Czujniki Halla z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego w wersji z wyjściem cyfrowym

Czujniki Halla z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego serii HO i HLSR firmy LEM są obecnie produkowane w nowych wersjach z wyjściem cyfrowym. Zawierają przetwornik A/C delta-sigma wytwarzający 1-bitowy strumień danych, zapewniający rozdzielczość pomiaru sięgającą 12 bitów i pasmo o szerokości do 20 kHz. Występują w wykonaniach o zakresie pomiarowym 10, 32, 50, 80, 100, 120, 150, 200 i 250 A rms w trzech formatach mechanicznych (do montażu na płytkach PCB i panelach). Jednobitowy strumień danych ogranicza do minimum liczbę połączeń, pozwalając zmniejszyć wymiary czujnika.

Użytkownik może dobrać optymalny filtr, pozwalający optymalizować rozdzielczość i czas odpowiedzi w zależności od aplikacji. Przykładowo, filtr sinc3 zastosowany w czujniku 50 A przy współczynniku nadpróbkowania (OSR) równym 128 daje 12-bitową efektywną rozdzielczość i czas odpowiedzi około 38 µs. Z kolei filtr sinc2 o współczynniku OSR równym 16 zapewnia krótszy czas odpowiedzi (4,6 µs) ale przy obniżonej do 6 bitów rozdzielczości. Dodatkową zaletą cyfrowego wyjścia jest samoistna odporność na szumy występujące w środowiskach przemysłowych.

W typowej funkcji przetwarzania średnia gęstość strumienia bitowego wynosi 50% dla zerowego prądu wejściowego oraz 10% lub 90% dla maksymalnych wartości natężenia prądu w zależności od kierunku jego przepływu. Czujnik pracuje z częstotliwością taktowania równą 10 MHz. Jego sygnały zegara i danych są przesyłane jako sygnały asymetryczne o poziomach CMOS. Alternatywnie, wyjście może być kodowane w standardzie Manchester na 2 liniach, spełniając wymogi standardu RS422.

W przyszłych wersjach czujników producent planuje wprowadzenie dwóch dodatkowych linii sygnałowych, umożliwiających transmisję sygnałów zegara i danych w postaci różnicowej, zgodnej z wymogami standardów RS422 i LVDS. Dodatkowo, częstotliwość zegara będzie mogła być programowana w zakresie od 5 do 12,5 MHz, co pozwoli na korzystanie w całym systemie tylko z jednej częstotliwości taktowania. Tryby single-ended i Manchester dostępne obecnie będą dalej obsługiwane.

Nowe czujniki HSLR i HO zajmują powierzchnię identyczną, jak poprzednie wersje z wyjściem analogowym. Mogą pracować w zakresie napięć zasilania od 3,3 do 5 V i w zakresie temperatur otoczenia od -40 do +105°C. Zawierają dodatkową funkcję zabezpieczenia nadprądowego (OCD) kontrolującą natężenie prądu wejściowego jeszcze przed jego podaniem na wejście przetwornika A/C. Czas odpowiedzi OCD wynosi około 2 ms.