CN218765331U - 霍尔强电流传感器的信号补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置，连接于霍尔强电流传感器的输出端，可解决霍尔强电流传感器的测量精度低的技术问题。该信号补偿装置包括：PLC控制模块、温度传感器，所述PLC控制模块包括第一信号转换单元、CPU控制单元、第二信号转换单元，所述温度传感器设置于所述霍尔强电流传感器的探头壳体上；所述第一信号转换单元的输入端分别与所述霍尔强电流传感器和所述温度传感器的输出端电连接，所述第一信号转换单元的输出端与所述CPU控制单元的输入端电连接；所述CPU控制单元的输出端与所述第二信号转换单元的输入端电连接。

Description

霍尔强电流传感器的信号补偿装置

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及到一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置。

背景技术

电化学离子膜烧碱主要靠万安级的直流大电流电解食盐产生产品，直流大电流的精度和稳定度对产品质量及能耗节约至关重要。直流大电流的监测主要由直流霍尔强电流传感器完成，经过长期生产使用发现电解用的直流大电流测量有很大误差，尤其冬天和夏天，深夜与中午对比更为明显，严重影响了电解装置的生产效率和生产质量，故需要对直流霍尔强电流传感器的输出信号进行信号补偿处理，以提高传感器测量精度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置，能够解决霍尔强电流传感器的测量容易受周围环境的影响，进而导致传感器测量精度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置，连接于霍尔强电流传感器的输出端，包括：PLC控制模块、温度传感器，所述PLC控制模块包括第一信号转换单元、CPU控制单元、第二信号转换单元，所述温度传感器设置于所述霍尔强电流传感器的探头壳体上；所述第一信号转换单元的输入端分别与所述霍尔强电流传感器和所述温度传感器的输出端电连接，所述第一信号转换单元的输出端与所述CPU控制单元的输入端电连接；所述CPU控制单元的输出端与所述第二信号转换单元的输入端电连接。

可选地，所述温度传感器为PT100温度传感器，所述温度传感器可拆卸或粘贴设置于所述霍尔强电流传感器的探头壳体上。

可选地，霍尔强电流传感器的信号补偿装置还包括：终端显示模块；

所述终端显示模块的输入端与所述第二信号转换单元的输出端电连接。

可选地，霍尔强电流传感器的信号补偿装置还包括：负载控制模块；

所述负载控制模块的输入端与所述第二信号转换单元的输出端电连接。

本实用新型提供了一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置，该信号补偿装置用于对霍尔强电流传感器的输出信号进行实时的温度补偿，包括：PLC控制模块、温度传感器，PLC控制模块包括第一信号转换单元、CPU控制单元、第二信号转换单元；可在霍尔强电流传感器针对直流大电流测量出第一模拟输出信号，并发送至PLC控制模块后；利用设置于霍尔强电流传感器的探头壳体上的温度传感器实时采集霍尔强电流传感器的温度信号，并将温度信号发送至PLC控制模块，以使PLC控制模块根据温度信号对第一模拟输出信号进行温度补偿处理，得到经过补偿后的第二模拟输出信号。通过本实用新型中的技术方案，利用温度传感器、PLC控制模块对传感器输出信号进行温度补偿，能够有效消除由环境温度造成的传感器检测误差，能大大提高霍尔强电流传感器的测量精度，进而稳定生产效率提高生产质量，节约生产成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例提供的一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置的结构示意图；

图中：

1-霍尔强电流传感器；

2-温度传感器；

3-PLC控制模块，31-第一信号转换单元，32-第二信号转换单元，33-CPU控制单元；

4-终端显示模块；

5-负载控制模块(图中未示出)。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合图1描述根据本实用新型一些实施例的霍尔强电流传感器的信号补偿装置。

