介紹了基於霍爾開環原理，通過真有效值轉換（True RMS）輸出標準信號的電流變送器用於玻璃加工行業的應用情況，較好的解決了被測電流波形複雜而又要求準確輸出的現實問題。

1 引言

gongyibolipinshiyizhonggaodangchanpin
，youqishizaioumeidengfadaguojia，zaoxinggeyideboliyongpingengshijujiajicanyinxingyebibukeshaoderiyongpin。ruhejiagongchujingmeideboligongyipinshiyixiangnanduhendadegongzuo
，bixuduibolijiagongdegegehuanjiedouyouchunshudebawocainengzuochujingmeideboligongyipin。zaizhongduodejiagonggongyihuanjiezhongzuizhongyaodeyidianjiushiyaoduibolirongludeluwenjinxingjingquekongzhi。

現代的玻璃熔爐都已經采用電加熱，而傳統的燃煤加熱早已被摒棄。對熔爐的溫度進行PID調節控製
，其中一項就是要對電流進行實時的精確測量，進而對調功器的輸出電流進行相角調節，控製電流的大小。

     

2開環霍爾傳感器的工作原理

自1879年美國物理學家Edwin Herbert Hall發現霍爾效應以來
，霍爾技術被越來越多地應用於工業控製的各個領域。隨著元器件工藝技術的發展，由霍爾器件應用開發的霍爾電流、電壓傳感器在各行各業都取得了良好的應用。

2.1 霍爾效應及霍爾器件

霍爾效應是霍爾技術應用的理論基礎
，當通有小電流的半導體薄片置於磁場中時（如圖1），半導體內的載流子受洛倫茲力的作用發生偏轉，使半導體兩側產生電勢差，該電勢差即為霍爾電壓VH，VH與磁感應強度B及控製電流IC成正比，經過理論推算有式（1）關係。

VH=（RH/d）×B×IC  （1）

式中：B為磁感應強度
；IC為控製電流

；RH為霍爾係數
；d為半導體厚度。

式（1）中，若保持控製電流IC不(bu)變(bian)
，在(zai)一(yi)定(ding)條(tiao)件(jian)下(xia)
，可(ke)通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)霍(huo)爾(er)電(dian)壓(ya)推(tui)算(suan)出(chu)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du)的(de)大(da)小(xiao)
，由(you)此(ci)建(jian)立(li)了(le)磁(ci)場(chang)與(yu)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)的(de)聯(lian)係(xi)。根(gen)據(ju)這(zhe)一(yi)關(guan)係(xi)式(shi)
，人(ren)們(men)研(yan)製(zhi)出(chu)了(le)用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)磁(ci)場(chang)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)
，即(ji)霍(huo)爾(er)器(qi)件(jian)。

                  

霍爾效應原理

2.2 開環霍爾電流傳感器的工作原理

 

                   

                            霍爾開環原理

當原邊電流Ip穿(chuan)過(guo)帶(dai)有(you)氣(qi)隙(xi)的(de)聚(ju)磁(ci)環(huan)
，放(fang)在(zai)氣(qi)隙(xi)中(zhong)的(de)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)會(hui)檢(jian)測(ce)到(dao)與(yu)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)成(cheng)比(bi)例(li)關(guan)係(xi)的(de)磁(ci)通(tong)
，並(bing)輸(shu)出(chu)小(xiao)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)
，該(gai)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)被(bei)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)大(da)
，即(ji)可(ke)輸(shu)出(chu)與(yu)原(yuan)邊(bian)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)相(xiang)位(wei)相(xiang)一(yi)致(zhi)的(de)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)，該(gai)波(bo)形(xing)能(neng)夠(gou)真(zhen)實(shi)的(de)反(fan)映(ying)原(yuan)邊(bian)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)及(ji)變(bian)化(hua)。

開環霍爾電流傳感器的應用很廣泛，主要是有以下幾個重要特點：1.體積小 2. 過載能力強 3.簡單可靠4.容易做成開口型

 

 

2.3 真有效值電流變送器的工作原理

真有效值即為“真正有效值，TRUE RMS”之意，英文縮寫為“TRMS”

，有的文獻也稱為真均方根值


，交流電壓的真有效值的表達式
，它的定義如下：

 

PAS係列真有效值電流變送器采用國際有名芯片廠家的專用真有效值計算芯片
，將普通的跟隨信號準化成了經過計算的真有效值信號。

 

2.4 基於霍爾開環電流傳感器以及真有效值測量原理的真有效值電流變送器

原(yuan)邊(bian)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)帶(dai)有(you)氣(qi)隙(xi)的(de)聚(ju)磁(ci)材(cai)料(liao)
，霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)感(gan)應(ying)到(dao)磁(ci)場(chang)的(de)變(bian)化(hua)，輸(shu)出(chu)的(de)微(wei)弱(ruo)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)經(jing)過(guo)放(fang)大(da)處(chu)理(li)後(hou)進(jin)入(ru)真(zhen)有(you)效(xiao)值(zhi)芯(xin)片(pian)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，最(zui)終(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)輸(shu)出(chu)標(biao)準(zhun)的(de)電(dian)流(liu)或(huo)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)，如(ru)工(gong)業(ye)標(biao)準(zhun)信(xin)號(hao)，DC 4-20mA,DC 0-20mA DC 0-5V,DC 0-10V.

