Безконтактна верига на сензора за ток, използваща IC с ефект на Хол

Безконтактна верига на сензора за ток, използваща IC с ефект на Хол

В тази статия научаваме за обикновена безконтактна верига на токовия сензор, използваща IC сензор за ефект на Хол.



Защо сензор за ефект на Хол

Що се отнася до чувствителния ток (ампера), линейните устройства с ефект на Хол са най-добрите и най-точните.

Тези устройства могат да усещат и измерват тока точно от няколко ампера до много хиляди. Освен това позволява измерванията да се извършват външно, без да е необходим физически контакт с проводника.





Когато токът преминава през проводник, обикновено се генерира магнитно поле в свободно пространство от около 6,9 гауса на ампер.

Това предполага, че за да се получи валиден изход от устройството с ефект на Хол, той трябва да бъде конфигуриран в обхвата на горното поле.



За проводници с ниски токове това означава, че устройството трябва да бъде конфигурирано в специално проектирани устройства за подобряване на обхвата и чувствителните възможности на сензора.

Въпреки това, за проводник, носещ големи амплитуди на ток, може да не се изисква някакво специално устройство и линейното устройство с ефект на Хол би могло да наблюдава и измерва усилвателите директно, като се позиционира в затворения тороид.

Изчисляване на магнитния поток

Плътността на магнитния поток върху устройството може да бъде формулирана по следния начин:

B = I / 4 (pi) r, или I = 4 (pi) rB

където,
B = сила на полето в Гаус
I = ток в ампери
r = разстояние от центъра на проводника до позиционираното устройство в инчове.

Може да се отбележи, че елемент с ефект на Хол ще предизвика най-оптималната реакция, когато е разположен перпендикулярно на магнитно поле. Причината е, намалено генериране на косинус от ъгъла в сравнение с ъглови полета при 90 градуса.

Безконтактно измерване на тока (ниско) с помощта на бобина и устройство с ефект на Хол

Както беше обсъдено по-горе, когато са включени по-ниски токове, измерването му през намотка става полезно, тъй като намотката помага да се концентрира плътността на потока и следователно чувствителността.

Прилагане на пролука между устройства и намотки

Чрез налагане на въздушна междина от устройство към бобина от 0,060 'постигнатата ефективна плътност на магнитния поток става:

B = 6.9nI или n = B / 6.9I

където n = брой завъртания на намотката.

Като пример, за визуализиране на 400 гауса при 12 ампера, горната формула може да се използва като:

n = 400/83 = 5 завъртания

Проводник, носещ по-ниски величини на тока, обикновено под 1 гаус, става трудно да се усети поради наличието на присъщи смущения, обикновено придружени от полупроводникови устройства и линейни усилвателни вериги.

Широколентовият шум, излъчван на изхода на устройството, обикновено е 400uV RMS, което води до грешка от около 32mA, която може да бъде значително голяма.

За да се идентифицират и измерват правилно ниските токове, се използва схема, показана по-долу, при която проводникът е увит около тороидална сърцевина няколко пъти (n), давайки следното уравнение:

B = 6.9nI

където n е броят на завъртанията

Методът позволява магнитните полета с нисък ток да бъдат подобрени достатъчно, за да предоставят на устройството с ефект на Хол данни без грешки за последващо преобразуване във волта.

Безконтактно измерване на тока (високо) с помощта на тороид и устройство с ефект на Хол

В случаите, когато токът през проводника може да бъде висок (около 100 ампера), устройство с ефект на Хол може да бъде използвано директно чрез тороид с разделителна шина за измерване на въпросните величини.

Както може да се види на фигурата по-долу, ефектът на Хол се поставя между разделянето или процепа на тороида, докато проводникът, носещ тока, преминава през тороидния пръстен.

Генерираното около проводника магнитно поле се концентрира в торроида и се открива от устройството на Хол за необходимите преобразувания на изхода.

Еквивалентните преобразувания, направени от ефекта на Хол, могат да бъдат прочетени директно чрез подходящо свързване на неговите изводи към цифров мултицет, зададен в обхват DC постоянен ток.

Захранващият проводник на IC с ефект на Хол трябва да бъде свързан към източник на постоянен ток според неговите спецификации.

Учтивост:

allegromicro.com/~/media/Files/Technical-Documents/an27702-Linear-Hall-Effect-Sensor-ICs.ashx




Предишен: Транзистор с високо напрежение MJ11021 (PNP) MJ11022 (NPN) Информационен лист - Допълнителна двойка Напред: 48V схема на зарядно за слънчева батерия с високо / ниско изключване