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一、引言
1、霍爾效應(yīng)介紹，開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式的優(yōu)缺點(diǎn)。
自從1897年美國(guó)物理學(xué)家Edwim Herbert Hall發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，霍爾技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。到了20世紀(jì)80年代，隨著電子制造工業(yè)的高速發(fā)展，霍爾電流/電壓傳感器集成度和可靠度有了很大提高，尤其是閉環(huán)霍爾電流/電壓傳感器的研制成功，更加擴(kuò)大了霍爾器件的應(yīng)用領(lǐng)域。
2、閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理。
霍爾傳感器是以霍爾效應(yīng)為基礎(chǔ)。如圖1所示，當(dāng)把通有小電流的半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的載流子受洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使半導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電勢(shì)差，該電勢(shì)差即為霍爾電壓VH，這個(gè)VH電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度B及控制電流IC成正比，經(jīng)過(guò)理論推算得到如下等式關(guān)系：
VH=（RH/d）×B×IC (1)
式中，VH為霍爾電壓；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；IC為控制電流；RH為霍爾系數(shù)：d為半導(dǎo)體片的厚度。
在式(1)中：若保持控制電流IC不變，在一定條件下�？赏ㄟ^(guò)測(cè)量霍爾電壓推算出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由此建立了磁場(chǎng)與電壓信號(hào)的聯(lián)系；根據(jù)這一關(guān)系式。人們研制了用于測(cè)量磁場(chǎng)的半導(dǎo)體器件即霍爾器件。
閉環(huán)霍爾電流傳感器是用霍爾器件作為核心敏感元件、用于隔離檢測(cè)電流的模塊化產(chǎn)品，其工作原理是霍爾磁平衡式的(或稱(chēng)霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通 式)。眾所周知，當(dāng)電流流過(guò)一根長(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流的大小成正比，這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)，由于磁場(chǎng)的變化與霍爾器件的輸出電壓信號(hào)有良好的線(xiàn)性關(guān)系，因此，可以用測(cè)得的輸出信號(hào)，直接反應(yīng)導(dǎo)線(xiàn)中電流的大小，即：
I∝B∝VH (2)
式中，I為通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)中的電流；B為導(dǎo)線(xiàn)通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；VH為霍爾器件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的霍爾電壓。
選擇適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)，上述關(guān)系可表示為等式。
對(duì)于霍爾輸出電壓VH的處理，人們?cè)O(shè)計(jì)了許多種電路，但總體來(lái)講可分為兩類(lèi)：一類(lèi)為開(kāi)環(huán)(或稱(chēng)直測(cè)式、直檢式)霍爾電流傳感器；另一類(lèi)為閉環(huán)(或稱(chēng)零磁通式、磁平衡式)霍爾電流傳感器。
針對(duì)霍爾傳感器的電路形式，人們最容易想到的是將霍爾元件的輸出電壓用運(yùn)算放大器直接放大，得到所需要的信號(hào)電壓，由此電壓值來(lái)標(biāo)定原邊被測(cè)電流的大小，這種形式的霍爾傳感器通常稱(chēng)為開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器。開(kāi)環(huán)霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單、成本相對(duì)較低；其缺點(diǎn)是精度和線(xiàn)性度較差，響應(yīng)時(shí)間較慢， 溫度漂移較大。
二、LEM電流、電壓傳感器主要特性及優(yōu)點(diǎn)
1、LEM公司及主要產(chǎn)品
LEM公司是全球電量傳感器的知名知道尚，也是電量傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。早在20世紀(jì)70年代LEM公司就在鐵路領(lǐng)域占領(lǐng)重要一席。該公司的鐵路專(zhuān)用傳感器系列產(chǎn)品集程度高、性能穩(wěn)定可靠、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)CE，RoHs，UL，UR等國(guó)際認(rèn)證，提供5年質(zhì)保，贏得了鐵路行業(yè)的廣泛認(rèn)可。
2、結(jié)合霍爾傳感器工作原理，詳細(xì)介紹LEM的傳感器及主要參數(shù)。
LEM公司生產(chǎn)的傳感器相對(duì)于同類(lèi)產(chǎn)品具有一下優(yōu)點(diǎn)；
產(chǎn)品精度高
良好的線(xiàn)形度
溫度漂移低
反映時(shí)間快
抗干擾能力強(qiáng)
具有電源過(guò)載保護(hù)
3、從設(shè)計(jì)的角度分析LEM的優(yōu)點(diǎn)：帶補(bǔ)償，用戶(hù)自定義原邊電阻等特性。
三、內(nèi)燃機(jī)車(chē)勵(lì)磁控制系統(tǒng)組成及采樣信號(hào)的分析
1、簡(jiǎn)單介紹內(nèi)燃機(jī)車(chē)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能
實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)的恒功率調(diào)節(jié)、電阻制動(dòng)工況的恒勵(lì)磁電流和恒制動(dòng)電流調(diào)節(jié)、輔助電壓調(diào)整、無(wú)級(jí)調(diào)速、磁場(chǎng)削弱、制動(dòng)擴(kuò)展、輪緣潤(rùn)滑、高位油壓保護(hù)、空壓機(jī)軟啟動(dòng)等。
需要檢測(cè)的模擬量如下：
1、Rgt滑動(dòng)端電壓：0-133.3V
2、Rgt高端電壓：0-133.3V
3、主發(fā)電壓：0-1024V
4、主發(fā)電流：0-7.2A
5、制動(dòng)勵(lì)磁電流：0-1A
2、采樣的信號(hào)分析（主發(fā)電壓、制動(dòng)勵(lì)磁電流等），及傳感器如何選型
主發(fā)電壓檢測(cè)：被檢測(cè)電壓范圍0-1024V，選用LEM傳感器LV100型號(hào)。此傳感器接法及原邊電阻的選擇如下圖所示：
主發(fā)電流和勵(lì)磁電流檢測(cè)：被檢測(cè)的主發(fā)電流范圍0-7.2A，制動(dòng)勵(lì)磁電流范圍0-1A。選用LA25-8NP型傳感器，此傳感器接法及原邊電阻的選擇如下圖所示：
滑動(dòng)端和高端電壓檢測(cè)：被檢測(cè)的滑動(dòng)端和高端電壓范圍0-133.3V，選用LV28-P型傳感器，此傳感器接法及原邊電阻的選擇如下圖所示：
四、總結(jié)
由于勵(lì)磁控制器工作在高溫、高寒、粉塵大、電磁污染嚴(yán)重等惡劣環(huán)境下。對(duì)元器件的選擇要求很?chē)?yán)格，經(jīng)過(guò)對(duì)LEM傳感的測(cè)試和使用情況，LEM公司的電流、電壓傳感器滿(mǎn)足我們的技術(shù)要求。
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狀 態(tài)：
離線(xiàn)
公司簡(jiǎn)介
產(chǎn)品目錄
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公司名稱(chēng)：
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萊姆電子（中國(guó)）有限公司
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| 聯(lián) 系 人： |
王先生
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| 電 話(huà)： |
010-80484303
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| 傳 真： |
010-80484303 |
| 地 址： |
北京市順義區(qū)林河工業(yè)區(qū)林河大街28號(hào)院 |
| 郵 編： |
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