利用霍尔传感器设计直流电流检测电路

1 利用霍尔传感器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 直流电流 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 电路 邓重一 （湖南建材高等专科学校电信系，衡阳，421008） 提要 利用集成UGN—3501M霍尔传感器和集成AD522型双端差动输入测量放大器设计出了直 流电流检测电路，该电路具有良好的线性度(绝对线性度为 1.4﹪)和高精度(最大相对误差为 0.53﹪)；电路结构简单等特点。实验结果令人满意。 关键词 霍尔传感器、线性度、检测电路 0 前言 日本生产的集成 UGN—3501M 霍尔传感器具有高灵敏度，工作温度范围宽 （－20—+85 ℃）等特点，但使用不当，它的霍尔电压 UH与磁感应强度 B为非线性关系，绝对线性度为 33﹪,且存在不平衡电压 UHe，这必定会影响检测系统的精度。本文通过实验和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，找出最 佳线性工作状态，且消除了不平衡电压。检测电路以集成 AD522 芯片为放大级。设计的直流 电流检测电路线性度好；具有较高的精度。 1 对 UGN—3501M 线性度的研究 UGN—3501M 芯片内部电路原理见图 1。输出电压由下式所确定： UH=KHIHBCOSθ+KeIH （1） 上式中： KH—霍尔灵敏度；IH—霍尔传感器驱动电流； B—磁感应强度；COSθ—元件平面法线与 B的夹角； Ke—不平衡系数；UHe=KeIH称为不平衡电压。 若令 Re=（UHe/UH）×100﹪ （2） Re称为不平衡率，一般霍尔元件 Re为±10﹪左右。 (1) 式中 KH和由被检电流产生的 B均是非线性因素。消除不平衡电压和改善 UGN—3501M (2) 的非线性度的电路见图 2。图 2 中的电流 I 相当为被检测电流。芯片 2 脚不用。改 变电流 I就是改变了磁感应强度 B。测试曲线见图 3。 令芯片 5、6脚外接电阻为 R56。 图 3 中：曲线 1：R56→∞；曲线 2：R56=0；曲线 3：R56=100Ω。直线 4称为理论线性度拟 合直线，该直线由原点（0，0）和限量点 Q（0.33,2.4）的连线。 曲线 1就是没有加校正电位计 RP1，这时不平衡电压 UHe=0.3V,不平衡率为 下面对线性度进行分析: 线性度是测量系统静态特性对选定拟和直线 y=b+kx 的接近程度。它 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示如下： 2 （3）式中：∣△m∣——静态特性与选定拟和直线的最大拟合偏差。 Ym——y的限量值。 确定拟合直线的方法不同，δL值也不同。本文采用绝对线性度（或称理论线性度）方法， 这种方法得到的δL一般比最小二乘法线性度的δL值要大。 对于图 3中曲线 1： ∣△m1∣=0.8V， 限量值 UHm=2.4V， 由（3）式得线性度δL1=33﹪， 即对霍尔传感器不加校正电路时，绝对线性度为 33﹪，这是比较大的。 电路经过校正后，最佳工作状态为图 3中曲线 3,有：∣△m3∣=0.03V,同理得δL3=1.2﹪。 可见线性度得到很大的改善。 图 3中曲线 2（即 Rab=0）；消除了不平衡电压，但线性度改善不多。只有当 Rab调到 100Ω 时（曲线 3），既消除了不平衡电压，又获得良好线性度。但在同样磁感应强度 B（相当于被 检测电流 I）情况下，输出电压下降（即传感器灵敏度下降），这个不足由后级放大器来弥补。 2、集成 AD522 的管脚介绍 AD522 为双端输入,单端输出的测量放大器。具有高输入阻抗，线性度良好等特点。AD522 管脚功能见图 4。脚 1，3为输入端，脚 2，14 接电位器，调节增益，脚 4，6为调零端。 3、直流电流检测电路的设计 设计的直流电流检测电路如图 5所示。在图 5中：RP1为霍尔传感器的线性度调节和消除 不平衡电压电位器；RP2为 AD522 调零电位器；RP3为调增益电位器；C1，C2为直流电源（±15V） 滤去高次谐波和抗干扰电容；AD522 的 13 脚必须与屏蔽端相连，以提高抗干扰能力。当 AD522 增益 K为 100 时，AD522 的线性度为 0.005﹪;共模抑制比为 100dB[2]。这样整个检测电路绝对 线性度在 1.2﹪左右，因此该电路线性度良好。 3 4、实验结果 实验数据见表 1 。表 1中：Ii为被检测电流第 i次给定值；Ioi为对应于 Ii的测量值；roi 为对应于第 i次测量值的相对误差。 从表 1中可知，最大相对误差为 0.53﹪，说明该检测系统具有较高的精度。从表 1电流测 量数据中计算出绝对线性度为 1.4﹪ 表 1 电流测量数据 i Ii/mA Ioi/mA roi/﹪ 1 5.00 4.95 0.45 2 10.00 10.07 0.51 3 15.00 14.91 0.48 4 20.00 20.13 0.44 5 25.00 24.62 0.53 6 30.00 29.70 0.47 5、结束语 本文设计的直流电流检测电路，具有良好线性度和较高的精度，实用性强。通过实验和 分析，找出 UGN—3501M 霍尔传感器的最佳线性工作状态，且消除了不平衡电压。设计的直流 电流检测电路绝对线性度为 1.4﹪；最大相对误差为 0.53﹪。 参 考 文 献 [1] 何希才，《传感器及其应用》[M]，北京：国防工业出版社，2001.5 [2] 刘君华, 《现代检测技术与测试系统设计》[M], 西安：西安交通大学出版社,1999.4 Using H sensor Design DC Currents Detection Circuits t Deng Zhong -yi (Hunan building materials college Electronic Information Department Hengyang 421008 china) Abstract: This paper utilizes UGN-3501M type H sensor and AD522 type measurement amplifier to design DC currents detected circuits. This circuits have better linearity（ Absolute linearity is 1.4%） and High-accuracy（Greatest relativity error is 0.53%）. Experiment results are better. Keywords: H sensor; Linearity; Detected Circuits 作者简介 邓重一 男 ，大学本科，学士， 讲师 ， 主要从事电子技术方面的教学 及研究工作。 4 通信地址 湖南衡阳市雷公塘 湖南建材高等专科学校电子信息系 邓重一 邮编：421008 电话： 0734—8260915（宅） 0734—8433507（办） E-mail: dhy229@163.com