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电流传感器采样电路推荐
2020-10-22

传感器输出电压是正负值,但采集器要求输入电压是正值,该如何处理?

电流传感器输出的是模拟电流信号,而多数数字采样系统测量的是电压信号,即使其同时具备电压、电流测量能力,电压通道的测量精度一般远高于电流通道。为获得更高的测量精度,电流传感器需要输出一个电压信号给采集器。这就需要在传感器后接一个采样电阻,将电流信号转化为电压信号。

当有客户要求将测量电流转换成电压信号输出时,普乐锐思可以提供IV变换器(IVC),方便测量。IVC根据被测电流的流向,可输出正电压值或负电压值。但有众多的采集器,仅能采集正电压信号,此时如何处理?

例如,采集器要求输入电压范围是0-5V,采集±100A电流传感器的输出信号,测试系统该如何搭建?

这需要对测试电压信号进行平移,由正负区间平移至全正区间。

首先需要确定IVC型号,采集器输入范围为0-5V,即动态范围为5V。IVC输出信号的动态范围一定要小于此值,超过此范围,必然有部分信号处于饱和位置,造成测试失真。IVC的标准输出有3种,分别为:±1V、±2V、±5V,动态范围分别为2V、4V、10V。10V型号超过了采集器的动态范围,不能使用。最接近5V(必须小于)的是4V,因此,优先选择±2V 输出的IVC-0102型号。

还有一种情况需要考虑,即传感器的过载特性,±100A电流传感器的量程为±100A,但可短时过载至±150A或以上,±100A对应的IVC-0102输出动态范围为4V,而±150A对应的动态范围为6V,超出了采集器可测量的范围。因此,需要测量高过载情况下,需选择±1V 输出的型号IVC-0101,它在±150A下的动态范围为3V,满足小于5V的要求。

其次,需确定信号的中点,即IVC输出零值,对应的采集器电压值。

一般信号中点取在动态范围的中点附近,0-5V区间最常用的信号中点为2.5V,其它常用电压还有2V、2.048V、3.3V等。请再次确认IVC输出的电压值经中点平移后可被此区间完全覆盖。

信号中点要求要非常稳定,此电压不能随温度、时间等产生明显漂移,因此,需要选择高精度的电压参考源,Analog Devices Inc、Texas Instruments、Linear等公司均可提供一系列高性能电压基准。采集器需要的输入电压可以通过参考电压与IVC输出电压相加(或相减)即可,通过一个简单的运放加法器即可实现。


其输入输出关系为:Vout = Vref + Vin

上述电路中,对Vref的驱动能力有一定要求,电压参考的输出电流不能太小,一般需要在电压参考后加一级驱动电路。

 

也可以使用反相放大电路:


其输入输出关系为:Vout = Vref - Vin

 

反向放大电路的好处是,对基准Vref的驱动能力要求很低,不需要缓冲电路。


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