Sensor

   

S150  -  быстродействующий прецизионный датчик напряжения в малом корпусе

Первичное напряжение, эфф. 1000V
Первичное напряжение, диапазон измерения  ±1500V
Коэффициент преобразования 150:1
Вторичное номинальное напряжение ±10V
Напряжение питания (±5%) ±15V
Потребление тока по питанию, max 10mA
Испытательное напряжение изоляции, эфф., 50Hz, 1мин 3.5kV
Испытательное напряжение изоляции, эфф., 50Hz, кратковременно 5kV
Точность, typ ±0.3%
Точность, max ±0.5%
Смещение нуля, typ ±0.2mV
Смещение нуля, max ±1.7mV
Время установления 0.5µs
Диапазон частоты DC..300kHz
Температура окружающей среды -40..+85°C
Размеры 53x37x10mm

   
   Датчик напряжения взамен традиционного датчика, работающего на эффекте Холла

   Датчики Холла почти незаменимы для измерения тока, где при относительной дешевизне  достигаются хорошие характеристики по точности и быстродействию. Однако датчики Холла непрактичны для измерения напряжения.

   Преимущества

   Относительно недорогие датчики напряжения на эффекте Холла, порядка 50 евро, имеют плохие параметры по быстродействию. Уровень 90% от полного сигнала достигается за несколько десятков микросекунд. Уже при 10 кГц возникает недопустимая динамическая погрешность передаваемого сигнала. Статическая погрешность между 0.5 и 1%. Динамическая погрешность объясняется большим числом витков и инерционностью обмотки. Точные датчики напряжения на эффекте Холла, где задается достаточно большой ток в обмотке при уменьшенном числе витков, на порядок дороже, потому недоступны для многих потребителей.

    Альтернативой датчиков Хола является датчик напряжения с использованием высокоомных резисторов для развязки между первичной и вторичной сторонами. Применение прецизионных безиндуктивных резисторов вместо инерционной обмотки позволяет с высокой точностью и быстродействием, практически без смещения, восстанавливать в заданном масштабе исходный сигнал. Высокое напряжение изоляции обеспечивается за счет оптимального распределения потенциала по печатной плате, применения высоковольтных компонентов и цепей защиты. Плата заливается компаундом с высокой теплопроводностью и электрической прочностью. Для восстановления сигнала в заданном масштабе используется прецизионный операционный усилитель, защищенный цепями специальной высоковольтной защиты с компенсацией погрешностей. Средне ожидаемая точность 0.3%, декларируемая – 0.5%. По отдельному заказу средне ожидаемая точность 0.1%, декларируемая – 0.2%.  При полном сигнале на выходе ±10В получается типовое смещение 0.2мВ, максимальное 1.7мВ. Время изменения сигнала от нуля до его полного уровня не более 0.5мкс.

   Для датчика S150 с входным действующим напряжением 1000В (или ±1500В) испытательное действующее напряжение между первичной и вторичной сторонами равно 3.5кВ в течение 1 мин, или кратковременно 5кВ. Малые габариты датчика 53 х 37 х 10 мм и относительно небольшая цена позволяют применять его для широкого класса устройств электротехники.

   Датчик потребляет не более 10мА по цепям питания ±15В ±3%, что позволяет использовать дешевый отдельный источник питания одновременно для нескольких датчиков при лучевой трассировке. Датчик не требует навесных конденсаторов по питанию, т.к. качество фильтрации питания надежно обеспечивается внутри датчика.

   Датчик подсоединяется надежными зажимными клеммами стандарта 2.8 х 0.8 мм, 7шт., поставляемыми в комплекте.  Если смотреть на рисунки выше, то расположение контактов на фото соответствует их расположению на изображении схемы. Выходы +Uout, –Uout являются парафазными, т.е. симметричны и противоположны по фазе. Когда между входами напряжение равно (+Uin) - (-Uin) = 1500В, то +Uout = +5В, -Uout = -5В. Допускается подавать между входами +Uin, -Uin напряжение 3000В, тогда между выходами +Uout, -Uout получим 20В, время изменения сигнала от нуля до его полного уровня получим не более 1мкс.

 

   Делитель напряжения
 

   Коэффициент преобразования 150 используется при преобразовании напряжения +/-1500В между входными зажимами +Uin,-Uin в напряжение +/-10В между парафазными выходами +Uout,-Uout.

 

   Парафазные выходы предназначены для подключения к дифференциальному приемнику Потребителя, выполненному на операционном усилителе. На каждый вывод +Uout,-Uoutдопускается сопротивление нагрузки не менее 2 kOm.

