南工院电气学院电子传感器开题报告.docVIP

毕业设计(论文)开题报告 题目名称： 基于霍尔效应的电流传感器 的设计与制作 学生姓名： 学 号：090416330 二级学院（系）/专业： 能源与电气工程学院/ 电子信息工程技术 班 级： 电信09 班 指导教师： 2011年 3 月 20 日 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 1．本课题的背景及意义 非电量电测量技术具有测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测量、可进行遥控、便自动记录、可与计算机连接进行数据处理、可采用微处理器做成智能仪表、能实现自动检测与转换等优点，在国民经济各部门得到广泛应用。 但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理技术来说就滞后了，这使得自动检测技术受到影响。基于上述原因，目前国内外已将传感器技术列为优先发展的科技领域之一，越来越多的科技工作者对传感器技术给与了高度的重视。 而检测磁性的传感器有霍尔效应传感器和磁敏电阻器等，其中，尤以霍尔效应传感器因其价格便宜、使用方便，而被广泛地使用。 霍尔电流传感器由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点, 因而被广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS电源、 逆变焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测的大电流、电压等各个领域中。 在电力电子产品中,对大电流进行精确的检测和控制也是产品安全可靠运行的根本保证。电流传感器可以测量各种类型的电流,从直流电到几十千赫兹的交流电。 2．本课题的基本内容及关键问题 本课题的基本内容可以分为两个部分: 先阐述传感器的基本原理，霍尔传感器集成电路是应用霍尔效应原理，采用半导体集成技术制造的磁敏电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。 霍尔元件捕捉到信号后，对信号的放大整形输出等电路的设计。 关键问题: (1) 任何传感器都必须具有一定的精度，所以在设计传感器时，要考虑精度问题。 (2) 因霍尔元件捕捉的信号非常微弱，对信号的处理就成了重中之重，只有科学的处理才能客观反映出与之对应的被测关系。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 3．本课题调研情况综述 近年来，新一代大功率半导体器件大量进入电力电子、交流变频调速、逆变装置及开关电源等领域。原有的电流检测元件已不适应中高频、高电流波形的传递和检测。霍尔电流传感器是近十几年发展起来的测量控制电流的新一代工业用传感器，是一种新型的高性能电气检测元件。霍尔电流传感器由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点，因而被广泛应用于变频调速装置、逆变装置、电源、逆变焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监控系统、电网监控系统和需要隔离检测的大电流、电压等各个领悟中。 在电力电子产品中，对大电流进行精确的检测和控制也是产品安全可靠运行的根本保证。 4．本课题的方案论证 方案一： 闭环霍尔电流传感器 (也称为补偿或零磁链传感器)是利用霍尔器件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品，它的工作原理是霍尔磁平衡式的。 图1 方案一设计框图 方案二： 霍尔电流传感器的另一种工作模式就是开环霍尔电流传感器，由于磁场与霍尔器件输出有很好的线性关系, 因此利用霍尔器件测得的信号大小可以直接反映出电流的大小, 所以开环式电流传感器也叫电流直检式传感器。设计的方框图如图2所示。 此霍尔电流传感器可用于测量直流、交流和其它复杂波形的电流, 并且功耗低、尺寸小、重量轻, 相对来说, 价格较低, 抗干扰能力强,很适应于一般工业应用的智能仪表。 图2方案二设计方框图 综上所述，对比方案一与方案二，两种工作形式的电流传感器都有各自有其优点，开环霍尔电流传感器是一种新型电流传感器，它利用霍尔器件的一种新工作模式——“单端霍尔电流”模式，其热点是响应速度快、线性精度高具有精度高，并且供电方式简单，只有正电源、接地和输出端三个外接端子。与闭环电流传感器不同，开环电流传感器直接检测原边电流的磁场信号，副边没有磁平衡绕组，也没有磁补偿电流，因而体积小、重量轻、功耗低、过载能力强，并且在任何情况下副边也不会出现感应高压尖峰。开环