一、概述
本系列产品采用线性光电隔离技术和专用厚膜集成电路,对电网或电路中的交、直流电流或交、直流电压进行实时隔离测量,将其变换为跟踪电压输出(VG)、直流电压输出(VZ)、直流电流输出(IZ)或频率输出(FK)。传感器输出可以与各型A/D配接,构成数据集中采集系统,也可以与传统的模拟式、数字式指示仪表配接,显示被测量之值。
二、产品特点
1. 体积小、精度高、动态性能好;
2. 通频带宽,可以测量正、负向直流和10kHz以内的正弦交流电流或交流电压;
3. 采用双通道隔离补偿技术,有效抑制线性电路温度漂移;
4. 输入电路、输出电路完全隔离,输出信号可以共地,抗干扰能力强;
5. 在0~120%标称输入范围内,输入与输出保持线性关系;
6. 输出形式多样,满足各种使用要求;
7. 温度范围宽,提供商业级、工业级产品,部分型号提供军用级产品;
8. 结构形式多样,提供直插式、DIN卡装式安装方式,方便各种场合使用。
三、主要技术指标
1.精度等级:0.2, 0.5;
2.线性范围: 0~120%标称输入; (加输出限幅保护时除外)
3.响应时间: 跟踪电压输出≤15μS;
其他型式输出≤250mS;
4.输入频响: 交直流通用型:±DC/20Hz~10kHz;
宽带型:20Hz~30kHz,最高可做100kHz;
5.负载能力: 直流(或交流)电压输出≥5mA,
直流电流输出≥6V,
频率输出≥15mA;
6.辅助电源: ±12V/+12V/+24V;
7.静态电流: ≤40mA;
8.隔离电压: ≥1500V DC;
9.额定环境温度:商业级产品:0℃~+50℃,
工业级产品:-25℃~+70℃;
10. 短时过输入能力:
电流传感器:10倍标称输入电流,持续1s,间隔300s,重复5次不击穿;
电压传感器:2倍标称输入电压,持续1s,间隔10s,重复10次不击穿;
11. 输入标称值范围:电流输入:1mA~400A AC/DC;
电压输入:75mV~600V AC/DC;
12. 输出标称值:
跟踪电压输出:3.5V,5V;
直流电压输出:0~5V,0~10V,1V~5V;
直流电流输出:0~20mA,4~20mA;
频 率 输 出:0~5kHz,0~10kHz,1kHz~5kHz。
四、工作原理简介
本系列传感器采用模块化电路结构,主要由输入采样电路1、前置放大器2、光电耦合器3、定标放大器4、专用厚膜集成转换器5、6、7和直流隔离电源8组成。
对于电压传感器,采样电路1是一个分压器;对于电流传感器,采样电路1是一个定值分流器。被测电压或电流信号(交流或直流)经采样电路1采样,取得0~75mV标准电压信号,经前置放大器2放大,驱动光电耦合器3进行隔离传送,再经定标放大器4进行放大、定标,形成跟踪电压输出VG;VG输出经绝对值变换器5后,形成单向直流电压输出VZ;VZ输出经V/I变换器6后形成直流电流输出IZ,VZ输出经V/F变换器7后形成频率输出FK; DC/DC电源8为前置放大器2提供与输出信号不共地的直流辅助电源。只有输出跟踪电压VG的产品才使用正负电源(+E、-E),其它产品只使用单一正电源。
由于在信号的传递过程中全部采用直接耦合方式,本系列产品既可以用于正、负方向的直流测量,也可以用于交流信号测量。
图中线性光电耦合器3是本系列产品的关键部件,承担隔离和线性变换的双重作用,对传感器的通频带有重要影响。由于采用了先进的双通道隔离补偿技术,能有效抑制共模干扰和电路温度漂移。
微型DC/DC电源8是本系列产品中另一个关键部件,它的设计要恰当地处理体积、功耗和隔离耐压的矛盾。
定标放大器4是一个宽带交流放大器,它产生的电压输出VG,在波形和方向上快速跟踪输入信号的变化,VG输出型传感器适用于实时采样系统。
转换器5是我公司配套开发的专用厚膜集成器件,它把交流电压信号变换为直流电压输出。转换器5(或转换器6)的“基准端”接地时,它输出0~5V(或0~20mA);为它们配加一个高稳定的偏置电路,就形成1V~5V(或4mA~20mA)输出。
AC/DC转换分为(真)有效值转换和平均值转换。有效值转换器适用于含有多次谐波的交流信号(如三角波、矩形波、梯形波、可控硅调功波等),但成本较高;平均值转换器成本低,适用于标准正弦交流信号转换。
根据定义,有效值Vrms是瞬时值Vp的平方在一周期内的平均值的平方根。即:
采用平均值转换的传感器,如WBV122U01,假如输入100V DC时,输出5V DC,则当用于测量100V AC(有效值)时,其输出值
是直流测时的0.9倍。
采用有效值转换的传感器,不管用于直流测量,还是用于交流测量,都能得出正确的测量结果。
频率输出FK一般都采用集电极开路输出形式。使用时须在频率输出端外接上拉电阻R, 在输出端形成方波频率信号。上拉电源可以与传感器共用,也可以采用允许范围内的其它规格的直流电源。
五、结构形式
本系列产品均采用便于现场使用的端子接线、卡装方式(S型或U型结构)。电流测量均采用接线输入方式,当被测电流大于5A时,外置75mV标准输出的定值分流器配合测量。电压输入大于600V时,可以通过外接分压电阻把测量范围扩大到1500V。