LV25-P电压传感器的应用

LV25-P电压传感器的应用

来源：半导体器件应用网

摘要：空调设备应用广泛、分布范围宽，需要定期对其运行状态进行检测和故障诊断。传统的检测和诊断方式是采用专门的仪器进行测试，工作人员凭经验进行诊断。存在的问题是需要的仪器种类多，价格昂贵，且不能满足便携性的要求;诊断精度差，误判的几率大。

因此开发便携性好、功能强大且可以广泛应用的空间设备自动检测与故障诊断系统是亟需解决的问题。构建空间设备自动检测与故障诊断系统，在多点多通道信号同时测量、自动工况模拟、测试数据的分析、处理和综合三个方面遇到较大的挑战。

TheSolution:

基于PXI总线，以NI公司的PXI-1042Q机箱、PXI-8106控制器、PXI-6123同步采集卡">数据采集卡、PXI-6259数据采集卡、SCXI-1000信号调理机箱、SCXI-1102信号调理卡、SCXI-1581电流激励卡、SCXI-1124电流输出卡为硬件设备，以NI公司的LabVIEW8.5加上数据库工具包为软件开发平台，设计开发一套基于PXI总线的空间设备自动检测与故障诊断系统，用户可根据测试需要，自定义采集(或输出)测试任务，从而实现对电压、电流、温度、压力和湿度等信号的采集与处理。

"空调设备自动检测与故障诊断系统主要是通过虚拟仪器技术对设备运行参数进行监测，给出故障信号及测试数据，通过故障诊断系统推理进行故障诊断，给出故障模式。该系统功能强大，可以实现对多种信号(温度、压力、高电压、大电流)的控制和测量，对测试数据可进行实时和离线分析。"

介绍：

本文基于PXI总线，以NI公司的PXI-1042Q机箱、PXI-8106控制器、PXI-6123同步数据采集卡、PXI-6259数据采集卡、SCXI-1000信号调理机箱、SCXI-1102信号调理卡、SCXI-1581电流激励卡、SCXI-1124电流输出卡为硬件设备，以NI 公司的LabVIEW8.5加上数据库工具包为软件开发平台，设计开发一套基于PX I 总线的空间设备自动检测与故障诊断系统，其包含硬件自检、校准、测试参数阈值设置、通道配置、信号采集、信号输出、数据分析、数据同步存储、数据传输、故障诊断等一系列功能，可实现对电压、电流、温度、压力和湿度等信

号的采集、处理与诊断，为相关人员提供参考。该平台通用性强，携带方便，操作简单，提高了测试人员的工作效率。更重要的是：利用LabVIEW软件，配合NI的硬件产品实现了开发平台的软硬件统一，使得开发更规范化和标准化。系统开发周期短，有效地降低了成本，并且具有良好的可扩展性和可移植性。

正文：

一、系统概述

本系统主要用于对空调设备的关键器件进行自动检测和故障诊断。该系统由自动检测系统和故障诊断系统两个分系统组成。自动检测系统可以进行温度、湿度、制冷剂压力、强电电压/电流、标准电流信号等多个信号的测量和数据采集处理，并将检测结果传输到便携式计算机中;故障诊断系统通过故障诊断系统对自动检测系统传入的数据进行分析，对空调设备所出现的故障进行定位并给出具体的解决方法。

二、系统设计与实现

1.系统硬件设备

本系统主要基于NI公司的信号采集和调理设备搭建硬件平台，它主要由一系列PXI和SCXI板卡组成;同时，为了方便连接传感器，自制了集成接线箱。该系统的工作原理如图1所示，机箱PXI-1042Q和SCXI-1000的电源为市电AC/220V;SCXI-1581对RTD温度传感器提供电流激励;其余传感器分别由集成接线箱中的15V和24V直流电源供电;自动工况模拟由SCXI-1124提供电流输出。对各传感器采集到的物理参数，使用PXI-6123同步采集卡对380V三相交流运行电参数信号进行采样，可获得各相电压与相应电流初始相角相同的数据;使用具有32通道、每一个输入通道都具有信号放大及低通滤波功能的SCXI-1102板卡完成6路24V直流电源运行参数信号、2路压力信号、9路RTD温度信号、1路环境湿度、1路大气压力和5路标准电流信号，共24路电压信号的调理工作;SCXI-1102通过背部接线端将所有信号送到PXI-6251采集卡的第一个通道CH0。PXI-6123和PXI-6251采集到的信号由PXI总线送入PXI-8106控制器进行分析处理。

图1：系统工作原理图

1.1信号采集和调理硬件

信号采集和调理硬件主要由一系列PXI和SCXI板卡组成，其中PXI-6123同步采集卡用于采集三相交流电的电压和电流;PXI-6251数据采集卡用于控制SCXI板卡，同时采集经SCXI-1102调理后的温度、湿度、压力和24V直流电源运行参数。

1.2集成接线箱

集成接线箱将前端的模拟信号和采集/调理设备的各通道对应地连接起来，是自动检测系统的信号连接中枢。它主要实现以下四个功能：

1)更好的电气连接性

前端应用航空插头与传递各测量模块信号的线缆连接，后端是与信号调理/采集设备连接的总线接口，如图3所示。它使信号的输入输出连接快速方便、稳定可靠。

图2集成接线箱外形图

2)连接电缆的一致性

前端的航空插座有4芯、10芯和24芯三种，每根连接电缆无须与传感器一一对应，只要对应的插座相同就可以随意接插，而且无法接插不同的插座，防止了错误连接。由于传感器种类较多、数量较大，使用时前端连接传感器的线缆很纷繁，线缆长度又较大，因此线缆的一致性使得每次使用时不必针对不同的传感器寻找对应的线缆，既保证了连接传感器的方便快捷，又保证了一定的冗余性(在线缆出现故障时，能及时找到替换线缆)。

3)传感器直流供电

运行电参数测量模块的传感器需要直流±15V供电，压力、湿度、大气压力以及标准直流信号测量模块需要直流24V供电，集成接线箱内安放了直流电源，通过线缆给不同的传感器供电。

4)电流信号的转换

由于连接线缆较长，为了增强抗干扰能力，传感器输出信号都选择了4mA～20mA的标准电流信号，电流信号进入集成接线箱后，通过高精度的取样电阻(阻值250Ω和100Ω、精度1‰、功率1/4W)，电阻上的压降供给调理/采集设备进行A/D转换。

1.3信号调理附件

由于数据采集卡PXI-6123的电压输入范围是±10V，而要检测的380V三相供电参数超出PXI-6123的测试范围。我们通过分压的办法将其转化到±10V的范围内。被测电参数(A相N相间电压、B相N相间电压、C相N相间电压、A相电流、B相电流、C相电流)通过电压互感器和电流互感器，将大电压和大电流衰减为采集系统允许值范围内的小信号。所选用的传感器是LEM(莱姆电子)生产的应用霍尔原理闭环补偿的LV25-P/SP2电压传感器和LA55-P/SP50电流传感器。

为便于使用，设计制造了“交流380V三相供电测量盒”，测量盒的结构示意图如图3所示，盒体的左右两侧装配的是用于与被测系统相连接的航空插座，左侧为输入端，连接系统的380V供电电源，测量电缆从电流传感器中心孔穿过后连接到右侧的航空插座(输出端)，再通过线缆连接到被测系统用电设备。衰减后的信号由信号输出接口经线缆传送到集成接线箱，再供数据采集卡采集。