Beskontaktni krug osjetnika struje pomoću IC-a s Hall-Effect-om

U ovom članku doznajemo o jednostavnom beskontaktnom krugu osjetnika struje pomoću IC senzora Hall-efekta.

Zašto Hall Effect senzor

Što se tiče osjetnika struje (pojačala), linearni uređaji s Hallovim efektom su najbolji i najtočniji.

Ovi uređaji mogu osjetiti i izmjeriti struju od nekoliko pojačala do više tisuća. Štoviše, omogućuje mjerenje izvana, bez fizičkog kontakta s vodičem.

Kad struja prolazi kroz vodič, obično se stvara magnetsko polje slobodnog prostora od oko 6,9 Gaussa po amperu.

To podrazumijeva, da bi se dobio valjani izlaz s uređaja s Hallovim efektom, treba ga konfigurirati u rasponu gornjeg polja.

Za vodiče s malom strujom to znači da uređaj treba biti konfiguriran u posebno dizajniranim aranžmanima za povećanje dometa i senzorskih mogućnosti senzora.

Međutim, za provodnik koji nosi velike jačine struje možda neće biti potreban nikakav poseban raspored, a linearni uređaj s Hallovim efektom mogao bi biti sposoban osjetiti i izmjeriti pojačala izravno postavljanjem unutar razmaknutog torroida.

Proračun magnetskog fluksa

Gustoća magnetskog toka na uređaju može se formulirati na sljedeći način:

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

gdje,
B = jačina polja u Gaussu
I = struja u Amperima
r = udaljenost od središta vodiča do postavljenog uređaja u inčima.

Može se primijetiti da će element Hallovog efekta proizvesti najoptimalniji odgovor kada je postavljen okomito na magnetsko polje. Razlog tome je smanjena generacija kosinusa kuta u usporedbi s kutnim poljima na 90 stupnjeva.

Beskontaktno mjerenje struje (niska) pomoću zavojnice i uređaja s Hall-efektom

Kao što je gore spomenuto, kada su uključene niže struje, mjerenje kroz zavojnicu postaje korisno, jer zavojnica pomaže koncentriranju gustoće protoka, a time i osjetljivosti.

Pojačanje razmaka između uređaja i zavojnica

Postavljanjem zračnog razmaka između uređaja i zavojnice od 0,060 'postignuta efektivna gustoća magnetskog toka postaje:

B = 6,9nI ili n = B / 6,9I

gdje je n = broj zavoja zavojnice.

Kao primjer, za vizualizaciju 400 gausa na 12 ampera, gornja formula može se koristiti kao:

n = 400/83 = 5 zavoja

Provodnik koji nosi niže jakosti struje, tipično ispod 1 gausa, postaje teško osjetljiv zbog prisutnosti inherentnih smetnji koje su obično popraćene sa polutovnim uređajima i linearnim krugovima pojačala.

Širokopojasna buka koja se emitira na izlazu uređaja obično je 400uV RMS, što rezultira pogreškom od oko 32mA, koja bi mogla biti znatno velika.

Da bi se pravilno identificirale i izmjerile male struje, koristi se dolje prikazani raspored u kojem se vodič nekoliko puta (n) omota oko toroidne jezgre, dajući sljedeću jednadžbu:

B = 6,9 nI

gdje je n broj zavoja

Metoda omogućuje pojačavanje magnetskih polja slabe struje u dovoljnoj mjeri za pružanje uređaja s Hallovim efektom podataka bez pogrešaka za naknadnu pretvorbu u voltima.

Beskontaktno mjerenje struje (visoke) pomoću toroida i uređaja s Hall efektom

U slučajevima kada struja kroz vodič može biti velika (oko 100 ampera), uređaj za Hallov efekt može se izravno koristiti preko toroida sa presjekom za mjerenje dotičnih veličina.

Kao što se može vidjeti na donjoj slici, Hall-ov se efekt postavlja između razdvajanja ili zazora toroida dok vodič koji nosi struju prolazi kroz torroidni prsten.

Magnetsko polje generirano oko vodiča koncentrirano je unutar torroida i Hall-ov uređaj ga otkriva za potrebne pretvorbe na izlazu.

Ekvivalentne pretvorbe izvršene Hall-efektom mogu se izravno očitati odgovarajućim povezivanjem njegovih vodova s ​​digitalnim multimetrom postavljenim na mV DC rasponu.

Opskrbni kabel IC-a s Hallovim efektom trebao bi biti povezan na izvor istosmjerne struje prema njegovim specifikacijama.

Ljubaznost:

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