ملخص:

     
           

يُقدّم هذا البحث مفهوم تأثير هول، ويحلل مبدأ عمل مستشعر تيار هول ذي الحلقة المغلقة، وخصائصه الرئيسية، ومميزات المنتج، وكيفية اختياره. كما يتناول البحث التطبيقات النموذجية لمستشعر تيار هول في محول التردد، ودائرة كشف التيار النموذجية فيه، ويناقش بإيجاز تطبيقاته النموذجية في محول التردد.

1. مقدمة

     
           

مع التطور المستمر للتكنولوجيا الصناعية الحديثة، يُستخدم كشف التيار على نطاق واسع في مجال التحكم الصناعي. يتطلب هذا المجال دقة عالية وسرعة استجابة فائقة لكشف التيار، مع الحرص في الوقت نفسه على تحقيق عزل تام عن الجسم المراد قياسه. تُعدّ مستشعرات تيار هول حلاً مثالياً لهذه المشكلات. بفضل أدائها المتميز وبنيتها الدقيقة، أصبحت مستشعرات تيار هول حلاً فعالاً لقياس عزل التيار في مجال التحكم الصناعي، وتُستخدم على نطاق واسع في المحركات، ومحولات التردد، وملفات المحركات، وقياسات التيارات العالية التردد.

2. مبدأ العمل

     
           

مستشعر تيار هول هو مستشعر للمجال المغناطيسي يعتمد على تأثير هول. يعمل بنمطين: نمط الحلقة المفتوحة (المباشر) ونمط الحلقة المغلقة (المتوازن مغناطيسيًا). يتميز مستشعر هول المباشر ببساطة الدائرة وانخفاض التكلفة نسبيًا، بينما يعاني من ضعف الدقة والخطية، وبطء الاستجابة، وتأثره الكبير بدرجة الحرارة. وللتغلب على هذه العيوب، ظهرت مستشعرات تيار هول ذات الحلقة المغلقة (المتوازنة مغناطيسيًا).

يُطلق على مستشعر تيار هول ذي الحلقة المغلقة أيضًا اسم مستشعر تيار هول ذي التدفق الصفري، كما هو موضح في الشكل 1. ويتكون من دائرة ابتدائية، وحلقة مغناطيسية، وملف ثانوي لعنصر هول، ومضخم، وغيرها. عندما يتركز التدفق المغناطيسي الناتج عن التيار الابتدائي في الدائرة المغناطيسية عبر قلب مغناطيسي عالي الجودة، يُثبّت عنصر هول في الفجوة الهوائية للكشف عن هذا التدفق، ويُخرج تيار تعويض عكسي عبر الملف متعدد اللفات الملفوف على القلب المغناطيسي، والذي يُستخدم لمعادلة التدفق المغناطيسي الناتج عن التيار الابتدائي، بحيث يبقى التدفق المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية صفرًا دائمًا. بعد معالجته بواسطة دائرة خاصة، يُمكن لطرف خرج المستشعر إخراج تغيرات في التيار تعكس بدقة التيار الابتدائي.

   

الشكل 1

3. مقدمة المنتج

     
         

3.1 اختيار المنتج

             

تتميز مستشعرات تيار هول ذات الحلقة المغلقة بالعديد من المزايا، مثل سرعة الاستجابة، وتردد التشغيل العالي، وقدرة التحميل الزائد القوية، والعزل العالي. يُختار مستشعر تيار هول عادةً بناءً على إشارة الإدخال، والمظهر، وحجم الفتحة الداخلية. في صناعة المستشعرات، تلتزم مستشعرات تيار هول من جيانغسو أنكيري التزامًا صارمًا بالمتطلبات المنصوص عليها في معيار JB/T 7490-2007 "معيار صناعة محولات تيار هول". وعلى عكس نظيراتها التي تستخدم أسلاكًا من نوع الدبوس، تستخدم جميع مستشعرات جيانغسو أنكيري أطراف توصيل خضراء قابلة للفصل، مما يجعل التوصيل في الموقع سهلًا وموثوقًا. يوضح الشكل 2 منتجات من علامات تجارية شائعة.

   

الشكل 2

     
         

3.2 مظهر المنتج

             

الموديل: AHBC-LTA

   

الشكل 3

     
         

3.3 المؤشرات الفنية

             

زمن الاستجابة: ≤1 ميكروثانية

عرض النطاق الترددي: 100 كيلو هرتز

تيار الإزاحة: 0.1 مللي أمبير

درجة حرارة العمل: -25～70℃

درجة حرارة التخزين: -40～80℃

حمل الخرج: يعتمد على مصادر الطاقة المساعدة المختلفة، وإشارات الإدخال، وإشارات الإخراج

إمكانية التحميل الزائد للإدخال: أدخل ضعف قيمة النطاق لاستئناف التشغيل العادي

جهد التحمل: 3.5 كيلو فولت / 50 هرتز / دقيقة واحدة

4. تطبيق

     
         

4.1 أجهزة الاستشعار المستخدمة في دوائر تنظيم سرعة تحويل التردد

                 

الشكل 4: دائرة تنظيم سرعة تحويل التردد، حيث يمثل Y مستشعر تيار هول

① في الشكل 4 يستخدم للكشف عن تيار التيار المستمر للحافلة. عند اكتشاف نبضات غير طبيعية في الدائرة الرئيسية، أو عندما تتجاوز القيمة الفعالة المعيار، يتم قطع نبضة التشغيل لدائرة تشغيل العاكس بسرعة لحماية وحدات العاكس والمقوم؛

