CẢM BIẾN đo DÒNG điện giới thiệu về cảm biến dòng cảm biến dòng hiệu ứng hall ACS712

CẢM BIẾN ĐO DỊNG ĐIỆN GVHD: Nguyễn Trung Hiếu Nhóm thực hiện: 09 Thành viên nhóm: Phạm Trần Phương Đại - 1811840 Trần Đức Khuê - 1810259 Bành Đức Trường - 1814542 Nguyễn Thùy Vương - 1912467 NỘI DUNG Giới thiệu cảm biến dòng Cảm biến dòng hiệu ứng Hall ACS712 Thông số chi tiết Ví dụ sử dụng Giới thiệu cảm biến dịng 1.1 Cảm biến dịng gì? - Các kỹ thuật cảm biến dòng điện bao gồm điện trở Shunt, máy biến dòng, cuộn Rogowski cảm biến dòng hiệu ứng Hall - Điện trở shunt: phương pháp sử dụng cho dịng Điện trở Shunt dc ac,chính xác với dịng Ic bé khơng cách ly với mạch điều khiển (dùng cho DC AC) - Biến dòng – CT (chỉ áp dụng cho cảm biến dòng AC): đo dòng điện chay qua dây cách sử dụng từ trường để phát dòng điện tạo tỷ lệ đầu Biến dòng (CT) Cảm biến dòng hiệu ứng Hall ACS712 2.1 Cảm biến dòng hiệu ứng Hall Hở mạch (open loop) Ưu điểm : Nhược điểm: Mạch đơnxác giảnkém Độ Tuyến Chi phítính thấp Tốc Hiệuđộquả phản hồilượng chậmcao Nhiệt Dải cảm biếncao rộng độ trôi - Tiêu thụ lượng thấp 2.1 Cảm biến dịng hiệu ứng Hall Vịng kín (closed loop) Ưu điểm: Nhược điểm: xáchẹp cao - - Độ Phạm vi đo - Tốc độ phản hồi nhanh - Chi phí cao - Nhiệt độ trơi thấp - Tiêu thụ lượng cao - Tuyến tính tốt - Chống nhiễu tốt - Dạng SOIC chân - Đáp ứng ngõ 5μs - BW=80Khz2 - Tổng sai số ngõ 1,5%,Ta=250∘C - Điện trở dẫn bên 1,2mΩ - Cách điện 2,1KVrms - Cấp nguồn đơn 5V - Độ nhạy ngõ 66-185mV/A - Điện áp tỉ lệ với dòng dc/ac ngõ vào Tầm dòng điện vào max: ±5 đến ±30A 1.2 Cảm biến dòng ACS712 Pin Number Name Description IP+ Chân dòng điện dương vào IP- Chân dòng điện âm vào GND Chân đất FILTER Chân cài đặt băng thông VIOUT Chân ngõ Analog VCC Chân nguồn Thông số chi tiết ACS712 3.1 Các loại cảm biến ACS 712  Độ nhạy cảm biến định nghĩa đầu vào tối thiểu tham số vật lý tạo thay đổi đầu phát  Sẽ có điện áp đầu 185 mV cho ampe dịng điện kích thích đặt vào  Độ nhạy cao tạo khác biệt độ phân giải Với dòng điện nhỏ đo tốt xác 3.2 Sơ đồ khối chức  Chopper Stabilization kỹ thuật mạch cải tiến sử dụng để giảm thiểu điện áp bù phần tử Hall khuếch đại IC  Điện áp đầu từ IC Hall khử nhạy với tác động nhiệt độ ứng suất học  Tạo thiết bị có điện áp bù đắp điện ổn định, miễn nhiễm với ứng suất nhiệt có khả phục hồi xác sau nhiệt độ thay đổi 3.3 Đặc điểm hiệu suất  Tiếng ồn (VNOISE) Tích độ lợi mạch khuếch đại tuyến tính (mV / G) tầng nhiễu IC tuyến tính hiệu ứng Allegro Hall (≈1 G) Tầng tiếng ồn có nguồn gốc từ tiếng ồn nhiệt tiếng ồn bắn quan sát thấy phần tử Hall  Dòng điện đầu tĩnh (IOUT (Q)) Đầu thiết bị dịng sơ cấp khơng  Độ xác (ETOT) Độ xác đại diện cho độ lệch lớn đầu thực tế giá trị lý tưởng 3.3 Đặc điểm hiệu suất 3.3 Đặc điểm hiệu suất 3.4 Điện áp đầu Dòng điện đầu vào 𝐼 =20 𝐴 𝐼 =30 𝐴 𝐼 𝑃 =5 𝐴 𝑃 𝑃  Điện áp đầu tuyến tính  Độ dốc có độ dốc lớn giảm dần tượng trưng cho độ nhạy cảm biến 3.5 Độ nhạy dòng điện đầu vào 𝐼 𝑃 =5 𝐴 𝐼 𝑃 =20 𝐴 𝐼 𝑃 =30 𝐴  Ở nhiệt độ thấp độ nhạy có xu hướng giảm dần theo Ip cịn nhiệt độ cao có xu hướng tăng dần theo Ip  Ở 25 độ C độ nhạy mức ổn định 3.6 Điện áp đầu Ip=0A nhiệt độ môi trường 𝐼 𝑃 =5 𝐴 𝐼 𝑃 =20 𝐴 𝐼 𝑃 =30 𝐴  Điện áp đầu tĩnh (VIOUT (Q)) Đầu thiết bị dòng sơ cấp không Đối với điện áp nguồn cung cấp đơn cực, danh nghĩa mức VCC⁄  Điện áp đầu tĩnh giảm dần tăng nhiệt độ môi trường mức VCC/2 25 ( ) 3.7 Các đặc tính phản hồi động a) Power-on Time (tPO): - tPO định nghĩa thời gian để điện áp đầu ổn định phạm vi ± 10% giá trị trạng thái ổn định từ trường đặt vào, sau nguồn điện đạt đến điện áp hoạt động quy định tối thiểu, VCC (min ), hiển thị biểu đồ bên 3.7 Các đặc tính phản hồi động b) Rise time: (tr) - tr đáp ứng bước sử dụng để tính băng thơng cảm biến tại, ƒ (–3 dB) = 0,35 / tr - Cả tr tRESPONSE bị ảnh hưởng bất lợi tổn thất dịng điện xốy quan sát mặt phẳng tiếp đất vi mạch dẫn điện Ví dụ sử dụng Thiết kế mạch cảm biến dịng dùng IC ACS712 với dịng vào Ip=0÷20A AC/50Hz cho điện áp ngõ V0=0÷5V DC Chọn IC ACS712ELCTR-20A-T có Ip=±20A, độ nhạy S=100mV/A - Chọn R1=100K lấy điện áp phân cực tĩnh Vi+ U1 0V - Chọn RF=10K hạn dòng ngõ phân áp với R1 a=10/11 - Chọn Cout ghép AC ZCout=1/(2πx5x10-6)=3183Ω ZCout