1、前言

在微控制器和感应器越来越更加划算的今日，自动式或全自动系统软件能够包括大量智能化男性性功能，能从其条件中获取并解决大量不一样的主要参数。数字传感器的大小十分细微而且耗能与费用也很低，具备很大的使用潜能和市场前景。与此同时，智能化感应器对电子城具备关键的促进功效。如今系统软件设计室涵盖的感应器和CPU愈来愈多。伴随着感应器和处理器价格的持续减少，替代机械设备系统结构的阀值也在不断地转变。在电力电子技术系统软件中挑选准确的感应器组成和解决优化算法能够明显地减少原料及耗能的成本并增强操作系统的整体特性。

2、S-D型ADC基本原理及特性

说白了的 S-D ADC的基本原理，便是运用过采样（Oversampling）技术性、噪音整形技术和数字滤波技术性以很低的采集屏幕分辨率和很高的采集速度将脉冲信号智能化，将高像素的变换难题化简为低分辨率的变换难题，提升合理屏幕分辨率。与几类传统式ADC对比，过采样Σ-ΔA/DSPWM因为使用了过采样技术性和Σ-Δ调配技术性，提升了操作系统中数字电路设计的占比，降低了数字集成电路的占比，而且便于与数据系统软件完成片式集成化，因此可以以较低的费用完成精度高的A/DSPWM，融入了VLSI（VeryLarge Scale Integrated circuites）技术性进步的规定。

其具体的特性为：

◆Σ-△型A/D转化器根据过采样Σ-△调配和数字滤波，运用比奈奎斯特采样率大很多的采样率获得一系列不光滑量化分析数据信息，并由事后的数据提取器测算出脉冲信号所相对应的低采样率的高像素模拟信号。

◆其呈现出的特点是元器件配对精密度标准低，电源电路构成以数字电路设计为主导，能合理的用速率获得屏幕分辨率，不用调整加工工艺就可获取较上位数的屏幕分辨率，制做低成本，合适于规范CMOS片式集成化技术性。

◆∑-△解调器以取样速度輸出1bit数据流分析，頻率可达到MHz数量级，比如莱姆HMSR/HO等产品系列頻率均可以达到20MHz。数字滤波和提取的效果是以该数据流分析中获取出有效的信息内容，并将数据速率下降到能用的水准。

◆∑-△ADC 中的数据过滤器对1bit数据流分析求均值，移去带外量化分析噪音并改进ADC的屏幕分辨率。数字滤波器决策了信号带宽、创建的时间和插损抑止。

3、LEM 开环增益数据輸出电流传感器

LEM企业对于智能化的市场的需求，在經典开环增益感应器的根基上根据∑-△ ADC的技术性，开发设计出了一系列的优秀数据輸出感应器。其基本概念如图所示1所显示。

图1 数字传感器及过滤运用框架图

原边电流量，即被测电流量Ip造成的电磁场被光敏电阻器HALL检验輸出弱工作电压数据信号VH， VH与检验到电流量正相关。随后历经O.A变大、∑-△调配及规范智能化变换等信号分析后，輸出Vout表明原边电流量模拟量输入的真实情况。为了更好地提升特性，HALL和数字信号处理电源电路被组生成一个独立的CMOS ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit）。

LEM开发设计制造了使用性能的新一代带二阶∑-△解调器的集成化ASIC，并被使用在新的设备全系列中。感应器输入输出讯号为比特流，比特流中1的硬度与被精确测量的电流量成占比（如图2所显示）。

图2 輸出比特流提示

客户必须应用一个数字滤波器来解决比特流，如图所示3所显示。其特点是插口简易，并且用户还可以挑选和界定过滤器，便于輸出文件格式可用实际的运用和配对操作系统的要求。

图3 数字传感器及过滤运用框架图

4、LEM数字传感器HLSR/HO及使用案例

4.1 新式数据輸出感应器HLSR/HO系列产品特性

莱姆最新发布的系列产品数据輸出型开环增益霍尔效应电流传感器：HO和HLSR，他们便是根据Σ-Δ解调器基本原理，輸出讯号为1位串行通信比特流数据信号的数字传感器。该新产品具备4种不一样的机械结构设计来达到PCB安裝和圆盘式安裝的规定，其还可以对额定电流为16、32、40、50、80、100、120、150、200、250ARMS的交流电开展精确测量（如表1所显示，图4所显示），并具备20kHz网络带宽，12位的屏幕分辨率。

图4 新式数字传感器

新式数字传感器可以保证多种多样模拟信号輸出。包含2线制方式，CMOS（数字时钟能够为键入或輸出方式）、RS422 Manchester或LVDS Manchester，可达到降到最低需要的联接；或LVDS或RS 422（数字时钟键入或輸出）4线制方式。数据輸出容许用户选取适宜的过滤器来解决比特流，便于于在屏幕分辨率和响应速度中间开展提升。

表1.新式数字传感器特点表（一部分特点）

HO系列产品提高了2个附加的脚位，可保持数字时钟和信息的音频信号解决，达到RS422和LVDS规范。此外，感应器数字时钟键入讯号可配备范畴为5 – 12.5MHz，因此 全部系统软件还可以应用同一数字时钟。

4.2 数字传感器运用案例

对一个给出的比特流，客户还可以选用好多个不一样的过滤器（如图所示5）。比如：为完成“电流量环”作用：假如选用sinc3过滤器、512的过采样频率（OSR），则可获得合理屏幕分辨率为12位，网络带宽为5.5kHz的数据信号。

一样的，为完成“超限额检验”作用，假如选用sinc2过滤器、16的OSR，相匹配一致的比特流则可获得屏幕分辨率为6位，5.5μs响应速度的数据信号。

此外，为了更好地提升设施的安全系数，HO系列产品感应器还具备过电流检验（OCD）作用，它还可以在A/DSPWM前面检验过电流数据信号，并得出对应的輸出值，使系统软件开机启动项维护电源电路，获得维护目地。OCD的反应时间为2us。

图5 数据信号分析案例

5、结果

文中对于电力电子技术智能化的要求干了简略详细介绍，融合对∑-△ADC基本原理的论述，及其莱姆开环增益数据輸出传感器原理的剖析，表明了应用数据输入输出的过滤器的特性；在这个基础上比较全方面的讲解了莱姆新式数字传感器HO/HLSR产品系列，并得出了运用案例。根据该案例能够显著见到数据輸出感应器的协调能力、优势，为将来电流量检验的智能化打下了基本，具备较长远的实际意义。
来源于；工控网

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