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    電流傳感器采樣電路推薦
    2020-10-22

    傳感器輸出電壓是正負值,但采集器要求輸入電壓是正值,該如何處理?

    電流傳感器輸出的是模擬電流信號,而多數數字采樣系統測量的是電壓信號,即使其同時具備電壓、電流測量能力,電壓通道的測量精度一般遠高于電流通道。為獲得更高的測量精度,電流傳感器需要輸出一個電壓信號給采集器。這就需要在傳感器后接一個采樣電阻,將電流信號轉化為電壓信號。

    當有客戶要求將測量電流轉換成電壓信號輸出時,普樂銳思可以提供IV變換器(IVC),方便測量。IVC根據被測電流的流向,可輸出正電壓值或負電壓值。但有眾多的采集器,僅能采集正電壓信號,此時如何處理?

    例如,采集器要求輸入電壓范圍是0-5V,采集±100A電流傳感器的輸出信號,測試系統該如何搭建?

    這需要對測試電壓信號進行平移,由正負區間平移至全正區間。

    首先需要確定IVC型號,采集器輸入范圍為0-5V,即動態范圍為5V。IVC輸出信號的動態范圍一定要小于此值,超過此范圍,必然有部分信號處于飽和位置,造成測試失真。IVC的標準輸出有3種,分別為:±1V、±2V、±5V,動態范圍分別為2V、4V、10V。10V型號超過了采集器的動態范圍,不能使用。最接近5V(必須小于)的是4V,因此,優先選擇±2V 輸出的IVC-0102型號。

    還有一種情況需要考慮,即傳感器的過載特性,±100A電流傳感器的量程為±100A,但可短時過載至±150A或以上,±100A對應的IVC-0102輸出動態范圍為4V,而±150A對應的動態范圍為6V,超出了采集器可測量的范圍。因此,需要測量高過載情況下,需選擇±1V 輸出的型號IVC-0101,它在±150A下的動態范圍為3V,滿足小于5V的要求。

    其次,需確定信號的中點,即IVC輸出零值,對應的采集器電壓值。

    一般信號中點取在動態范圍的中點附近,0-5V區間最常用的信號中點為2.5V,其它常用電壓還有2V、2.048V、3.3V等。請再次確認IVC輸出的電壓值經中點平移后可被此區間完全覆蓋。

    信號中點要求要非常穩定,此電壓不能隨溫度、時間等產生明顯漂移,因此,需要選擇高精度的電壓參考源,Analog Devices Inc、Texas Instruments、Linear等公司均可提供一系列高性能電壓基準。采集器需要的輸入電壓可以通過參考電壓與IVC輸出電壓相加(或相減)即可,通過一個簡單的運放加法器即可實現。


    其輸入輸出關系為:Vout = Vref + Vin

    上述電路中,對Vref的驅動能力有一定要求,電壓參考的輸出電流不能太小,一般需要在電壓參考后加一級驅動電路。

     

    也可以使用反相放大電路:


    其輸入輸出關系為:Vout = Vref - Vin

     

    反向放大電路的好處是,對基準Vref的驅動能力要求很低,不需要緩沖電路。


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