250 V 用 AC 電圧センサー。スキーム、説明

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250V用交流電圧センサー無線エレクトロニクス事典

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電流センサーと電圧センサーは、工業用周波数 50 Hz の交流電流と電圧を測定するために最もよく使用されます。この分野の独占企業である LEM 社のホール効果に基づいたガルバニック絶縁を備えた電流および電圧センサーをこれらの目的で使用することは、電圧センサーの入力電流が大きいため (10 ～ 20 mA) 現実的ではありません。、上限スケールの 1% 程度の大きな誤差があり、複雑でコストが高くなります [1]。ホール効果を使用するセンサーの利点は、直流電流と電圧を測定できることです。

交流電流と電圧の測定に最も適しているのは、ユーザーにとって便利な電子信号処理回路を備えた変流器と電圧変圧器を使用することです。変圧器は、数百ボルトであろうとマイクロボルト単位であろうと、同じ誤差で全範囲の電圧を変換します。実現可能な最小サイズのトランスからの信号電力は、ホールセンサーの信号電力よりも数桁大きくなります。これにより、入力電流 1 mA の電圧センサーと、スケール 0,5 A、誤差 0,1 ～ 0,5% の電流センサーを実装することが可能になります。

ホール効果を利用したセンサーで交流電流や交流電圧を測定する場合、定数成分をコンデンサでカットすることで誤差を大幅に減らすことができますが、センサーがさらに複雑になり実用的ではありません。

提案した電圧センサでは、設計の簡素化と寸法の縮小を図るため、変圧器の代わりに抵抗を追加した変流器を使用しています（図1）。

250VAC電圧センサー

センサーには次の特徴があります。

入力電圧 ....... 0...250 V
入力電流 (電圧 250 V 時) ..........1 mA
出力電流（250Vの電圧で）....... 5 mA
負荷抵抗....0...1 kΩ
25V～250Vの測定範囲における測定値との誤差……0,1%以下
供給電圧......±15V

追加の抵抗は 1 つの抵抗 R3R1 で構成され、センサーの入力電流を決定します。抵抗器 R0,5 は誤差 2% の精度で、抵抗器 R3、R2 は追加抵抗の値を選択するために使用され、選択は抵抗器 R3、RXNUMX を短絡することによって実行されます。

抵抗 R1R3 による最大消費電力は 0,25 W 以下です。主な誤差は、抵抗器 R1 ～ R3 の選択の精度によって決まります。追加の誤差は、TCS 抵抗 R1 ～ R3 によって決まります。

変圧器Ｔ１の二次巻線３からの信号は、演算増幅器Ａ１の入力に供給される。コアの残留磁化を除去し、周波数応答を改善するために、アンプは磁束に対する負のフィードバックによって覆われています。出力信号 A3 は巻線 1 に出力電流を生成します。これにより、入力電流によって生成される磁束と大きさが等しく、方向が反対の磁束がコア内に生成されます。

センサーには電流出力があります (出力電流は負荷抵抗に依存しません)。

Iout = IinW1 / W3、

ここで、W1は巻線1の巻数、W3は巻線3の巻数です。

トランスコアは L 字型プレートから組み立てられており、寸法は 30x22x5 mm (5 mm - セットの厚さ) です。巻線 1、2 には 2000 ターンのワイヤ PEV-0,1 が含まれ、巻線 3 には 400 ターンのワイヤ PEV-0,2 が含まれます。

図 2 は、整流された電流出力を備えたバージョンのセンサーを示しています。

250VAC電圧センサー

センサーには次の特徴があります。

入力電圧 ....... 0...250 V
入力電流 (電圧 250 V 時) ..........1 mA
出力電流（整流、ピーク値）....... 10 mA
負荷抵抗....0...620オーム
25V～250Vの測定範囲における測定値との誤差……0,5%以下
供給電圧......±15V

抵抗器 R4 からの可変信号は、標準方式に従ってオペアンプ A2 とダイオード V1、V2 に組み込まれた高精度整流器の入力に供給されます。ダイオード V1、V2 からの信号は、OU A3 とトランジスタ M3 に組み込まれた電圧電流コンバータの入力に供給されます。出力電流が負荷抵抗に依存しないようにするには、R11/R9=R12/R10を満たす必要があります。センサーの調整は、抵抗器 R1 の値を選択することにより、入力電流 4 mA における出力電流の値を設定することで構成されます。

文学：

会社「LEM」の目論見書。

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