电流传感器在控制和保护门进系统中的应用

 题记：电子系统控制的车库、大门、百叶窗及遮阳篷正在逐步进入人们的日常生活，而保护性能则是设计这些系统时必须考虑的重要功能。电流测量可以提供这种保护功能。

　门进系统必须为使用者提供安全和保护。想象一下车库门自动把人或车关在里面的后果。电流测量可以提供这种保护功能。

　　应用在车库门、电子门、百叶窗及遮阳篷上的直流电刷电机，在每次正常开门和关门时产生其自有的可重复性电流分布。该电流波形可以存储在微控制器中。电流传感器可以提供直流电刷电机工作时的电流反馈，在门进系统制造商定义的公差范围内，使之与存储在微控制器中的电流波形进行比较。如果数值不匹配，则存在安全问题。届时微控制器会发出警报，并关闭系统或者反向旋转电机，使门再次关闭。这对障碍物、人或其他物体提供了保护，同时保护电机免受过高电流造成的损坏。

　　对保护功能的要求是：检测在房门、大门、百叶窗或遮阳蓬的过道处是否存在人或物体阻碍正确开门或关门的情况。这可以通过监控为开关门提供动力的电机所耗费的电流来实现。

　　在这些装置上留给电子器件的空间是非常有限的，因此使用紧凑式电流传感器非常必要，比如LEM的HTS10传感器，仅为17x19mm。在此类应用中，精度并不是zui重要的参数，因为其目的不是控制和调节电机，而是通过检测确保其保护功能。电流传感器用于检测在某一特定时刻，比如当一个电子门在开关过程中遇到障碍物时，电机是否正在输出过高的电流。在这种应用中，HTS传感器就起到了机械限制开关的作用。

　　如果泵被堵塞了，连接泵的电机就会耗费更多的电流，HTS传感器可以用于检测当前的过流现象，然后关闭装置和/或开启备用电机或泵。HTS为研磨机和轧碎机提供了类似的功能。

　　当电机转子被堵转，电流传感器可以发出早期检测预警，从而提供安全保护。这同时可以避免电机受损。

　　在照明应用中，这种传感器集成可以检测电流过载，从而保护电子镇流器。电流传感器的输出耦合于管理警报等级或触发电路断路器的电路。

　　HTS的其他应用包括电动座椅以及对低端电机如家用电器（包括洗衣机）的过载保护。

　　当由单端+5v供电时，HTS 10传感器可以测量双向电流。它的敏感度和偏置与电源供电成比例变化。这种成比例输出的特性和单端5v供电使其非常适合用于比例微控制器。微控制器通常被应用于控制和保护电路，传感器的比例输出特性在避免电源供电变化对输出度造成影响的同时，还使得微控制器可以使用低端的电流传感器。比利微控制器与电流传感器采用同一电源供电，可对传感器的输出信号进行8位模数转换，所以对于不同的设备和对于比例电流传感器的使用+5V电源供电可以有±10%的公差。

　　该公差以及灵敏度和初始偏置的公差对测量范围有影响。举例：

　　当+5V电源供电的公差为±0%（在这个例子中确实是0%），增益公差为±30%，偏置公差为±12%时，HTS 10-P型传感器的zui大初始偏置可达2.8V，zui大灵敏度为130mV/A （+25°C）。在这种情况下，传感器可提供从+13A到 -17A的测量范围。正极的满标输出限于Vdd-0.5V （= 4.5V），负极限于Vss+0.5V （= +0.5V）。

　　正测量范围：（+4.5V-初始偏置）/灵敏度 = （4.5V-2.8V）/0.13 = +13Apk。

　　负测量范围：（+0.5V-初始偏置）/灵敏度 = （+0.5V-2.8V）/0.13 =-17.7Apk。

　　HTS 10-P/SP1型传感器具有更高的灵敏度和偏置公差（分别是±20%和±3%），其测量结果波动更小（热漂移也得到了改善）。当传感器作为微控制器的配件使用时，该设备可校准，故可以轻松地消除或调整公差，从而不会影响计算精度，确保可重复结果。而需要考虑的只有线性误差。

　　HTS 10-P和 10-P/SP1可以测量10ARMS额定电流（1pk），zui大线性精度为1%（25°C），这些都适合此类型设备的检测要求。在漂移至1 x Ip时，包含磁滞偏差电压的zui大偏差是zui大线性误差，并且是可重复值。

　　线性曲线

　　本产品专为PCB应用而设计，具备主要和二级接插件管脚。不过，连接主导线有两种方法：

　　1. 当PCB径迹表示要测量的主导线时，HTS的两个传感器管脚可以固定在该径迹上。这两个管脚连接磁路附近内置的三圈线圈。在这种应用条件下，可测量10 Arms （30 安匝数）的永磁额定原电流，峰值为1（45 安匝数）。这种结构有必要切断主导线。

　　2. 如果在不切断主导线的情况下采取非接触测量，可以利用传感器孔。当导线通过孔径时，可提供范围为30Arms和 4pk的额定电流测量。在这种应用条件下，通过改变主导线通过孔径的次数，就可以改变传感器的电流测量范围。例如，绕孔径3圈可测量10Arms，绕5圈可测量6Arms。为了达到与内部线圈相同的输出精度，不论导线通过传感器孔径多少圈，都要保证导线的累计有效电流为30Arms。由于供电和电压输出，传感器仍需被焊装在PCB板上。

　　基于开环霍尔效应和ASIC（集成电路）的应用，HTS传感器测量的电流频率从DC到16kHz（信号衰减-3dB）以及到10kHz（-1dB）。

　　带宽曲线

　　HTS相比电流互感器还有一个优势，除了测量AC信号，它还可以测量含有DC分量的电流信号。