发表于：2004/11/12 20:03:00
#0楼
摘要:小型化与自动化是现代测试仪器设计所追求的目标。针对霍尔元件具有体积小、精度高等特点，在设计直流稳压电源自动计量检定装置时，可采用霍尔元件作为测量电路的核心部分。结果表明，该装置具有体积小、重量轻、自动化水平高等特点。
关键词：霍尔元件、直流稳压电源计量检定。
一、前言
直流稳压电源在出厂前及使用、修理后都必须对其性能指标进行检定。目前，常用的计量检定方法是采用手动或半自动化方法，其主要缺点是手段落后、效率低、速度慢、工作繁琐，系统误差较大。为此，我们可以采用霍尔电流传感器和霍尔电压传感器来取代传统的交、直流电压表以及交、直流电流表，设计一种直流稳压电源自动计量检定装置，将它们的输出信号经A/D板采集后送至工控机处理，从而实现计量检定的自动化。
二、霍尔元件的工作原理
霍尔元件应用的基本原理是霍尔效应。霍尔效应是一种磁敏效应，一般在半导体薄片的长度X方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在宽度Y方向上会产生电动势UH，这种现象即称为霍尔效应。UH称为霍尔电势，其大小可表示为：
UH=RH/d*IC*B （1）
式中，RH称为霍尔系数，由半导体材料的性质决定；d为半导体材料的厚度。
设RH/d=K,则式（1）可写为：
UH=K*IC*B (2)
可见，霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比，K称为乘积灵敏度。K值越大，灵敏度就越高；元件厚度越小，输出电压也越大。
在式（2）中，若控制电流IC,为常数，磁感应强度B与被测电流成正比，就可以做成霍尔电流传感器；另外，若仍固定IC为常数，B与被测电压成正比，又可制成霍尔电压传感器。
三、测试系统的组成
根据直流稳压电源的检定项目要求，检定测试系统主要由嵌入式工控机;A/D采集板、交流调压器、示波器、电子负载装置、霍尔电压传感器、和霍尔电流传感器、交流输入电压测量电路、输出直流电压测量电路、输出直流电流测量电路等组成。
系统结构如图’所示。测试系统的主要功能有：
（1）自动化检测功能：自动完成对直流稳压电源各技术指标的检定。
（2）自检功能：完成对测试系统的自检；
（3）结果处理功能：对测试结果进行处理、分析、判断、打印等；
（4）此外，系统还应具有过压、过流保护功能、自动报警功能、以及误操作保护功能等。
下面对各测量电路所使用的霍尔传感器类型，以及它们的性能参数作一个简介。
1、交流输入电压测量电路（以南京中旭科技HNV500T/AC为例）
采用霍尔电压传感器。它是一种基于霍尔效应和磁平衡原理研制而成的新一代电压传感器，能在电隔离条件下对0V~500V范围内的交流电压信号进行监测。工作电压为±12V~±15V（DC），输出额定电压为5V。测量准确度为0.5%。
2、直流输出电压测量电路（以南京中旭科技HNV200T/DC为例）
检定直流电源的直流输出电压采用霍尔电压传感器，在电隔离条件下能对0V~200V范围内的直流流电压信号进行监测。工作电压为±12V~±15V（DC），输出额定电压为5V。测量准确度为0.5%。
3、直流输出电流测量电路（以南京中旭科技HDC-50X为例）
直流电流的测量采用霍尔电流传感器直接进行测量，该传感器能在电气隔离的条件下测量0A~50A的负载电流，输出电压的幅度在3.5V~5.5V之间可调，测量的准确度为0.5%。
四、测试系统的软件方案
在新型直流稳压电源自动化计量检定装置的设计过程中，由于霍尔传感器的应用，电压、电流信号可以经过A/D采集板送往嵌入式工控机PC104处理，并且由工控机根据处理结果对系统各部分的工作进行程控。
由于嵌入式工控机PC104的内存有限，不便于运行大型的软件，我们采用TurboC2.0作为开发工具。
测试系统软件采用模块化设计，以增强软件的可移植性与可维护性。系统软件主要由以下几个模块组成：
（1）主界面程序；（2）数据采集与A/D转换子程序；（3）与程控示波器串行通行子程序；（4）测量结果处理与判读子程序；（5）结果的输出与打印子程序。
程序流程见如下：
程序启动→进入主界面→选择测试项目→显示该项测试→说明及要求根据测试要→求调节调压器、稳压电源、电子负载→选择YES开始测试→显示结果→结果合格？
→（NO）→选择重测或返回重测→返回→保存结果→退出
→（YES）→返回→保存结果→退出
五、霍尔传感器的特点与节能效果
霍尔传感器与传统的交、直流电压表以及交、直流电流表相比，具有以下特点：（1）测量准确度高；（2）温度特性好；（3）节能效果显著；（4）量程宽，不存在因电流过载而烧坏传感器的现象；（5）体积小、重量轻