在具体的应用场景中，直流大电流的监测主要由直流霍尔强电流传感器完成，经过长期生产使用发现电解用的直流大电流测量有很大误差，尤其冬天和夏天，深夜与中午对比更为明显，严重影响了电解装置的生产效率和生产质量。经测试观察发现是由于直流强电流传感器的测量受周围环境温度的影响，霍尔强电流传感器的核心元件为砷化镓霍尔元件，砷化镓属于半导体元件极容易受温度影响，典型的砷化镓霍尔元件温度系数为-600ppm/℃，经现场环境温度监测对比验证了现场强电流传感器的测量精度受温度影响也基本上接近该温度系数。例如，宁夏地区全年的平均季节性温差为30℃，传感器所产生的相对平均误差波动接近2％，故针对性的补偿由环境温度造成的误差就能大大提高传感器测量精度。

基于此，在本实施新型中提供了一种能够对霍尔强电流传感器进行温度补偿处理的信号补偿装置，如图1所示，连接于霍尔强电流传感器1的输出端，该装置包括：温度传感器2、PLC控制模块3；具体的，霍尔强电流传感器1设置于直流大电流对应的电槽上，霍尔强电流传感器1的输出端通过输出信号线与PLC控制模块3连接，用于将霍尔强电流传感器1测量的第一模拟输出信号发送至PLC控制模块3；温度传感器2设置于霍尔强电流传感器1的探头壳体上，温度传感器2的输出端通过温度传感器信号线与PLC控制模块3连接，用于实时采集霍尔强电流传感器1的温度信号，并将温度信号发送至PLC控制模块3，以使PLC控制模块3根据温度信号对第一模拟输出信号进行温度补偿处理，得到经过补偿后的第二模拟输出信号。其中，温度传感器2可为PT100温度传感器，温度传感器2可拆卸或粘贴固定设置于霍尔强电流传感器1的探头壳体上。对于本实施例，通过利用温度传感器2实时采集霍尔强电流传感器1的探头壳体上的温度信号，并利用温度信号对霍尔强电流传感器1的输出信号进行补偿处理，可有效消除周围环境温度对霍尔强电流传感器测量的影响，降低由环境温度造成的误差，进而就能大大提高传感器的测量精度。

相应的，PLC控制模块3包括第一信号转换单元31、第二信号转换单元32、CPU控制单元33；其中，第一信号转换单元31具体可为AD转换单元，第二信号转换单元32具体可为DA转换单元。第一信号转换单元31的输入端分别与霍尔强电流传感器1和温度传感器2的输出端电连接，第一信号转换单元31的输出端与CPU控制单元33的输入端电连接；CPU控制单元33的输出端与第二信号转换单元32的输入端电连接。第一信号转换单元31用于将霍尔强电流传感器1测量的第一模拟输出信号转换为第一数字信号，以及将温度传感器2采集的温度信号转换为第二数字信号；CPU控制单元33用于接收第一数字信号和第二数字信号，并根据第二数字信号以及预设补偿计算公式计算对第一数字信号的补偿值，以及确定利用补偿值对第一数字信号进行实时补偿处理后的第三数字信号；第二信号转换单元32用于接收第三数字信号，并将第三数字信号转换为经过补偿后的第二模拟输出信号。在具体的应用场景中，PLC控制模块3可采用西门子S7-200 SMART系列的PLC组件，CPU控制单元33所选用的CPU型号可为：SR20，第一信号转换单元31、第二信号转换单元32所选用的器件型号可为：EMAM06。

其中，预设补偿计算公式的公式特征描述为：

OUT＝IN+ΔT×0.0006IN

式中，OUT为经过补偿处理后的第三数字信号，IN为第一数字信号，ΔT为根据第二数字信号确定的环境温度增量。

在具体的应用场景中，霍尔强电流传感器1测量的第一模拟输出信号和经过补偿后的第二模拟输出信号的信号取值范围为0-5V，且由于第二模拟输出信号是经过温度补偿处理后的精准输出信号，当霍尔强电流传感器1周围环境温度增量大于预设温度阈值时，才会进行温度补偿处理，具体按照每摄氏度变化量+600ppm误差对第一模拟输出信号进行实时补偿，故第二模拟输出信号的信号值大于或等于第一模拟输出信号的信号值。

