【儀表網 研發快訊】隨著國家對設備節能減排的要求越來越重視，我們好多的設備也在不斷的更新換代，比如電機行業采用變頻電機，發電機行業通過改變轉速來改變對電力供給系統的有效控制發電量，但是這些設備都要通過精確的測量電流來監測設備的好壞和使用壽命情況，之前我們行業都是通過傳統的互感器來進行測量，然后通過設計相對應的模擬變送器(4-20mA/0-10vdc)來銜接控制設備，但是傳統的互感器在安裝上有很大的不方便，靈活性不夠，所以我們根據我們的優勢設計出一款用羅氏線圈變送器(4-20mA/0-10vdc)來測量各種設備在不同頻率(10HZ-400HZ)時的電流大小，這樣極大的改善了測量不便性，也提高了電流在不同頻率下的測量準確性。
 

　　關鍵字：羅氏線圈 低頻  寬頻  模擬量變送器
 

　　0 引言
 

　　隨著現在科技的不斷發展,設備對設計的要求也越來越高，不在滿足之前簡單粗暴的設計規則，不在滿足只要能用就行，而且隨著近些年對節能降耗的要求也越來越重視，所有的產品都在走綠色低碳的路線。
 

　　在變頻控制電機系統中，風機發電系統中，對頻率的多樣性也越來越多，不在規定只有50/60HZ才能使用，而是為了降低功耗，采用變頻(<50hZ)的方式來控制電機的運作，隨著負荷的大小來改變頻率的大小；發電機隨著風力大小，運行需要來控制風機的轉速，從而也會產生不同的頻率電流(<50hZ)。為了能夠很好的監測到在變頻狀態下能夠精準的測量到電流，所以需要設計一款用來監測低頻，多頻段的產品來滿足采集要求。
 

　　1、 羅氏線圈探頭的設計
 

　　與常規互感器相比，羅氏線圈不含鐵磁性材料，故沒有飽和現象，所以能夠測量數千A到數十萬A的大電流而不飽和，同時線圈的重量輕，線圈柔韌性適合任何形狀電極下安裝，經過積分變送處理后幾乎沒有相位誤差影響，同時也沒有像互感器那要存在二次開路的危險等優點。
 

羅氏線圈探頭
 

　　2. 低頻多頻段變送器各部分功能介紹
 

設計框圖
 

　　通過設計框圖我們可以看出整個產品主要包括積分電路，計量SOC核心采樣電路，整流電路和變送轉換電路及供電電路部分組成。
 

　　積分電路是配合羅氏線圈來使用，保證整個線圈在不同頻段下能夠輸出不隨輸入頻率的變化而變化，這樣才能保證采樣的準確性。我們在這里主要討論頻率在10hz-400HZ范圍內的電流采樣情況。
 

　　計量SOC芯片采樣電路，主要通過SOC芯片自身的優勢，內部能夠通過硬件方式來采樣和保證在采樣過程中保持電流好的精度，通過內部一系列的復雜計算而能夠輸出高精度的信號，保證后端轉換電路能夠順利的把精度還原處理。
 

　　整流電路和變送器電路，通過SOC芯片輸出一個PWM信號，這個時候就需要將PWM信號轉換為可用的直流信號，通過整流濾波電路高精度的轉換后送入變送V/I電路，通過變送電路轉換后就能得到我們想要的4-20mA或0-10VDC的模擬量信號供PLC或DCS控制系統來采樣使用。
 

　　供電電路主要負責給整個產品提供電的支持，為了保證整個產品的可靠性和優秀的性能，對供電電路采取了優異的抗干擾，抗浪涌的處理，即使在復雜的環境下也能夠保證產品的可靠運行。
 

　　3. 低頻多頻段變送器產品構造和性能測試
 

　　3.1 整個產品為了考慮安裝的方便性，全部采用端子對接方式，能夠保證在每個環境中都能夠安裝方便，應用自如。
 

產品整體實物框圖
 

　　3.2 產品性能測試
 

　　從測試數據來看，整個產品頻率在10-400HZ都能夠保證在不同頻率下產品輸出的一致性，我們也通過測試發現，就算頻率在400HZ-600HZ之間時也能夠保證性能控制在2%精度以內。
 

　　表格為輸入20A，輸出5.08mADC的測試數據(4-20mADC)
 

4. 結論
 

　　羅氏線圈低頻多頻段變送器的產品將會在以后的設備改造和新工廠的設備安裝中發揮重要的作用，使用的用途非常的廣泛，以后不僅會在變頻系統、各種發電機系統得到好的應用，在其他風電、水電行業也將得到廣泛的使用，從上面的內容看，我們從設備到電路結構上都進行的全面的分析和解釋，以后可能還有更好的方式來進行設計，將會在以后的設計或使用中對產品不斷的進行完善。最后希望通過這邊文章來給同仁們有一個了解和對產品設計有一個更加清晰的思路。
 

　　文章來源：江陰市星火電子科技有限公司楊友振，江蘇省江陰市 214400