中心議題：

• 銻化銦電流傳感器的結構和工作原理
• InSb-In薄膜磁阻元件在信號處理電路中的接法與作用
• 電流傳感器在工業現場的應用並得出結論

解決方案：

• 靜態電壓設置為2 V，減少阻容耦合中的信號損失
• 采用銻化銦電流傳感器保護馬達
• 采用單片機AT89S52，產生延時

引言
傳感器技術
、通信技術和計算機技術已成為現代信息技術的三大支柱。傳感器是信息采集器件，係統感知、獲取和檢測信息的窗口。采用InSb-In共晶體薄膜磁阻元件製成電流傳感器是通過同時改變兩個InSb-In磁阻元件阻值的途徑來實現的
，通過感應電流的大小來達到對工作中馬達的控製。

銻化銦電流傳感器的結構和工作原理
用銻化銦-銦共晶體薄膜磁阻元件製成MRCS的感應磁頭(圖1)主要由導線、絕緣基片、InSb-In磁阻元件MR1和MR2、永磁體、5個引腳等組成


，另外加上起屏蔽和保護作用的金屬外殼。MR1和MR2是相對放置的一對磁阻元件，其阻值大致相等，導線置於MR1和MR2的對稱軸位置。其等效電路如圖1(b)。

InSb-In磁敏電阻器是該傳感器的核心，它的工作機理基於磁阻效應。根據磁阻效應，其電阻率變化為
式中：B是磁感應強度;ρB和ρ0分別為有磁場和無磁場時InSb-In磁敏電阻器的電阻率;μn為載流子的遷移率。這種InSb-In共晶體薄膜磁敏電阻器的磁阻特性仍遵守InSb單晶的規律，為拋物線形狀的曲線，可用一元二次三項式表示為
RB/R0=1+αB+βB2 (2)
式中：B是磁感應強度;RB和R0分別為有磁場和無磁場時InSb-In磁敏電阻器的電阻值;α
，βshiyuyuanjianyouguandexishu。dangdaoxianyoujiaoliudianliutongguoshi，jiuhuizaitazhouweichanshengyigejiaobiandeluoxuanguancichang，yushijiuhuizaiqizhongjianlianjiedianchanshengyigejiaobiandianyaxinhao
，ranhouzaijingguofangdahebijiao
，congerdadaoduijiaoliudianliudejiance。

信號處理電路
信號采集電路中的InSb-In薄膜磁阻元件采用三端差分型接法如圖1(b)所示
，這種信號采集電路具有輸出信號較大和較強抑製溫漂的能力。信號處理電路采用阻容耦合型差動放大電路，在圖2中IC1和IC2為兩級差動放大
，改變R2，R7，R5，R8的阻值可以調整放大倍數。集成運放的靜態電壓由R3和R6來調節，考慮到通常磁頭內的上、下兩個磁阻元件不完全平衡
，MR1與MR2的阻值會有10%以內的差別，在+5 V的工作電源下，信號采集的輸出端電壓在2.4～2.6 V。為了減少信號在磁頭與運放之間阻容耦合中的損失，一般把集成運放靜態電壓設置為低於2.5 V

，取2 V比較合適。

電流傳感器在工業現場的應用
本(ben)文(wen)研(yan)製(zhi)的(de)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)已(yi)經(jing)在(zai)馬(ma)達(da)監(jian)控(kong)方(fang)麵(mian)獲(huo)得(de)了(le)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)。眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，馬(ma)達(da)一(yi)旦(dan)被(bei)意(yi)外(wai)卡(ka)死(si)而(er)停(ting)轉(zhuan)，電(dian)路(lu)中(zhong)流(liu)過(guo)它(ta)的(de)電(dian)流(liu)會(hui)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)的(de)電(dian)流(liu)，而(er)馬(ma)達(da)長(chang)時(shi)間(jian)停(ting)轉(zhuan)的(de)話(hua)
，很(hen)容(rong)易(yi)被(bei)燒(shao)壞(huai)
，本(ben)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)就(jiu)是(shi)要(yao)感(gan)知(zhi)馬(ma)達(da)停(ting)轉(zhuan)的(de)電(dian)流(liu)，從(cong)而(er)把(ba)整(zheng)個(ge)供(gong)電(dian)斷(duan)開(kai)，起(qi)到(dao)保(bao)護(hu)馬(ma)達(da)的(de)作(zuo)用(yong)
，其(qi)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)如(ru)圖(tu)3所示。

