TMS信号,TM系列信号调理模块的特点及应用优势分析

一、简介

近年来，一大批新一代功率半导体器件进入了电力电子、交流变频调速、DC变频和逆变装置等领域。原来的电压和电流检测设备不再适合这种应用。比如分流器不能隔离测量，变压器只适合测量交流场合，还有一些精度和带宽不高等原因。霍尔电流电压变送器模块是近十几年逐渐发展起来的新一代工业用电传感器，用于测量和控制电流电压，弥补了高性能电气检测元件需要DC高压大电流和瞬态电流电压的空白。

组成二、霍尔变送器

霍尔传感器是基于霍尔原理的传感器件，即一次电流Ip产生的磁通量集中在磁路中，霍尔元件检测到霍尔电压信号，经放大器放大，放大后的电压信号能准确反映一次电流的大小。

闭环霍尔电流传感器是在直接测量霍尔电流传感器的基础上发展起来的，主要由一次电路、磁聚焦环、霍尔元件、二次线圈及放大电路、采样电路、调零电路和隔离传输模块组成，如图1所示。聚磁环中主回路电流IP产生的磁场被次级线圈电流产生的磁场所补偿，使霍尔元件始终处于检测零磁通的工作状态。流过次级绕组的电流通过精密电阻RL采样，该电阻具有小电阻，以降低恒流源的负载能力。精密电阻将电流信号转换成毫伏电压信号，直接接入杨进生TM系列信号调理模块进行信号隔离、放大和转换，转换成工业需要的标准信号，如4-20ma、0-20ma、L-5v、0-5v等标准DC信号，供给智能仪表显示或直接供给现场PLC或DCS系统。如果初级电流Ip发生变化，Ip产生的磁通量也会发生变化，霍尔元件的两个表面就会产生电位差。这个电位差被运算放大器放大，运算放大器直接控制is补偿电流的大小，is补偿电流正好与被测电流的方向相反，从而补偿了原来的磁场，使霍尔元件处于零磁通状态。所以Is的电流能真实的反映一次Ip的电流变化，响应速度快。

闭环霍尔电压变送器的原理类似于闭环霍尔电流传感器的原理。需要从母线引入电流，需要串联一个电阻。这个电阻的功率和耐压要满足要求，甚至要加散热器来降低这个功率电阻的温升，以减少温升带来的温漂，而且这个电阻的精度必须保证，否则会引入测量误差，一般需要10mA左右的初级电流。

三、TM系列信号调理模块的应用

针对霍尔传感器mV输入信号的调制设计，专门介绍了TM_P系列解决方案。该系列产品具有以下特点：

三隔离(输入、输出和电源相互隔离)

输入信号：0 ~ 10/20/30/50/75/100mv；

输出信号：0/4 ~ 20ma，0 ~ 5v/10v。

高精度水平(0.1% F.S)

高线性度(0.1% F.S)

电源具有防反接保护。

极低温漂白(50PPM/)

工业级(工作温度范围：-25 ~ 71)

高隔离电压(2.5千伏交流电压)

该产品自带隔离电源，无需外部DC/DC隔离电源，但需要独立的输入电源。产品的电源端与信号输入端和信号输出端隔离，零偏低，线性度高，精度0.1% FS；采用小封装(31.80mm*20.30mm*9.50mm)，满足日益苛刻的PCB占用要求；采用独特的电磁隔离技术，应对光耦隔离技术长期运行带来的光衰减和精度失真问题；采用双列直插式排针方式，应对强烈振动场合，增加焊接可靠性；可为客户实际范围定制相应的输入输出范围，可提供24V、15V、12V、5V等多种电源输入的常规产品。

总结

高精度采样技术是保证系统设计安全运行的保障，信号调理模块的使用可以大大缩短前端采样信号电路的设计和调试时间。