يُستخدم الموضع ② في الشكل 4 للكشف عن فرق التيار بين ذراعي الجسر. نتيجةً لعطل في عملية التبديل، قد تتعرض وحدات IBGT في ذراعي الجسر العلوي والسفلي لأحد الأطوار للتلف بسبب زيادة التيار. في هذه الحالة، يلزم وجود حماية من تيار القصر لفصل دائرة تشغيل البوابة في غضون 10 ميكروثانية من اكتشاف القصر. يجب أن يستخدم هذا النوع من العاكس جهاز حماية سريعًا من التيار الزائد. يمكن استخدام مستشعر تيار هول للكشف عن التيار في كل ذراع من ذراعي الجسر. إذا كان ذراعي الجسر العلوي والسفلي موصلين في الوقت نفسه بسبب عطل في عملية التبديل، فسيكشف المستشعران المقابلان إشارة التيار في الوقت نفسه. بعد مقارنتها بالجهد المرجعي وتحويلها إلى موجة مربعة، يتم حجب جميع نبضات تشغيل العاكس من خلال التحكم في دائرة البوابة، مما يؤدي إلى قطع مسار القصر وحماية وحدة IBGT باهظة الثمن.

يُستخدم الموضع ③ في الشكل 4 لكشف شكل موجة تيار الخرج. وهو متصل بدائرة خرج العاكس لكشف تيار التيار المتردد المتغير بتغير التردد. ويُمكنه التحكم بشكل أفضل في نبضة التشغيل، كما يُوفر إشارات تحذيرية للأجهزة الكهربائية في حالة الحمل الزائد.

     
         

4.2 احتياطات الاستخدام

             

4.2.1 للحصول على خصائص ديناميكية وحساسية أفضل، يجب الانتباه إلى اقتران الملف الابتدائي والملف الثانوي. ولتحقيق اقتران جيد، يمكن استخدام سلك واحد بحيث يملأ السلك فتحة وحدة مستشعر هول بالكامل؛

4.2.2 عند مرور تيار مستمر كبير عبر الملف الابتدائي للمستشعر أثناء الاستخدام، وعدم توصيل الدائرة الثانوية بمصدر الطاقة/منظم الجهد أو في حال انقطاع الدائرة الثانوية، ستتمغنط الدائرة المغناطيسية، مما يؤدي إلى مغناطيسية متبقية تؤثر على دقة القياس (لذا يجب توصيل مصدر الطاقة وطرف القياس M قبل الاستخدام). في هذه الحالة، يجب إزالة المغناطيسية أولاً. وتتمثل الطريقة في عدم تزويد الدائرة الثانوية بالطاقة، بل تمرير تيار متردد بنفس المستوى عبر الملف الابتدائي لتقليل قيمته تدريجيًا.

4.2.3 في معظم الحالات، تتمتع مستشعرات هول بمقاومة عالية لتداخل المجال المغناطيسي الخارجي. عمومًا، يمكن تجاهل تداخل المجال المغناطيسي الناتج عن تيار يساوي ضعف تيار التشغيل Ip على بُعد 5-10 سم من الوحدة. مع ذلك، عند وجود تداخل مجال مغناطيسي أقوى، يجب اتخاذ التدابير المناسبة لحل المشكلة. الطرق المعتادة هي:

① اضبط اتجاه الوحدة بحيث يكون للمجال المغناطيسي الخارجي تأثير أقل على الوحدة؛

② أضف درعًا معدنيًا يقاوم المجالات المغناطيسية على الوحدة؛

③ اختر الوحدات ذات عناصر هول المزدوجة أو عناصر هول المتعددة؛

④ تُحقق دقة القياس عند القيمة المقننة. عندما يكون التيار المقاس أقل بكثير من القيمة المقننة، يُمكن استخدام لفات متعددة في الجانب الابتدائي للحصول على دقة أعلى، أي: IpNp = عدد اللفات بالأمبير المقنن. إضافةً إلى ذلك، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة المغذي الابتدائي 80 درجة مئوية.

5.Conclusion

     
         

             

تتمتع مستشعرات تيار هول بالعديد من المزايا. فمن خلال الكشف الدقيق عن التيارات العالية والتحكم بها، تضمن هذه المستشعرات التشغيل الآمن والموثوق لأجهزة العاكس، مما يسمح للعاكس بالتعامل مع الحالات غير الطبيعية في الوقت المناسب مع استمرار الإخراج بشكل طبيعي، وبالتالي تحسين موثوقية العاكس وجودة سلامته. لذلك، تتزايد أهمية مستشعرات تيار هول في محولات التردد، وأصبحت جزءًا لا غنى عنه في صناعة محولات التردد.

【مرجع】

     
         

             

[1] دليل تصميم وتطبيق الشبكات الصغيرة للمؤسسات من أنكروي، إصدار نوفمبر 2019.11

[2] شي وينهي. أجهزة الاستشعار وتطبيقاتها [م]. بكين: دار النشر للتعليم العالي، 2003.

[3] يوان جون وو. تطبيق مستشعر تيار هول في محول التردد

تنويه: هذه المقالة مُعاد نشرها من "منصة أنكروي لتبادل المعلومات"، التي تدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يُرجى ذكر المصدر الأصلي واسم المؤلف. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذفها.

رقم هاتف الشركة: +86-0755-83044319
فاكس: +86-0755-83975897
بريد إلكتروني: 1615456225@qq.com
س: 3518641314 مدير لي

ف ف: 332496225 مدير تشيو

العنوان: الغرفة 809، المبنى ج، مبنى زانتاو للتكنولوجيا، رقم 1079 شارع مينزي، منطقة لونغهوا الجديدة، شنتشن