                        基於霍爾開環原理的真有效值變送器

3.真有效值電流變送器的特點

  因(yin)為(wei)在(zai)玻(bo)璃(li)加(jia)熱(re)加(jia)工(gong)行(xing)業(ye)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)冶(ye)煉(lian)爐(lu)的(de)行(xing)業(ye)，大(da)部(bu)分(fen)都(dou)需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)調(tiao)功(gong)器(qi)產(chan)品(pin)，對(dui)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)以(yi)達(da)到(dao)控(kong)製(zhi)爐(lu)溫(wen)的(de)目(mu)的(de)，這(zhe)裏(li)常(chang)用(yong)的(de)調(tiao)功(gong)器(qi)普(pu)遍(bian)使(shi)用(yong)調(tiao)相(xiang)角(jiao)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)調(tiao)節(jie)電(dian)流(liu)的(de)有(you)效(xiao)值(zhi)，也(ye)就(jiu)是(shi)調(tiao)節(jie)了(le)溫(wen)度(du)。此(ci)時(shi)電(dian)流(liu)的(de)波(bo)形(xing)已(yi)經(jing)是(shi)非(fei)標(biao)準(zhun)的(de)波(bo)形(xing)了(le)，不(bu)是(shi)標(biao)準(zhun)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)，不(bu)能(neng)被(bei)互(hu)感(gan)器(qi)等(deng)精(jing)確(que)捕(bu)獲(huo)，從(cong)而(er)無(wu)法(fa)計(ji)算(suan)出(chu)真(zhen)正(zheng)的(de)電(dian)流(liu)有(you)效(xiao)值(zhi)來(lai)。霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)能(neng)測(ce)量(liang)各(ge)種(zhong)波(bo)形(xing)，包(bao)括(kuo)非(fei)標(biao)準(zhun)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)形(xing)。

                   

                調功器產品外形                                                      經調功器輸出的電流波形

4.電流傳感器在玻璃加工行業的應用

為wei了le更geng好hao的de控kong製zhi爐lu溫wen
，需xu要yao更geng加jia準zhun確que的de控kong製zhi電dian流liu的de大da小xiao。該gai客ke戶hu為wei亞ya洲zhou最zui大da的de工gong藝yi品pin玻bo璃li廠chang，生sheng產chan的de產chan品pin絕jue大da部bu分fen出chu口kou到dao歐ou洲zhou，因yin此ci對dui品pin質zhi的de要yao求qiu極ji為wei嚴yan格ge，傳chuan統tong的de互hu感gan器qi測ce量liang已yi經jing無wu法fa適shi應ying現xian代dai調tiao節jie設she備bei的de要yao求qiu，必bi須xu尋xun找zhao一yi種zhong能neng夠gou精jing確que測ce量liang各ge種zhong波bo形xing，並bing對dui各ge種zhong複fu雜za波bo形xing進jin行xing真zhen有you效xiao值zhi計ji算suan輸shu出chu的de產chan品pin，才cai能neng滿man足zu其qi精jing確que測ce量liang
，準zhun確que控kong製zhi的de要yao求qiu。柏bai艾ai斯si的de產chan品pin正zheng是shi基ji於yu這zhe樣yang的de開kai發fa理li念nian，使shi用yong能neng夠gou測ce量liang各ge種zhong波bo形xing的de霍huo爾er原yuan理li



，再zai通tong過guo專zhuan業ye的de真zhen有you效xiao值zhi計ji算suan芯xin片pian，最zui終zhong輸shu出chu搞gao準zhun確que度du的de輸shu出chu結jie果guo

，經jing過guo測ce算suan，在zai現xian場chang的de測ce量liang結jie果guo顯xian示shi
，不bu帶dai真zhen有you效xiao值zhi計ji算suan的de互hu感gan器qi產chan品pin輸shu出chu值zhi較jiao能neng夠gou測ce量liang含han有you直zhi流liu成cheng分fen的de複fu雜za波bo形xing的de真zhen有you效xiao值zhi產chan品pin所suo測ce的de數shu值zhi小xiao20-30%，誤差很大
，難以對原始電流進行準確的PID調節。PAS的真有效值產品與FLUKE 現場便攜式真有效值儀表數值幾乎相同
，從而證明了在玻璃加工行業，以及需要調功器輸出測控的行業，真有效值測量的必要性。

                   真有效值電流變送器外形

5. 結語