在具体的应用场景中，如图1所示，霍尔强电流传感器的信号补偿装置还包括：终端显示模块4、负载控制模块5；终端显示模块4的输入端与第二信号转换单元32的输出端电连接，用于在终端显示屏上显示第二模拟输出信号；负载控制模块5的输入端与第二信号转换单元32的输出端电连接，用于接收经过补偿后的第二模拟输出信号，并根据第二模拟输出信号进行负载控制。

对于本实施例，在利用霍尔强电流传感器的信号补偿装置对霍尔强电流传感器进行温度补偿处理时，具体流程如下：使用PT100温度传感器可拆卸或粘贴固定于霍尔强电流传感器探头的壳体上用于实时监测霍尔强电流传感器的温度信号，然后将温度传感器的温度信号引入PLC控制模块的第一信号转换单元(AD转换单元)。具体将强电流传感器原有的0-5V输出信号和终端显示及控制等负载断开后，将0-5V输出信号以及温度信号引入到PLC控制模块的第一信号转换单元，利用第一信号转换单元将0-5V输出信号以及温度信号由模拟信号转换为数字信号并上传至CPU控制单元，PLC控制模块的CPU控制单元在同时获取温度信号经过数字转换的第二数字信号，以及0-5V输入信号经过数字转换的第一数字信号后，根据第二数字信号确定环境温度增量，进一步按照环境温度增量每摄氏度变化量+600ppm误差对第一数字信号进行实时温度补偿，将温度补偿后的第三数字信号通过第二信号转换单元(DA转换单元)转换为0-5V模拟信号输出，并接至原有的终端显示及控制负载，达到温度补偿提高霍尔强电流传感器测量精度和稳定性的目的。

以公司共设置7台电槽为例，若利用温度传感器、PLC控制模块对霍尔强电流传感器的输出信号进行温度补偿，经过测试发现，本实用新型能够取得以下有益效果：

1、每台电槽配备一台直流霍尔强电流传感器，进行补偿后可以节约传感器更换购置费用，每台传感器按照3万元计算，共可节约购置费21万元。

2、补偿后霍尔强电流传感器能提高约1％-2％的精度，按照1％计，7台电槽每年月共可节约电量38万kW/h，节约电费11.4万元。

3、按照化工生产线发生一次临停造成工艺物料等个生产环节的损失100万元计，避免一次临停将节约100万元的间接经济效益，同时杜绝了因临停造成化工装置的设备和人员的安全风险和因工艺装置停车时有毒有害气体泄漏的环保风险。

以上披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种霍尔强电流传感器的信号补偿装置，其特征在于，连接于霍尔强电流传感器的输出端，包括：PLC控制模块、温度传感器，所述PLC控制模块包括第一信号转换单元、CPU控制单元、第二信号转换单元，所述温度传感器设置于所述霍尔强电流传感器的探头壳体上；所述第一信号转换单元的输入端分别与所述霍尔强电流传感器和所述温度传感器的输出端电连接，所述第一信号转换单元的输出端与所述CPU控制单元的输入端电连接；所述CPU控制单元的输出端与所述第二信号转换单元的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的霍尔强电流传感器的信号补偿装置，其特征在于，所述温度传感器为PT100温度传感器，所述温度传感器可拆卸或粘贴设置于所述霍尔强电流传感器的探头壳体上。

3.根据权利要求1所述的霍尔强电流传感器的信号补偿装置，其特征在于，还包括终端显示模块；

所述终端显示模块的输入端与所述第二信号转换单元的输出端电连接。

4.根据权利要求1所述的霍尔强电流传感器的信号补偿装置，其特征在于，还包括负载控制模块；

所述负载控制模块的输入端与所述第二信号转换单元的输出端电连接。

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