(chu)變(bian)化(hua)，而(er)且(qie)采(cai)樣。在(zai)圖(tu)10中(zhong)，同(tong)樣通(tong)道1波形(xing)為輸出(chu)電(dian)流(liu)波形(xing)曲線，通道(dao)2波形(xing)為霍(huo)爾(er)電(dian)流(liu)反饋(kui)采(cai)樣電(dian)阻上的電(dian)壓(ya)波形(xing)曲線。通道(dao)1每(mei)格為50安(an)培(pei)，而(er)通道2每(mei)格為1伏(fu)；由圖(tu)10可(ke)以看出(chu)，通過(guo)在(zai)寬(kuan)負(fu)載範圍(wei)中輸出(chu)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)大(da)範圍(wei)變(bian)化(hua)時(shi)，萊姆(mu)霍爾電(dian)流(liu)采(cai)樣能(neng)即(ji)時(shi)跟隨(sui)輸出(chu)變(bian)化(hua)，具(ju)有很好的線度(du)。             
 
圖(tu)9 霍(huo)爾(er)反饋(kui)跟隨(sui)輸出(chu)電(dian)流(liu)變(bian)換(huan)特(te)
 
 
圖(tu)10 寬(kuan)負(fu)載範圍(wei)內(nei)霍(huo)爾反饋(kui)跟隨(sui)輸出(chu)特(te)

                         圖(tu)11 輸出(chu)電(dian)流(liu)波形(xing)與(yu)霍(huo)爾反饋(kui)采(cai)樣值(zhi)
    在(zai)圖(tu)11中(zhong)，通(tong)道(dao)1波形(xing)同(tong)樣為輸出(chu)電(dian)流(liu)波形(xing)曲線，通道(dao)2波形(xing)為霍(huo)爾(er)電(dian)流(liu)反饋(kui)采(cai)樣電(dian)阻上的電(dian)壓(ya)波形(xing)曲線。通道(dao)1每(mei)格為50安(an)培(pei)，而(er)通道2每(mei)格為5伏(fu)；而(er)由圖(tu)11可(ke)以看出(chu)，在正(zheng)常(chang)焊(han)接(jie)時(shi)恒(heng)定(ding)負(fu)載，霍(huo)爾(er)電(dian)流(liu)采(cai)樣值(zhi)基本恒(heng)定(ding)，從而(er)輸出(chu)的波形(xing)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)恒(heng)流(liu)特(te)的輸出(chu)設計(ji)要(yao)求。
本設(she)計(ji)采(cai)用(yong)數(shu)字化(hua)的PI和數(shu)字化(hua)的PWM調制。充分(fen)利用數(shu)字化(hua)PI的優勢(shi)，設計(ji)的PI調節器參(can)數(shu)在中(zhong)靈(ling)活可(ke)變(bian)，使(shi)得(de)電(dian)源(yuan)在負(fu)載區(qu)間(jian)內(nei)均(jun)能獲(huo)得(de)良好的能。數(shu)字化(hua)實(shi)現(xian)了(le)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)信息實(shi)時(shi)提(ti)取處(chu)理(li)，而(er)且(qie)對(dui)電(dian)流(liu)輸出(chu)波形(xing)有很好的，減(jian)少飛濺，提、焊接(jie)質(zhi)量(liang)和(he)速(su)度(du)。
在數(shu)字化(hua)的主控系統中配(pei)合數(shu)字化(hua)的PWM，就避免(mian)了D/A轉換環(huan)節，也提了。另(ling)外，采(cai)用(yong)FPGA不可以實(shi)現(xian)數(shu)字化(hua)的PWM，還可(ke)以實(shi)現(xian)般(ban)的數(shu)字電(dian)路(lu)功能，這(zhe)就大(da)大減(jian)小了(le)板的面(mian)積和(he)外擴(kuo)元器件的數(shu)量，同(tong)時(shi)也(ye)使得(de)系統的得以提(ti)。
    但是，從設(she)計中(zhong)也(ye)發現數(shu)字式(shi)PWM也存(cun)在(zai)不足，即(ji)數(shu)字式(shi)PWM以計(ji)數(shu)器當(dang)定(ding)時(shi)器(qi)，因(yin)此(ci)存(cun)在(zai)分(fen)辨率(lv)的問題，數(shu)字式(shi)PWM的定(ding)時(shi)器(qi)采(cai)用(yong)數(shu)字計(ji)數(shu)器，即(ji)若(ruo)數(shu)字計(ji)數(shu)器的位(wei)數(shu)為N（即(ji)計(ji)數(shu)值(zhi)周(zhou)期為N+1；計(ji)數(shu)值(zhi)周(zhou)期不含時(shi)間(jian)概(gai)念，只(zhi)有數(shu)值(zhi)概(gai)念），則(ze)計數(shu)脈(mai)沖時鐘的頻率即(ji)為數(shu)字PWM的分辨率(lv)，而(er)數(shu)字式(shi)PWM的分辨率(lv)就是其(qi)占(zhan)空比可(ke)變(bian)化(hua)的zui小值(zhi)。用(yong)公式(shi)表示為：若(ruo)計(ji)數(shu)器的計數(shu)值(zhi)周(zhou)期為N+1，則(ze)數(shu)字PWM的分辨率(lv)為：D=1/（N+1）。模擬式(shi)時的PWM理(li)論上可以為占(zhan)空比區(qu)間(jian)內(nei)的任意(yi)值(zhi)，不存(cun)在(zai)分(fen)辨率(lv)的問題，而(er)數(shu)字式(shi)的PWM占(zhan)空比為離散化的。
　　6結束語
　　在本系統應(ying)用中(zhong)，霍爾(er)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)能正(zheng)確(que)響應(ying)被測量並轉換成(cheng)相(xiang)應(ying)輸出(chu)量，對(dui)系統的質量起決定(ding)作(zuo)用。電(dian)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)（包(bao)括電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)等），在各(ge)個領(ling)域被應(ying)用於(yu)電(dian)流(liu)、電(dian)壓(ya)測量。電(dian)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)是安(an)裝(zhuang)在(zai)系統內(nei)部(bu)的核心部件，對(dui)整(zheng)個系統和設(she)備的能與(yu)起著(zhe)至(zhi)關(guan)重要(yao)的作(zuo)用。
源(yuan)自(zi)瑞(rui)士(shi)的LEM以電(dian)流(liu)電(dian)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)行業*及革(ge)新(xin)者(zhe)在業界著稱(cheng)，LEM於2006年(nian)1月(yue)開(kai)始對其(qi)產(chan)品(pin)提(ti)供(gong)5年質(zhi)保，這(zhe)舉措充分(fen)彰(zhang)顯了(le)LEM對(dui)其(qi)產(chan)品(pin)品(pin)質(zhi)的信心。
在(zai)本系統研發的過程(cheng)中，萊姆(mu)（LEM）公司周(zhou)到(dao)的服務(wu)和(he)完(wan)善的售(shou)後，以及(ji)其(qi)快捷的供貨(huo)和(he)的產(chan)品(pin)能(neng)都給我(wo)們留(liu)下了(le)深(shen)刻(ke)的印象，讓我(wo)們深(shen)深(shen)領(ling)略了(le)的魅(mei)力。