Circuitul senzorului de curent fără contact utilizând IC cu efect Hall

În acest articol aflăm despre un circuit senzor simplu de curent fără contact folosind un senzor IC cu efect de hală.

De ce senzor de efect Hall

Când vine vorba de detectarea curentului (amperi), dispozitivele liniare cu efect Hall sunt cele mai bune și mai precise.

Aceste dispozitive pot simți și măsura curentul de la câteva amperi la multe mii. Mai mult, permite efectuarea măsurătorilor în exterior, fără a fi nevoie de un contact fizic cu conductorul.

Când curentul trece printr-un conductor, de obicei se generează un câmp magnetic în spațiu liber de aproximativ 6,9 gauss per amper.

Acest lucru implică, pentru a obține o ieșire validă de pe dispozitivul cu efect Hall, acesta trebuie configurat în intervalul câmpului de mai sus.

Pentru conductoarele cu curenți mici, acest lucru înseamnă că dispozitivul trebuie să fie configurat în interiorul unor aranjamente special concepute pentru a spori gama și capacitățile de detectare ale senzorului.

Cu toate acestea, pentru conductorul care transportă magnitudini mari de curent, este posibil să nu fie necesară o aranjare specială, iar dispozitivul liniar cu efect Hall ar putea fi capabil să detecteze și să măsoare amplificatorii direct prin poziționarea sa într-un torroid decalat.

Calculul fluxului magnetic

Densitatea fluxului magnetic peste dispozitiv poate fi formulată după cum urmează:

B = I / 4 (pi) r, sau I = 4 (pi) rB

Unde,
B = intensitatea câmpului în Gauss
I = curent în Amperi
r = distanța de la centrul conductorului la dispozitivul poziționat în inci.

Se poate observa că un element cu efect Hall va produce cel mai optim răspuns atunci când este poziționat perpendicular pe un câmp magnetic. Motivul fiind, generația redusă de cosinus al unghiului în comparație cu câmpurile unghiulare la 90 de grade.

Măsurarea fără contact a curentului (scăzut) utilizând o bobină și un dispozitiv cu efect Hall

După cum sa discutat mai sus, când sunt implicați curenți mai mici, măsurarea acestuia printr-o bobină devine utilă, deoarece bobina ajută la concentrarea densității fluxului și, prin urmare, a sensibilității.

Aplicarea decalajului de la dispozitiv la bobină

Prin impunerea unui spațiu de aer de la dispozitiv la bobină de 0,060 ', densitatea efectivă a fluxului magnetic realizat devine:

B = 6.9nI sau n = B / 6.9I

unde n = numărul de spire ale bobinei.

De exemplu, pentru vizualizarea a 400 gauss la 12 amperi, formula de mai sus poate fi utilizată ca:

n = 400/83 = 5 spire

Un conductor care transportă magnitudini mai mici de curent, de obicei sub 1 gauss devine dificil de simțit datorită prezenței interferenței inerente însoțite în mod normal de dispozitive în stare solidă și circuite de amplificare liniare.

Zgomotul de bandă largă emis la ieșirea dispozitivului este de obicei 400uV RMS, rezultând o eroare de aproximativ 32mA, care ar putea fi semnificativ mare.

Pentru a identifica și măsura corect curenții mici, este utilizat un aranjament prezentat mai jos, în care conductorul este înfășurat în jurul unui miez toroidal de câteva ori (n), oferind următoarea ecuație:

B = 6,9nI

unde n este numărul de ture

Metoda permite câmpurilor magnetice cu curent redus să fie îmbunătățite suficient pentru a furniza dispozitivului cu efect Hall date fără erori pentru conversia ulterioară în volți.

Măsurarea fără contact a curentului (ridicat) utilizând un dispozitiv Toroid și un efect Hall

În cazurile în care curentul prin conductor poate fi mare (în jur de 100 amperi), un dispozitiv cu efect Hall poate fi utilizat direct printr-un toroid cu secțiune scuipată pentru măsurarea mărimilor în cauză.

După cum se poate vedea în figura de mai jos, efectul Hall este plasat între despărțire sau decalajul toroidului în timp ce conductorul care transportă curentul trece prin inelul toroid.

Câmpul magnetic generat în jurul conductorului este concentrat în torroid și este detectat de dispozitivul Hall pentru conversiile necesare la ieșire.

Conversiile echivalente făcute de efectul Hall pot fi citite direct prin conectarea corespunzătoare a cablurilor sale la un multimetru digital setat la gama DC mV.

Conductorul de alimentare al IC-ului cu efect Hall ar trebui să fie conectat la o sursă de curent continuu conform specificațiilor sale.

Curtoazie:

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