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一、引言
1、霍尔效应介绍，开环式和闭环式的优缺点。
自从1897年美国物理学家EdwimHerbertHall发现了霍尔效应，霍尔技术越来越多的应用到工业控制的各个领域。到了20世纪80年代，随着电子制造工业的高速发展，霍尔电流/电压传感器集成度和可靠度有了很大提高，尤其是闭环霍尔电流/电压传感器的研制成功，更加扩大了霍尔器件的应用领域。
2、闭环霍尔电流传感器的工作原理。
霍尔传感器是以霍尔效应为基础。如图1所示，当把通有小电流的半导体薄片置于磁场中时，半导体内的载流子受洛伦兹力的作用而发生偏转，使半导体两侧产生电势差，该电势差即为霍尔电压VH，这个VH电压与磁感应强度B及控制电流IC成正比，经过理论推算得到如下等式关系：
VH=（RH/d）×B×IC（1）
式中，VH为霍尔电压；B为磁感应强度；IC为控制电流；RH为霍尔系数：d为半导体片的厚度。
在式（1）中：若保持控制电流IC不变，在一定条件下。可通过测量霍尔电压推算出磁感应强度的大小，由此建立了磁场与电压信号的联系；根据这一关系式。人们研制了用于测量磁场的半导体器件即霍尔器件。
闭环霍尔电流传感器是用霍尔器件作为核心敏感元件、用于隔离检测电流的模块化产品，其工作原理是霍尔磁平衡式的（或称霍尔磁补偿式、霍尔零磁通式）。众所周知，当电流流过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流的大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场的变化与霍尔器件的输出电压信号有良好的线性关系，因此，可以用测得的输出信号，直接反应导线中电流的大小，即：
I∝B∝VH（2）
式中，I为通过导线中的电流；B为导线通电流后产生的磁感应强度；VH为霍尔器件在磁场中产生的霍尔电压。
选择适当的比例系数，上述关系可表示为等式。
对于霍尔输出电压VH的处理，人们设计了许多种电路，但总体来讲可分为两类：一类为开环（或称直测式、直检式）霍尔电流传感器；另一类为闭环（或称零磁通式、磁平衡式）霍尔电流传感器。
针对霍尔传感器的电路形式，人们Z容易想到的是将霍尔元件的输出电压用运算放大器直接放大，得到所需要的信号电压，由此电压值来标定原边被测电流的大小，这种形式的霍尔传感器通常称为开环霍尔电流传感器。开环霍尔传感器的优点是电路形式简单、成本相对较低；其缺点是精度和线性度较差，响应时间较慢，温度漂移较大。
二、LEM电流、电压传感器主要特性及优点
1、LEM公司及主要产品
LEM公司是电量传感器的知名知道尚，也是电量传感器领域的ling导者。早在20世纪70年代LEM公司就在铁路领域占领重要一席。该公司的铁路专用传感器系列产品集程度高、性能稳定可靠、安装方便等优点，并通过CE，RoHs，UL，UR等国际认证，提供5年质保，赢得了铁路行业的广泛认可。
2、结合霍尔传感器工作原理，详细介绍LEM的传感器及主要参数。
LEM公司生产的传感器相对于同类产品具有一下优点；
产品精度高
良好的线形度
温度漂移低
反映时间快
抗干扰能力强
具有电源过载保护
3、从设计的角度分析LEM的优点：带补偿，用户自定义原边电阻等特性。
三、内燃机车励磁控制系统组成及采样信号的分析
1、简单介绍内燃机车励磁调节器功能
实现机车的恒功率调节、电阻制动工况的恒励磁电流和恒制动电流调节、辅助电压调整、无级调速、磁场削弱、制动扩展、轮缘润滑、高位油压保护、空压机软启动等。
需要检测的模拟量如下：
1、Rgt滑动端电压：0-133.3V
2、Rgt高端电压：0-133.3V
3、主发电压：0-1024V
4、主发电流：0-7.2A
5、制动励磁电流：0-1A
2、采样的信号分析（主发电压、制动励磁电流等），及传感器如何选型
主发电压检测：被检测电压范围0-1024V，选用LEM传感器LV100型号。此传感器接法及原边电阻的选择如下图所示：
主发电流和励磁电流检测：被检测的主发电流范围0-7.2A，制动励磁电流范围0-1A。选用LA25-8NP型传感器，此传感器接法及原边电阻的选择如下图所示：
滑动端和高端电压检测：被检测的滑动端和高端电压范围0-133.3V，选用LV28-P型传感器，此传感器接法及原边电阻的选择如下图所示：
四、总结
由于励磁控制器工作在高温、高寒、粉尘大、电磁污染严重等恶劣环境下。对元器件的选择要求很严格，经过对LEM传感的测试和使用情况，LEM公司的电流、电压传感器满足技术要求。
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