交流电流感应开关传感器工作原理探讨

发布于： 2022-09-19 21:05

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分类：技术和文章

交流电流感应开关传感器工作原理探讨

电流感应开关也叫电流开关传感器，是感应到电线上的电流值时，便向外输出一个开关量信号的一个电气配件，它由互感线圈和电子电路、保护外壳、接线端子等组成。国泰蓝牌电流感应开关有体积小，感应电流宽的特点。以下来和大家一起探讨一下它的工作原理。

首先，电流互感线圈，这个线圈很重要。是根据电磁的感应原理而制的，原边的电流大小变化，副边也跟随地输出大小相应变化的电势。电流感应开关的整体电子电路的工作原理如下：

由图-01可知，电感线圈感应到电流后，直接送到整流滤波模块。感应线圈感应到的电流是交流电流，输出的也是交流电，因而不能直接给后面的电路处理，必须先经整流及滤波后，才可以送到后一级。所有的电流感应开关都有一定的量程范围，比如迷你导轨型电流感应开关GTL30NO，就是一款经典的小电流产品，它只能感应到交流电流。

电流感应开关的量程很宽，GTL30系列的触发电流由0.2A起。感应线圈应当满足两个条件，其一是当输入的是小电流时，其输出的能量应满足电子电路的工作要求；其二是当输入的电流大至满量程时，线圈不能达到磁饱和状态。要实现这个要求，就要加入量程调节模块，此模块的功能是当检测到小电流时，其的阻抗值表现很大，当检测到输入的是大电流时，其阻抗值表现很小，可为十几欧姆（不同产品此值不同）。

整流模块的稳定性是整个电子电路正常工作的必要条件，也决定了整个产品的稳定性能，它为电流比较模块提供稳定的工作电源。触发值设置旋扭模块与电流比较模块一起设定电流触发阀值。开关状态指示模块实际上就是电流触发阀值切换指示用的，输入的电流是否超越设定值，开关输出模块跟随这一设定。

原理细说，如图-02示。电感线圈L1感应到电流信息后，送到DB1整流和经C1滤波。

后分两路输出，一路经R1-R3进行量程调节，并给稳压IC芯片U1降压稳压后，向提供U2提供稳定的工作电源。另一路经R4向VR1提供采样信号，调节VR1可改变电流触发阀值。

R5和R6、R8和R9组成电压采样器，给U2B和U2A提供稳定的电压样板，和VR1提供的电压信号进行比较，U2B即可得出设定的电流触发值，并向后一级U2A传递。U2A可根据要求组成同相器或反相器，它的输出是驱动红色LED灯或绿色LED灯以提示电流触发值的设置情况。此外U2A还驱动Q2的断开或闭合以控制Q3和Q4的导通与否，即达到开关的目的。C1和C2起到储能和滤波及抗干扰的作用，C3和C4是为U1服务的。

Q1的作用是为了消除U2B来自本身产生的自激振荡和设置一定的回差幅度，避免在工作时电流在临界时的大小变化而产生的频繁切换，一般此值在10%左右。

Q3和Q4组成开关，它的性能要非常接近，最好是同一品牌同一批次的。开关的断开或闭合由Q2控制，Q2由U2A驱动。电阻R10是提供驱动源的。

当DR为高电平时，绿色LED灯亮，同时Q2受电导通，Q3、Q4截止，开关断开。

当DR为低电平时，红色LED灯亮，同时Q2失电截止，Q3、Q4得电导通，开关闭合。

由Q3和Q4组成的开关电路，既可以控制交流，也可以控制直流。由MOS管的原理可知，它是只能开关直流的，现在是将两个性能非常相近的MOS管对接成开关。若DR为高电平时，Q2导通，Q3G、Q4G为低电平，开关截止，当接的是直流，K1正、K2负时，Q3对正极截止；当K1负、K2正时，Q4对正极截止。交流的原理也是如此。所以这种开关既可接交流也可以接直流。