LEM電流傳感器在自動門系統中的應用

摘要：本文介紹了在自動門系統中，LEM電流傳感器實際應用的種方案、及實現的方法和參數的計算。并給出了實用的線路圖。
 
　　關鍵詞：門控系統電流傳感器 負荷  
 
引言
　　在建筑、賓館、地鐵自動門過程中，經常要用到直流電機的，在其過程中，我們需要應用電機正轉及反轉，需要進行過程的電流、記錄及負荷分析，以是否有人員被運動門擠壓。有時需要記錄及繪制電機運行過程中的電流負荷曲線。如果采用傳統的電流傳感器可能由于其單方向的電流特而無法即正向過程電流負荷，也可反方向負荷電流。LEM電流傳感器為我們提供了個理想的可以直流電機正反轉過程電流負荷的手段。我們在自動門系統中采用了LEM系列中的NXP20,該傳感器在使用過程中顯示出、、能力、體積小、波動小的特點，可以很方便地與單片機接口等特點，實現了我們所需的，開、關門過程的過流及邏輯判斷，負荷曲線分析等過程。
1．  傳感器選擇
　　我們在門控系統中的使用的電機電流為額定，zui大電流是19A。所以我們選擇的LEM電流傳感器是PCB板安裝方式的HXS 20-NP 
特點是：單電源＋5V供電。
        輸入額定電流：5 、10A。  zui大電流±30A
        輸出電壓：2.5V±0.625V
        頻率范圍：DC-50KHZ
        溫度范圍：－40….+85ºC
        安裝方式：PCB板焊接
從指標來看，我們的要求。
2．  電路應用：
　　如圖所示是我們由NXP20 組成的應用電路。
 

　　　　　　　

  　該圖中由Q1、Q2、Q3、Q4組成的H橋電路可以在單片機系統下實現電機M的正轉或反轉運行，Q1 和Q4導通電機正向運行，自動門打開，Q2、Q4導通電機反向運轉，自動門關閉。  由LEM 傳感器HXS 20NP 組成的電流電路可以將電流轉換為電壓信號VADCO,并送入由單片機組成的系統轉換為數字信號，供計算、邏輯判斷或顯示。
3．  信號處理：
　　該電路可直流電機zui大額定電流為－5.0A 到＋5.0A。傳感器輸入電流為－5.0A 時 輸出為 2.5V－0.625V＝1.875V, ＋5.0A時 對應輸出為： 2.5V＋0.625V＝3.125V,  對應0A電流，其輸出是2.5V。 
   　該電路所使用單片機選的是PHILIP 公司的80C552，其內部由10位A/D轉換電路，      0—5V輸入對應0－ 03FFH。由此得出轉換數字量為 4.88mV/BIT。
轉換后數字量與對應的電機電流關系是：
每BIT＝39mA. 
所以數字量＝實際電流（mA）/39 （取整數）
由于該傳感器輸入與輸出是線關系，因此可據公式可得出任意電流與數字之間的關系。 

 
　由于電流有正反兩個方向，所以在應用中要注意在正向運行時數字越大，電流越大；反向運行中數字越小，對應電流值越大。 
    用軟件就可以根據的數字進行處理。如判斷是否有人被擠壓、過流保護、門電流曲線采集、電機能測試等。配合電壓傳感器還可以計算出電機功率值。這樣可以保護電機還可以記錄及分析故障原因。
    當電流出額定范圍，但只要不出zui大范圍，也可以測出相應的數字，但其線度會變差，具體可以實際測量而定。
以下是我們在實際運行中根據該傳感器測量出的自動門運行負荷曲線： 
 　　　　　　
   
從該圖可以看出，其測量結果真實地反映了實際電流狀態。
4．  過流保護：
　　在實際應用中會有狀態，上述的判斷及必須在軟件的支持下進行，有時如出現電機短路故障或其他無法預測的情況，很有可能出現單片機處理不及時或造成線路損壞，此時也可以應用硬件電路實現處理短路、過流等狀態以作為線路的冗余保護。 
其線路如圖：

　　圖中來自LEM 電流傳感器的信號ADC0送入比較器 LM139,經與W1和W2 設定的電壓值進行比較。然后送到輸出端Vcomp。 正常范圍時，該輸出是0V, 電機正轉或反轉時電流如過設定值，該輸出即為電平5V，W1設定正向運行時過流值，W2設定反向運行時的電流過流值。該輸出可以接到單片機輸入端或硬件電路實現過流保護或其他功能。
LEM電流傳感器在我們設計的要求的地鐵、輕軌自動門器中，顯示出其能可靠、穩定好，是個很值得信賴的器件。