   Если требуется преобразование напряжения между входами (U2-U1) более +/-1500В, то на оба входных зажима +Uin,-Uin ставятся последовательно высоковольтные резисторы R1,R2 – делитель напряжения. На вторичной стороне вывод 0V заземляется через резистор R3 = 1 кОм. При соответствующей мощности резисторов делителя R1,R2 можно использовать датчик для измерения практически любого уровня напряжения между входами (U2-U1).

   Входное сопротивление между зажимами +Uin,-Uin равно Rs=4.078 MOm. Сопротивление резисторов делителя R1, R2 выбирается в зависимости от величины измеряемого напряжения между входами (U2-U1)  так, чтобы между зажимами +Uin,-Uin напряжение составило величину +/-1500В. Установленная мощность резисторов делителя выбирается в зависимости от испытательного напряжения так, чтобы не привести к перегреву резисторов в течение 1 минуты. При этом выделяемая в резисторах R1,R2 мощность рассчитывается для худшего случая, когда испытательное напряжение прикладывается, с одной стороны, к заземленному выводу резистора R3, и с другой стороны, к объединенным между собой входам U1=U2. Т.е. в расчете худшего случая считается, что испытательное напряжение (U1=U2) прикладывается параллельно к двум цепям (R1+Rs/2) и (R2+Rs/2). При этом ток утечки, обтекающий заземленный резистор R3=1kOm должен вызвать на нем напряжение не более 5В для нормы, где испытательное напряжение в 5 раз больше рабочего (при отсутствии делителя кратковременно допускается эфф. напряжение 5кВ, с делителем – нет ограничения).

   Пример. Измеряемое эфф. напряжение (U2-U1)=6кВ, частота от 0 до 50кГц. Испытательное напряжение 18кВ, 1 минута. Принимаем сопротивления R1=R2=10 MOm. Коэффициент преобразования KP=150*(R1+R2+Rs)/Rs=885.7. В режиме испытательного напряжения ток на каждом входе 18/(R1+0.5*Rs)=1.5 mA. В каждом резисторе R1 и R2 в течение 1 минуты будет выделяться мощность 22 W. На заземляющем резисторе R3 = 1 кОм будет эфф. напряжение 3В.

   Компания ALJUEL может изготавливать под заказ, 20шт и более, мощные высоковольтные резисторы с точностью 0.1%, и обеспечить заданный коэффициент преобразования КР. Однако стоимость одного такого резистора в соответствующих случаях может превышать стоимость самого датчика S150. Альтернативный вариант – Пользователь может делать наборы из серийно выпускаемых резисторов, например, Р1-35-4:  http://www.kbikar.ru/?r=r1-35

   Применение

   Предлагаемый датчик напряжения специально разработан для точной передачи напряжения на силовых полупроводниковых приборах, позволяет передать крутые фронты и короткие пики напряжений. Идеально подходит для контроля перенапряжений в полупроводниковых приборах и для проверки работы демпфирующих защитных RC-цепей, а также точно передает характерные временные интервалы, например, предоставляемое время выключения тиристоров.

   Надежность

   Выпуск датчиков начался с мая 2009 года. В течение 5 лет не было ни одного выхода из строя датчиков, запущенных в эксплуатацию (на данный момент 19.03.2014 г. под непосредственным контролем компании ALJUEL находятся в эксплуатации 328 датчиков).

   Цены

   Заявки принимает компания ALJUEL. На территории России датчики продаются через дочернюю фирму ООО «С5-Сервис», г. С.-Петербург. Срок поставки зависит от наличия на складе. Датчики напряжения S150 продаются по указанным ниже ценам:

Кол-во      Цена, евро
1 – 7         49.9
8 – 14       40.0
15 – 29     35.0
30 - 59      32.5
60 – 119   31.25
120+         30.625

   Цены указаны в евро без НДС. Продажа осуществляется по наличному и безналичному расчетам. Цены в евро переводятся в рубли по текущему курсу с учетом банковских затрат на конвертацию. В случае доставки изделий за пределы С.-Петербурга к цене добавляется сумма почтовых расходов.

 

Сравнительная таблица основных параметров датчиков напряжения от различных производителей
    ALJUEL PHOENIX_CONTACT LEM ОАО НИИЭМ
Параметр Ед. S150 MCR-VDC-UI-B-DC LV 25-P ДНХ-01
Погрешность  % +/-0.5 +/-1.0  +/-0.8  +/-1.0 
Быстродействие  мкс  0.5 12000  40  100000 
Диапазон  В  +/-1500 +/-500  +/-500  +/-500

Изоляция, 50Гц, 1минута

 В  3500  1500  2500  4000
Габариты  мм  53х37х10 22.5х99х114.5  26х29х15  95х54х65
Масса  г  38 140  22  210 

Количество
Цена

шт.
 1  -7
49.9 €
 1+
358 €
1  -4
57.14 € 
 2  -15
4180 руб.

    Дополнительные сведения: sensor@aljuel.eu