、引言
1、霍爾效應(yīng)介紹，開環(huán)式和閉環(huán)式的優(yōu)缺點(diǎn)。
自從1897年美國物理學(xué)家Edwim Herbert Hall發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，霍爾越來越多的應(yīng)用到工業(yè)的各個領(lǐng)域。到了20世紀(jì)80年代，隨著電子制造工業(yè)的速發(fā)展，霍爾電流/電壓傳感器集成度和可靠度有了很大提，尤其是閉環(huán)霍爾電流/電壓傳感器的研制成功，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)體薄片置于磁場中時，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)生電勢差，該電勢差即為霍爾電壓VH，這個VH電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度B及電流IC成正比，經(jīng)過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：若保持電流IC不變，在條件下?？赏ㄟ^測量霍爾電壓推算出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由此建立了磁場與電壓信號的；根據(jù)這關(guān)系式。人們研制了用于測量磁場的半導(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、用于電流的模塊化產(chǎn)品，其工作原理是霍爾磁平衡式的（或稱霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通 式）。*，當(dāng)電流流過根長的直導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流的大小成正比，這磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行，由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線關(guān)系，因此，可以用測得的輸出信號，直接反應(yīng)導(dǎo)線中電流的大小，即：
I∝B∝VH （2）
式中，I為通過導(dǎo)線中的電流；B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；VH為霍爾器件在磁場中產(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。
對于霍爾輸出電壓VH的處理，人們設(shè)計了許多種電路，但總體來講可分為兩類：類為開環(huán)（或稱直測式、直檢式）霍爾電流傳感器；另類為閉環(huán)（或稱零磁通式、磁平衡式）霍爾電流傳感器。
針對霍爾傳感器的電路形式，人們zui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，得到所需要的信號電壓，由此電壓值來標(biāo)定原邊被測電流的大小，這種形式的霍爾傳感器通常稱為開環(huán)霍爾電流傳感器。開環(huán)霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡單、成本相對較低；其缺點(diǎn)是和線度較差，響應(yīng)時間較慢， 溫度漂移較大。
二、LEM電流、電壓傳感器主要特及優(yōu)點(diǎn)
1、LEM公司及主要產(chǎn)品
LEM公司是電量傳感器的知道尚，也是電量傳感器領(lǐng)域的。早在20世紀(jì)70年代LEM公司就在鐵路領(lǐng)域占領(lǐng)重要席。該公司的鐵路傳感器系列產(chǎn)品集程度、能穩(wěn)定可靠、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并通過CE，RoHs，UL，UR等，提供5年質(zhì)保，了鐵路行業(yè)的認(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)的傳感器相對于同類產(chǎn)品具有下優(yōu)點(diǎn)；
產(chǎn)品
良好的線形度
溫度漂移低
反映時間快
能力強(qiáng)
具有電源過載保護(hù)
3、從設(shè)計的角度分析LEM的優(yōu)點(diǎn)：帶補(bǔ)償，用戶自定義原邊電阻等特。
三、內(nèi)燃機(jī)車勵磁系統(tǒng)組成及采樣信號的分析
1、簡單介紹內(nèi)燃機(jī)車勵磁調(diào)節(jié)器功能
實現(xiàn)機(jī)車的恒功率調(diào)節(jié)、電阻制動工況的恒勵磁電流和恒制動電流調(diào)節(jié)、輔助電壓調(diào)整、無調(diào)速、磁場削弱、制動擴(kuò)展、輪緣潤滑、位油壓保護(hù)、空壓機(jī)軟啟動等。
需要的模擬量如下：
1、Rgt滑動端電壓：0-133.3V
2、Rgt電壓：0-133.3V
3、主發(fā)電壓：0-1024V
4、主發(fā)電流：0-7.2A
5、制動勵磁電流：0-1A
2、采樣的信號分析（主發(fā)電壓、制動勵磁電流等），及傳感器如何選型
主發(fā)電壓：被電壓范圍0-1024V，選用LEM傳感器LV100型號。此傳感器接法及原邊電阻的選擇如下圖所示：
主發(fā)電流和勵磁電流：被的主發(fā)電流范圍0-7.2A，制動勵磁電流范圍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：
滑動端和電壓：被的滑動端和電壓范圍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)
由于勵磁器工作在溫、寒、粉塵大、電磁污染嚴(yán)重等惡劣環(huán)境下。對元器件的選擇要求很嚴(yán)格，經(jīng)過對LEM傳感的測試和使用情況，LEM公司的電流、電壓傳感器要求。
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