摘要：本文介紹了在自動(dòng)門系統(tǒng)中，LEM電流傳感器實(shí)際應(yīng)用的種方案、及實(shí)現(xiàn)的方法和參數(shù)的計(jì)算。并給出了實(shí)用的線路圖。
關(guān)鍵詞：門控系統(tǒng)電流傳感器 負(fù)荷
引言
在建筑、賓館、地鐵自動(dòng)門過程中，經(jīng)常要用到直流電機(jī)的，在其過程中，我們需要應(yīng)用電機(jī)正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行過程的電流、記錄及負(fù)荷分析，以是否有人員被運(yùn)動(dòng)門擠壓。有時(shí)需要記錄及繪制電機(jī)運(yùn)行過程中的電流負(fù)荷曲線。如果采用傳統(tǒng)的電流傳感器可能由于其單方向的電流特而無法即正向過程電流負(fù)荷，也可反方向負(fù)荷電流。LEM電流傳感器為我們提供了個(gè)理想的可以直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)過程電流負(fù)荷的手段。我們?cè)谧詣?dòng)門系統(tǒng)中采用了LEM系列中的NXP20,該傳感器在使用過程中顯示出、、能力、體積小、波動(dòng)小的特點(diǎn)，可以很方便地與單片機(jī)接口等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了我們所需的，開、關(guān)門過程的過流及邏輯判斷，負(fù)荷曲線分析等過程。
1． 傳感器選擇
我們?cè)陂T控系統(tǒng)中的使用的電機(jī)電流為額定，zui大電流是19A。所以我們選擇的LEM電流傳感器是PCB板安裝方式的HXS 20-NP
特點(diǎn)是：單電源＋5V供電。
輸入額定電流：5 、10A。 zui大電流±30A
輸出電壓：2.5V±0.625V
頻率范圍：DC-50KHZ
溫度范圍：－40….+85ºC
安裝方式：PCB板焊接
從指標(biāo)來看，我們的要求。
2． 電路應(yīng)用：
如圖所示是我們由NXP20 組成的應(yīng)用電路。
該圖中由Q1、Q2、Q3、Q4組成的H橋電路可以在單片機(jī)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)電機(jī)M的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)行，Q1 和Q4導(dǎo)通電機(jī)正向運(yùn)行，自動(dòng)門打開，Q2、Q4導(dǎo)通電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)門關(guān)閉。 由LEM 傳感器HXS 20NP 組成的電流電路可以將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)VADCO,并送入由單片機(jī)組成的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算、邏輯判斷或顯示。
3． 信號(hào)處理：
該電路可直流電機(jī)zui大額定電流為－5.0A 到＋5.0A。傳感器輸入電流為－5.0A 時(shí) 輸出為 2.5V－0.625V＝1.875V, ＋5.0A時(shí) 對(duì)應(yīng)輸出為： 2.5V＋0.625V＝3.125V, 對(duì)應(yīng)0A電流，其輸出是2.5V。
該電路所使用單片機(jī)選的是PHILIP 公司的80C552，其內(nèi)部由10位A/D轉(zhuǎn)換電路， 0—5V輸入對(duì)應(yīng)0－ 03FFH。由此得出轉(zhuǎn)換數(shù)字量為 4.88mV/BIT。
轉(zhuǎn)換后數(shù)字量與對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流關(guān)系是：
每BIT＝39mA.
所以數(shù)字量＝實(shí)際電流（mA）/39 （取整數(shù)）
由于該傳感器輸入與輸出是線關(guān)系，因此可據(jù)公式可得出任意電流與數(shù)字之間的關(guān)系。 
由于電流有正反兩個(gè)方向，所以在應(yīng)用中要注意在正向運(yùn)行時(shí)數(shù)字越大，電流越大；反向運(yùn)行中數(shù)字越小，對(duì)應(yīng)電流值越大。
用軟件就可以根據(jù)的數(shù)字進(jìn)行處理。如判斷是否有人被擠壓、過流保護(hù)、門電流曲線采集、電機(jī)能測(cè)試等。配合電壓傳感器還可以計(jì)算出電機(jī)功率值。這樣可以保護(hù)電機(jī)還可以記錄及分析故障原因。
當(dāng)電流出額定范圍，但只要不出zui大范圍，也可以測(cè)出相應(yīng)的數(shù)字，但其線度會(huì)變差，具體可以實(shí)際測(cè)量而定。
以下是我們?cè)趯?shí)際運(yùn)行中根據(jù)該傳感器測(cè)量出的自動(dòng)門運(yùn)行負(fù)荷曲線：
從該圖可以看出，其測(cè)量結(jié)果真實(shí)地反映了實(shí)際電流狀態(tài)。
4． 過流保護(hù)：
在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有狀態(tài)，上述的判斷及必須在軟件的支持下進(jìn)行，有時(shí)如出現(xiàn)電機(jī)短路故障或其他無法預(yù)測(cè)的情況，很有可能出現(xiàn)單片機(jī)處理不及時(shí)或造成線路損壞，此時(shí)也可以應(yīng)用硬件電路實(shí)現(xiàn)處理短路、過流等狀態(tài)以作為線路的冗余保護(hù)。
其線路如圖： 
圖中來自LEM 電流傳感器的信號(hào)ADC0送入比較器 LM139,經(jīng)與W1和W2 設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較。然后送到輸出端Vcomp。 正常范圍時(shí)，該輸出是0V, 電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)電流如過設(shè)定值，該輸出即為電平5V，W1設(shè)定正向運(yùn)行時(shí)過流值，W2設(shè)定反向運(yùn)行時(shí)的電流過流值。該輸出可以接到單片機(jī)輸入端或硬件電路實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)或其他功能。
LEM電流傳感器在我們?cè)O(shè)計(jì)的要求的地鐵、輕軌自動(dòng)門器中，顯示出其能可靠、穩(wěn)定好，是個(gè)很值得信賴的器件。
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