圖3中，繼電器的K1和K3為常閉狀態
，閉合S1後
，馬達開始工作，產生一個工作電流，使電流傳感器的感應磁頭中的MR1和MR2的阻值相應變化，從而產生一個正弦電壓信號;此時的信號往往很弱，不足以驅動繼電器
，於是經過兩級放大
，變成峰值較大的正弦信號;再zai經jing過guo比bi較jiao器qi比bi較jiao，適shi當dang調tiao節jie比bi較jiao器qi的de門men限xian電dian壓ya，令ling其qi輸shu出chu為wei低di電dian平ping，通tong過guo單dan片pian機ji的de編bian程cheng，使shi之zhi最zui後hou輸shu出chu為wei低di電dian平ping，此ci時shi繼ji電dian器qi維wei持chi常chang閉bi狀zhuang態tai
，即ji馬ma達da正zheng常chang工gong作zuo。當dang馬ma達da突tu然ran停ting轉zhuan，電dian流liu遠yuan大da於yu正zheng常chang工gong作zuo的de電dian流liu
，此ci時shi的de電dian流liu信xin號hao被beiMRCS感應，產生的交變電壓信號經過兩級放大後，產生一個峰值為1.6～2.4 V的正弦信號，再經過比較器比較，產生一個方波信號，進入單片機，輸出高電平
，驅動繼電器，讓K1和K2閉合並使得K1和K3kailubianshimadaduandian，congerdadaobaohumadadezuoyong。danpianjidezuoyongshiyidanfaxianyoufangboshurujiushuchugaodianping，wufangboshurushishuchudidianping，ciwai，haikeyiduidanpianjibiancheng
，chanshengshidangyanshi，jiushidangmadatingzhuanshi，yanshiyixiaoduanshijiancaishuchugaodianping
，yifangzhimadajiasi。benshiyancaiyongdedanpianjishiATMEL公司的AT89S52，其優點是價格便宜、供貨充足、支持ISP並口編程，使用方便。

結 論
本文實驗用InSb-In共(gong)晶(jing)型(xing)薄(bo)膜(mo)磁(ci)阻(zu)元(yuan)件(jian)，加(jia)上(shang)偏(pian)磁(ci)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)放(fang)置(zhi)於(yu)中(zhong)軸(zhou)線(xian)的(de)導(dao)線(xian)製(zhi)成(cheng)磁(ci)阻(zu)型(xing)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，設(she)計(ji)了(le)一(yi)個(ge)能(neng)使(shi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)有(you)較(jiao)大(da)增(zeng)幅(fu)的(de)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)。實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)
，其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)隨(sui)待(dai)測(ce)交(jiao)流(liu)電(dian)流(liu)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)大(da)，如(ru)果(guo)待(dai)測(ce)電(dian)流(liu)在(zai)50 mA～12 A變化時，輸出電壓0.3～3.5 V

，信xin噪zao比bi滿man足zu使shi用yong要yao求qiu，並bing且qie有you很hen好hao的de線xian性xing關guan係xi。該gai電dian流liu傳chuan感gan器qi已yi用yong於yu馬ma達da監jian控kong方fang麵mian，並bing在zai食shi品pin自zi動dong包bao裝zhuang機ji和he彈dan簧huang機ji上shang獲huo得de了le實shi際ji應ying用yong。