电流传感器可分为接触式和非接触式,接触式的比如分流器,缺点是不隔离,现代工业应用,不隔离意味着不可测量,而非接触的电流传感器,通常采用磁敏元件测量由电流产生的磁场,进而导出被测电流大小来。
在测量磁场的各种元器件中,霍尔元件不够敏感(Sensitivity),而且由于霍尔器件的安装位置是在磁芯气隙中,需要断开磁芯,因而灵敏度和解析度更大大降低,磁阻效应比较敏感,但通常也需要破坏磁芯的原有结构,导致和霍尔电流传感器类似的状况,比如漏磁,抗干扰性差,精度较低等问题。
在众多磁敏元件中,磁通门原理由于其完整的磁芯结构,不存在磁芯的切口,无气隙,因而抗干扰能力强,其敏感性也远高于霍尔效应,应用磁通门原理,可以制作成两种结构形式的电流传感器,一种是开环原理的磁通门电流传感器,一种是闭环原理的磁通门电流电流传感器传感器。
两种结构的传感器,由于采用了磁通门原理,其敏感性都很高,可以测量微小的电流,所不同的是,闭环磁通门电流传感器具有反馈结构,使磁芯中的磁感应强度始终为零,因此具有很快的反应时间,这一点与闭环霍尔电流传感器类似。
为了实现更高的精度,更是采用了多磁芯的嵌套结构,消除磁芯间的耦合干扰,并采用了闭环零磁通反馈原理,使得电流传感器的零点失调值在1uA左右,甚至更低,而精度也达到了前所未有的PPM级超高精度。
值得一提的是,的HPIT系列高精度电流传感器,其精度不仅仅是额定值的精度,在很小的电流的情况下(比如1/10,1/100额定值),依然保持着很高的精度,且由于磁芯材料以及结构的稳定性,以及闭环零磁通反馈结构的采用,使得HPIT系列电流传感器的温漂和时漂极低,近乎为零。
霍尔电流传感器电流互感器采用互感原理(电磁感应原理),其原理决定了互感器只能测量交流,而不能测量直流,电流传感器则不同,电流传感器可采用更多种原理,比如磁通门,霍尔原理,磁阻,分流器等等,其基本特征是,基于磁敏感原理,可以测量交直流电流,其输出信号与输入信号是跟随关系,各种电流传感器也由于其采用的原理不同,而具有不同的测量特性。
开环和闭环是依据原理来说的,而非外形的开口与否,开环原理(OpenLoop)是直测原理,依靠霍尔元器件感测磁信号大小,线性输出,放大后直接端子输出,闭环原理(CloseLoop)也叫零磁通原理,存在一个二次补偿线圈,二次线圈的小电流实时补偿原边被测电流,使磁芯中的磁感强度始终保持为零。
从性能上看,开环性能比闭环性能要差,比如精度,响应时间等均比闭环差,但开环结构更简单,体积更小,功耗小得多。
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