霍爾電流傳感器在通信基站中的應(yīng)用

關(guān)鍵字：開環(huán)霍爾電流傳感器，通信基站

本文介紹了基于開環(huán)霍爾原理，通過標準輸出的HDIE-C系列的開環(huán)電流傳感器用于通信基站電源管理、監(jiān)測的方案，實現(xiàn)了對于某一特定區(qū)域內(nèi)的所有通信基站工作狀態(tài)的監(jiān)測，減少大面積區(qū)域內(nèi)工作人員巡檢的工作量。

1、引言

隨著我國電信事業(yè)的迅速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，需要操作與維護的通信基站種類和數(shù)量大幅度的提高，對通信基站電源的穩(wěn)定性和可靠性也就提出了更高的要求，為提高通信王的整體質(zhì)量、節(jié)約人力資源和能源損耗，我國提出了對通信電源設(shè)備及環(huán)境進行幾種監(jiān)控管理的要求。

針對這一問題，HDIE-C系列電流傳感器通過對通信電源集中監(jiān)測，實現(xiàn)對移動通信基站的實時管理，管理人員在遠端集中控制中心可以對各個通信基站的工作狀態(tài)進行管理，第一時間內(nèi)技術(shù)人員可以對基站進行系統(tǒng)維護。

通信基站 區(qū)域集中監(jiān)控系統(tǒng)

2、開環(huán)霍爾傳感器的工作原理

自1879年美國物理學家Edwin Herbert Hall發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)以來，霍爾技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。隨著元器件工藝技術(shù)的發(fā)展，由霍爾器件應(yīng)用開發(fā)的霍爾電流、電壓傳感器在各行各業(yè)都取得了良好的應(yīng)用。

1）、霍爾效應(yīng)及霍爾器件

霍爾效應(yīng)是霍爾技術(shù)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，當通有小電流的半導體薄片置于磁場中時（如圖1），半導體內(nèi)的載流子受洛倫茲力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使半導體兩側(cè)產(chǎn)生電勢差，該電勢差即為霍爾電壓VH，VH與磁感應(yīng)強度B及控制電流IC成正比，經(jīng)過理論推算有式（1）關(guān)系。

VH=（RH/d）×B×IC（1）

式中：B為磁感應(yīng)強度；

IC為控制電流；

RH為霍爾系數(shù)；

d為半導體厚度。

式（1）中，若保持控制電流IC不變，在一定條件下，可通過測量霍爾電壓推算出磁感應(yīng)強度的大小，由此建立了磁場與電壓信號的聯(lián)系。根據(jù)這一關(guān)系式，人們研制出了用于測量磁場的半導體器件，即霍爾器件。

霍爾效應(yīng)原理

2）、開環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理

霍爾開環(huán)原理 HDIE-C45外形圖

當原邊電流Ip穿過帶有氣隙的聚磁環(huán)，放在氣隙中的霍爾元件會檢測到與電流大小成比例關(guān)系的磁通，并輸出小電壓信號，該電壓信號被放大器放大，即可輸出與原邊電流信號相位相一致的電壓波形，該波形能夠真實的反映原邊電流的大小及變化。

開環(huán)霍爾電流傳感器的應(yīng)用很廣泛，主要是有以下幾個重要特點：

1）、整個量程范圍都有極高的線性度.

2）、集成化程度高，優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性，使變送器免于定期校驗.

3）、準確度高.

4）、結(jié)構(gòu)簡單牢固，抗震性好

5）、過載能力強.

6）、開口、閉口多種尺寸選擇

HDIB-C15外形圖 HDID-C31外形圖

3、開環(huán)霍爾電流傳感器在通信基站中的應(yīng)用方式

為更好的監(jiān)測通信基站內(nèi)的所有設(shè)備工作狀態(tài)，很多采取傳統(tǒng)的互感器監(jiān)測交流、分流器監(jiān)測直流的方式，隨著技術(shù)的更替、需求不斷的增加，對于基站整體的工作狀況做遠程監(jiān)控，電流傳感器在這個條件下相應(yīng)產(chǎn)生，傳統(tǒng)的分流器、互感器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求。

一般在設(shè)計時會采取兩種監(jiān)測方式：

1）、對基站內(nèi)的設(shè)備分別進行監(jiān)測

基站內(nèi)部設(shè)備一般包括換氣設(shè)備、通信電源、電池組、外網(wǎng)配電系統(tǒng)等，分別對每一個設(shè)備的總線輸出端電流進行監(jiān)測，一般會標準信號DC 4-20mA作為輸出，電源可以用基站內(nèi)部的直流電源為供電，DC 12V、DC 15-24V均可，所有傳感器的輸出信號全部接入無線采集模塊當中，做遠端傳輸，在區(qū)域內(nèi)一特定的監(jiān)控中心做整體監(jiān)控，同時區(qū)域內(nèi)的相關(guān)巡檢人員可以通過手機，直接了解每個基站內(nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)，如下：

對于單一設(shè)備監(jiān)測

2）、對于整體總動力線進行監(jiān)測

有很多客戶在設(shè)計改造時考慮監(jiān)控成本，這是會采用監(jiān)測總的外網(wǎng)配電系統(tǒng)，這樣，在成本上會有部分減少一般會標準信號DC 4-20mA作為輸出，電源可以用基站內(nèi)部的直流電源為供電，DC 12V、DC 15-24V均可，所有傳感器的輸出信號全部接入無線采集模塊當中，做遠端傳輸，在區(qū)域內(nèi)一特定的監(jiān)控中心做整體監(jiān)控，同時區(qū)域內(nèi)的相關(guān)巡檢人員可以通過手機，直接了解每個基站內(nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)，如下：

對輸入輸出兩端監(jiān)測

以上兩種方式目前后者居多，在設(shè)計新基站或者需要對現(xiàn)有基站進行改造的時候，選擇電流傳感器需要注意一下幾點：

1）、看現(xiàn)場的設(shè)備是否已經(jīng)安裝好，傳感器有開口的和閉口之分，閉口精度高，開口精度差，在不能斷線的線的情況下需要選擇開口，而且還需要考慮到以后對設(shè)備維護的時候更換傳感器能否斷線；

2）、選擇傳感器的時候要注意使用的環(huán)境、是否有高溫、低溫、高潮濕的環(huán)境，需要對銷售人員說清環(huán)境狀況；

3）、對于監(jiān)測蓄電池組的直流電流傳感器、電壓傳感器選擇時需要注意，是否需要監(jiān)測反向電流電壓，因為蓄電池存在充放電問題；

4）、選擇接近于電纜或者銅牌尺寸的電流傳感器，測量時的效果會更好。

4、 結(jié)束語

伴隨著產(chǎn)品的不斷更新，對于區(qū)域內(nèi)整體監(jiān)控需求的增加，人員成本的降低，互感器等產(chǎn)品已經(jīng)逐漸被傳感器所取代，在高溫、低溫、高潮濕等特殊環(huán)境下，傳感器發(fā)揮這至關(guān)重要的作用，更多詳細信息請咨詢 http://www.www33666.cn.