Érintés nélküli áramérzékelő áramkör Hall-Effect IC használatával

Ebben a cikkben megismerhetünk egy egyszerű érintés nélküli áramérzékelő áramkört, amely Hall-effektus-érzékelő IC-t használ.

Miért Hall Effect Sensor

Az áram (Amper) érzékelésével kapcsolatban a lineáris Hall-effektusú készülékek a legjobbak és a legpontosabbak.

Ezek az eszközök érzékelik és mérhetik az áramot néhány ampertől sok ezerig. Ezenkívül lehetővé teszi a mérések külsőleg történő elvégzését anélkül, hogy fizikai érintkezésre lenne szükség a vezetővel.

Amikor az áram áthalad egy vezetőn, általában 6,9 gauss / amper szabad tér mágneses mező keletkezik.

Ez azt jelenti, hogy a Hall-effektus eszköz érvényes kimenetének megszerzéséhez a fenti mező tartományában kell konfigurálni.

Alacsony áramú vezetőknél ez azt jelenti, hogy a készüléket a szenzor hatósugarának és érzékelési képességeinek növelése érdekében speciálisan kialakított elrendezésekben kell konfigurálni.

Nagy áramot szállító vezető esetén azonban nincs szükség különösebb elrendezésre, és a lineáris Hall-effektusú készülék képes lenne érzékelni és mérni az ampereket úgy, hogy elhelyezi magát egy réselt torroidban.

A mágneses fluxus kiszámítása

A készülék mágneses fluxusának sűrűsége az alábbiak szerint alakítható ki:

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

hol,
B = térerő Gaus-ban
I = áram amperben
r = távolság a vezető közepétől az elhelyezett eszközig hüvelykben.

Megjegyezhetjük, hogy a Hall-effektusú elem a legoptimálisabb választ adja, ha a mágneses mezőre merőlegesen helyezkedik el. Ennek oka, hogy a szög koszinuszának generációja csökkent, a 90 fokos szögletes mezőkhöz képest.

Az áram érintés nélküli mérése (alacsony) tekercs és Hall-effektus eszközzel

Amint azt fentebb tárgyaltuk, alacsonyabb áramok esetén a tekercsen keresztüli mérése hasznos lesz, mivel a tekercs segít koncentrálni a fluxus sűrűségét és ezáltal az érzékenységet.

Az eszköz és a tekercs közötti rés érvényesítése

Az eszköz és a tekercs közötti 0,060 'légrés kikényszerítésével az elért effektív mágneses fluxus sűrűség a következő lesz:

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

ahol n = a tekercs fordulatainak száma.

Például a 400 gauss 12 amperen történő megjelenítéséhez a fenti képlet használható:

n = 400/83 = 5 fordulat

Az alacsonyabb, jellemzően 1 gauss alatti áramot vezető vezető nehezen érzékelhető az eredendő interferencia jelenléte miatt, amelyet általában szilárdtest-eszközök és lineáris erősítő áramkörök kísérnek.

Az eszköz kimenetén kibocsátott széles sávú zaj tipikusan 400uV RMS, ami körülbelül 32mA hibát eredményez, ami jelentősen nagy lehet.

Az alacsony áramok helyes azonosítása és mérése érdekében az alábbiakban bemutatott elrendezést alkalmazzuk, ahol a vezetőt néhányszor (n) egy toroid magra tekerjük, a következő egyenlet megadásával:

B = 6,9 nI

ahol n a fordulatok száma

A módszer lehetővé teszi az alacsony áramú mágneses mezők elégséges fokozását ahhoz, hogy a Hall-effektusú készülék hibamentes adatot nyújtson az ezt követő voltban történő átalakításhoz.

Az áram érintés nélküli mérése (nagy) Toroid és Hall-effektus eszközzel

Abban az esetben, ha a vezetőn átáramló áram nagy lehet (kb. 100 amper), a Hall-effektusú készüléket közvetlenül a nyárson keresztmetszetű toroidon keresztül lehet használni a kérdéses nagyságok mérésére.

Amint az az alábbi ábrán látható, a Hall-effektust a toroid hasítása vagy rése közé helyezzük, miközben az áramot vezető vezető áthalad a torroid gyűrűn.

A vezető körül keletkező mágneses mező a torroidban koncentrálódik, és a Hall készülék érzékeli a kimeneten szükséges átalakításokat.

A Hall-effektus által elvégzett egyenértékű konverziók közvetlenül leolvashatók, ha megfelelő módon összekötik a vezetékeit egy mV DC tartományban beállított digitális multiméterrel.

A Hall-effektusú IC tápvezetékét a specifikációinak megfelelően DC-forráshoz kell csatlakoztatni.

Udvariasság:

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