LEM電流傳感器在自動門系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了在自動門系統(tǒng)中，LEM電流傳感器實(shí)際應(yīng)用的種方案、及實(shí)現(xiàn)的方法和參數(shù)的計算。并給出了實(shí)用的線路圖。
 
　　關(guān)鍵詞：門控系統(tǒng)電流傳感器 負(fù)荷  
 
引言
　　在建筑、賓館、地鐵自動門過程中，經(jīng)常要用到直流電機(jī)的，在其過程中，我們需要應(yīng)用電機(jī)正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行過程的電流、記錄及負(fù)荷分析，以是否有人員被運(yùn)動門擠壓。有時需要記錄及繪制電機(jī)運(yùn)行過程中的電流負(fù)荷曲線。如果采用傳統(tǒng)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(fù)荷，也可反方向負(fù)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(jī)正反轉(zhuǎn)過程電流負(fù)荷的手段。我們在自動門系統(tǒng)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(diǎn)，可以很方便地與單片機(jī)接口等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了我們所需的，開、關(guān)門過程的過流及邏輯判斷，負(fù)荷曲線分析等過程。
1．  傳感器選擇
　　我們在門控系統(tǒng)中的使用的電機(jī)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(diǎn)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(biāo)來看，我們的要求。
2．  電路應(yīng)用：
　　如圖所示是我們由NXP20 組成的應(yīng)用電路。
 

　　　　　　　

  　該圖中由Q1、Q2、Q3、Q4組成的H橋電路可以在單片機(jī)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)電機(jī)M的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)行，Q1 和Q4導(dǎo)通電機(jī)正向運(yùn)行，自動門打開，Q2、Q4導(dǎo)通電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，自動門關(guān)閉。  由LEM 傳感器HXS 20NP 組成的電流電路可以將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號VADCO,并送入由單片機(jī)組成的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)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(jī)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(yīng)輸出為： 2.5V＋0.625V＝3.125V,  對應(yīng)0A電流，其輸出是2.5V。 
   　該電路所使用單片機(jī)選的是PHILIP 公司的80C552，其內(nèi)部由10位A/D轉(zhuǎn)換電路，      0—5V輸入對應(yīng)0－ 03FFH。由此得出轉(zhuǎn)換數(shù)字量為 4.88mV/BIT。
轉(zhuǎn)換后數(shù)字量與對應(yīng)的電機(jī)電流關(guān)系是：
每BIT＝39mA. 
所以數(shù)字量＝實(shí)際電流（mA）/39 （取整數(shù)）
由于該傳感器輸入與輸出是線關(guān)系，因此可據(jù)公式可得出任意電流與數(shù)字之間的關(guān)系。 

 
　由于電流有正反兩個方向，所以在應(yīng)用中要注意在正向運(yùn)行時數(shù)字越大，電流越大；反向運(yùn)行中數(shù)字越小，對應(yīng)電流值越大。 
    用軟件就可以根據(jù)的數(shù)字進(jìn)行處理。如判斷是否有人被擠壓、過流保護(hù)、門電流曲線采集、電機(jī)能測試等。配合電壓傳感器還可以計算出電機(jī)功率值。這樣可以保護(hù)電機(jī)還可以記錄及分析故障原因。
    當(dāng)電流出額定范圍，但只要不出zui大范圍，也可以測出相應(yīng)的數(shù)字，但其線度會變差，具體可以實(shí)際測量而定。
以下是我們在實(shí)際運(yùn)行中根據(jù)該傳感器測量出的自動門運(yùn)行負(fù)荷曲線： 
 　　　　　　
   
從該圖可以看出，其測量結(jié)果真實(shí)地反映了實(shí)際電流狀態(tài)。
4．  過流保護(hù)：
　　在實(shí)際應(yīng)用中會有狀態(tài)，上述的判斷及必須在軟件的支持下進(jìn)行，有時如出現(xiàn)電機(jī)短路故障或其他無法預(yù)測的情況，很有可能出現(xiàn)單片機(jī)處理不及時或造成線路損壞，此時也可以應(yīng)用硬件電路實(shí)現(xiàn)處理短路、過流等狀態(tài)以作為線路的冗余保護(hù)。 
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(jīng)與W1和W2 設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較。然后送到輸出端Vcomp。 正常范圍時，該輸出是0V, 電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時電流如過設(shè)定值，該輸出即為電平5V，W1設(shè)定正向運(yùn)行時過流值，W2設(shè)定反向運(yùn)行時的電流過流值。該輸出可以接到單片機(jī)輸入端或硬件電路實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)或其他功能。
LEM電流傳感器在我們設(shè)計的要求的地鐵、輕軌自動門器中，顯示出其能可靠、穩(wěn)定好，是個很值得信賴的器件。