Бесконтактни круг сензора струје помоћу ИЦ-а са Халл-Еффецт-ом

У овом чланку сазнајемо о једноставном бесконтактном колу сензора струје помоћу ИЦ сензора Халл-ефекта.

Зашто сензор ефекта Халл

Када је реч о сензорима струје (Ампери), линеарни уређаји са Халловим ефектом су најбољи и најтачнији.

Ови уређаји могу да осете и мере струју од неколико ампера до више хиљада. Штавише, омогућава мерење споља без потребе за физичким контактом са проводником.

Када струја пролази кроз проводник, обично се ствара магнетно поље слободног простора од око 6,9 Гаусс по амперу.

То подразумева, да би се добио ваљани излаз са уређаја са Халловим ефектом, мора бити конфигурисан у опсегу горњег поља.

За проводнике са малом струјом то значи да уређај треба да буде конфигурисан у посебно дизајнираним аранжманима за повећање домета и сензорских могућности сензора.

Међутим, за проводник који носи велике јачине струје можда неће бити потребан било какав специјални аранжман, а линеарни уређај са Халловим ефектом могао би директно да детектује и мери појачала постављањем унутар празног торроида.

Израчунавање магнетског флукса

Густина магнетног флукса на уређају може се формулисати као:

Б = И / 4 (пи) р, или И = 4 (пи) рБ

где,
Б = јачина поља у Гаусу
И = струја у Амперима
р = удаљеност од центра проводника до постављеног уређаја у инчима.

Може се приметити да ће елемент Халовог ефекта произвести најоптималнији одговор када је постављен окомито на магнетно поље. Разлог томе је смањена генерација косинуса угла у поређењу са угловним пољима на 90 степени.

Безконтактно мерење струје (ниске) помоћу завојнице и уређаја са Халл ефектом

Као што је горе речено, када су укључене ниже струје, мерење кроз завојницу постаје корисно, јер завојница помаже у концентрацији густине флукса и осетљивости.

Појачавање размака између уређаја и калема

Успостављањем ваздушног размака између уређаја и завојнице од 0,060 'постигнута ефективна густина магнетног флукса постаје:

Б = 6,9нИ или н = Б / 6,9И

где је н = број завоја калема.

Као пример, за визуелизацију 400 гауса на 12 ампера, горња формула се може користити као:

н = 400/83 = 5 окретаја

Проводник који носи ниже јачине струје, обично испод 1 гауса, постаје тешко осетљив због присуства инхерентних сметњи које су обично праћене чврстим уређајима и линеарним круговима појачала.

Широкопојасна бука која се емитује на излазу уређаја је обично 400уВ РМС, што резултира грешком од око 32мА, која би могла бити знатно велика.

Да би се правилно идентификовале и измериле мале струје, користи се доленаведени распоред у коме се проводник неколико пута (н) омота око тороидног језгра, дајући следећу једначину:

Б = 6,9 нИ

где је н број завоја

Метода омогућава појачавање магнетних поља слабе струје у довољној мери како би се уређају са Халловим ефектом обезбедили подаци без грешака за накнадну конверзију у волтима.

Безконтактно мерење струје (високе) помоћу тороида и уређаја са Халл ефектом

У случајевима када струја кроз проводник може бити велика (око 100 ампера), уређај за ефекат Хол-а може се директно користити преко тороида са спит-пресеком за мерење дотичних величина.

Као што се може видети на доњој слици, Хол-ефекат се поставља између раздвајања или зазора тороида док проводник који носи струју пролази кроз торроидни прстен.

Магнетно поље генерисано око проводника концентрисано је унутар торроида и детектује га Халлов уређај за потребне конверзије на излазу.

Еквивалентне конверзије извршене помоћу Халловог ефекта могу се директно очитати одговарајућим повезивањем његових водова са дигиталним мултиметром подешеним у опсегу мВ једносмерне струје.

Кабл напајања ИЦ-а са холовим ефектом треба да буде повезан на извор једносмерне струје у складу са његовим спецификацијама.

Учтивост:

аллегромицро.цом/~/медиа/Филес/Тецхницал-Доцументс/ан27702-Линеар-Халл-Еффецт-Сенсор-ИЦс.асхк