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電流傳感器檢測到的信號直接供控制器使用還不太方便，考慮控制器A/D采集范圍(-10～＋10V)，需要對電流傳感器檢測到的信號進(jìn)行相應(yīng)的處理。在設(shè)計檢測電路時，依據(jù)電流傳感器的特性和負(fù)載額定電流±2A的要求，將檢測電流的范圍設(shè)定在±6.4A，采樣放大電路總帶寬選擇在0~8.8kHz之內(nèi)，并應(yīng)用運放將輸出信號進(jìn)行坐標(biāo)平移進(jìn)行象限變換，將信號放大10倍，由此在理想情況下得到的信號輸出范圍為－6.25～＋6.25V，位于平面坐標(biāo)的、三象限內(nèi)，負(fù)載電流Ip與平移放大后的信號仍為線性關(guān)系。


　　電流傳感器輸出信號不全是有用信號，特別是有強干擾源或PWM恒流斬波的放大器中，由于高次諧波的存在，必須將無用的雜波進(jìn)行濾波，因此，采用如圖5所示的有源低通濾波器來進(jìn)行濾波。


　　圖5中所示的是一個典型的二階低通有源濾波器，信號經(jīng)平移放大后送入二階低通濾波器，Uif是濾波的輸入，其輸出信號Uof可供控制器當(dāng)作電流反饋的輸入信號。
　二階低通濾波器的截止頻率：


　　F=1/(2π×RC)


　　(1)在圖5所示的二節(jié)低通濾波器中，有如下關(guān)系：
　　當(dāng)截止頻率一定時，R1=R2=R,C1=1.414C,C2=0.707C


　　選擇好系統(tǒng)的截止頻率，通過計算，匹配合適的RC參數(shù)。截止頻率點要選擇合適的位置，太高時會夾雜進(jìn)許多無用的諧波和干擾信號，太低會失去一些有用的信號，兩者都會造成電流波形失真，這要根據(jù)系統(tǒng)的要求來決定。


　　3實驗數(shù)據(jù)分析


　　3.1負(fù)載電流與輸出電壓值


　　應(yīng)用上述電路，筆者進(jìn)行實驗測量，表2中列


　　舉了負(fù)載電流及對應(yīng)輸出電壓對應(yīng)關(guān)系，其中Ip是流過負(fù)載的電流，Uc是理想的輸出電壓，Uof是實時測量的輸出電壓。


　　利用表2的實測數(shù)據(jù)，將電流與電壓的關(guān)系用曲線圖表示(見圖6)。圖中縱坐標(biāo)代表輸出電壓，即Uof或者Uc，橫坐標(biāo)代表負(fù)載電流，即Ip。


　　從圖6可以看出理想的電壓曲線與實測電壓曲線幾乎重合(Uc和Uof具體差異的細(xì)節(jié)無法在此顯示，可以參看表2)。在正、負(fù)半軸線性度很好，但在過零點時，正負(fù)半軸曲線會在電壓軸上產(chǎn)生一個交越失真的位移點，這是因為負(fù)載電流輸入為零時，放大器在零輸入時往往不是一個理想的零值輸


　　出，它受制于輸出級的飽和壓降、零點漂移、系統(tǒng)噪聲的影響。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，這種失調(diào)可以通過軟件補償實現(xiàn)，或者在硬件電路設(shè)計中加以考慮，以降到小誤差范圍內(nèi)。


　　關(guān)于電流傳感器的相頻特性，讀者可以參考LEM公司的資料來考證，這里不再描述。3.2數(shù)據(jù)計算分析[3]


　　利用下面的小二乘法公式進(jìn)行曲線擬和，以量化的形式進(jìn)行考察：


　　因為一次曲線公式為：y=f(x)=a0+a1x(2)


　　又：墜S墜aj


　　=0(其中S=S=n


　　i=0


　　Σf(xi))


　　(3)


　　na0=+a1Σxi=Σyi


　　a0Σxi+a1Σxi2=Σxiyi


　　ΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣ


　　(4)得到：a0=


　　Σxi


　　2


　　Σyi


　　-Σxi


　　Σxiy


　　i


　　nΣxi2-(Σxi)2


　　(5)al=nΣxiyi-ΣxiΣxiΣyi


　　n=Σxi2-(Σxi)2


　　(6)利用表2的數(shù)據(jù)按照上式進(jìn)行計算得：


　　a0=-0.0075，a1=3.0822


　　于是有：y=3.0822×x－0.0075(7)進(jìn)而有如下曲線擬合關(guān)系式：擬合曲線：Uof=3.0822×Ip－0.0075(8)通過計算，線性誤差：<1.5%


　　(9)通過以上的數(shù)據(jù)分析，線性度優(yōu)劣好壞一方面取決于電流傳感器本身，另一方面取決于后續(xù)處理電路，為了提高線性度和精度，除了選擇合適的傳感器之外，在設(shè)計后續(xù)處理電路需要注意選擇性能好的運算放大器，采用精度較高的電阻電容，還需要選擇適合的工作頻率等。上述對曲線的擬合，既完成了對檢測電路的重新標(biāo)定，又提高了測量精度。