Hall Etkisi IC Kullanan Temassız Akım Sensörü Devresi

Bu yazıda, bir salon etkili sensör IC kullanan basit bir temassız akım sensörü devresi hakkında bilgi ediniyoruz.

Neden Hall Etkisi Sensörü

Akım (Amper) algılama söz konusu olduğunda, lineer Hall etkisi cihazları en iyisi ve en doğrusudur.

Bu cihazlar, akımı birkaç amperden binlerce kişiye kadar algılayabilir ve ölçebilir. Ayrıca iletken ile fiziksel temas gerektirmeden ölçümlerin dışarıdan yapılmasına imkan verir.

Akım bir iletkenden geçtiğinde, tipik olarak amper başına yaklaşık 6,9 gaussluk bir boş alan manyetik alanı üretilir.

Bu, Hall etkisi cihazından geçerli bir çıktı elde etmek için yukarıdaki alan aralığı içinde yapılandırılması gerektiği anlamına gelir.

Düşük akımlara sahip iletkenler için bu, cihazın, sensörün menzilini ve algılama yeteneklerini geliştirmek için özel olarak tasarlanmış düzenlemeler içinde yapılandırılması gerektiği anlamına gelir.

Bununla birlikte, yüksek büyüklükte akım taşıyan iletken için, herhangi bir özel düzenleme gerekli olmayabilir ve doğrusal Hail-etkili cihaz, kendisini boşluklu bir torroid içine konumlandırarak, amperleri doğrudan algılayabilir ve ölçebilir.

Manyetik Akının Hesaplanması

Cihaz üzerindeki manyetik akı yoğunluğu aşağıdaki gibi formüle edilebilir:

B = I / 4 (pi) r veya I = 4 (pi) rB

nerede,
B = Gauss'taki alan gücü
I = Amper cinsinden akım
r = iletkenin merkezinden konumlandırılmış cihaza inç cinsinden mesafe.

Bir Hall etkisi elemanının, bir manyetik alana dik olarak konumlandırıldığında en uygun tepkiyi üreteceği not edilebilir. Bunun nedeni, 90 derecedeki açılı alanlara kıyasla açının kosinüs üretiminin azalmasıdır.

Bobin ve Hall etkisi cihazı kullanarak temassız akım ölçümü (düşük)

Yukarıda tartışıldığı gibi, daha düşük akımlar söz konusu olduğunda, bunun bir bobin aracılığıyla ölçülmesi yararlı hale gelir çünkü bobin, akı yoğunluğunu ve dolayısıyla hassasiyeti konsantre etmeye yardımcı olur.

Cihazdan Bobine Boşluğu Zorlama

0.060 '' lik bir cihazdan bobine hava boşluğu uygulayarak, elde edilen etkili manyetik akı yoğunluğu şu hale gelir:

B = 6.9nI veya n = B / 6.9I

burada n = bobinin dönüş sayısı.

Örnek olarak, 12 amperde 400 gauss görselleştirmek için yukarıdaki formül şu şekilde kullanılabilir:

n = 400/83 = 5 dönüş

Tipik olarak 1 gauss'un altında olan daha düşük büyüklüklerde akım taşıyan bir iletkenin, normalde katı hal cihazları ve doğrusal amplifikatör devreleri ile birlikte gelen doğal parazit varlığından dolayı algılanması zorlaşır.

Cihazın çıkışında yayılan geniş bantlı gürültü tipik olarak 400uV RMS'dir ve yaklaşık 32mA'lık bir hatayla sonuçlanır ve bu önemli ölçüde büyük olabilir.

Düşük akımları doğru bir şekilde tanımlamak ve ölçmek için, aşağıda gösterilen bir düzenleme kullanılır, burada iletkenin toroidal bir çekirdek etrafına birkaç kez (n) sarılması, aşağıdaki denklemi verir:

B = 6,9nI

n dönüş sayısıdır

Yöntem, düşük akımlı manyetik alanların, Hall-etkisi cihazına, daha sonra volt cinsinden dönüşüm için hatasız bir veri sağlamak için yeterince geliştirilmesine izin verir.

Toroid ve Hall etkisi cihazı kullanarak akımın (yüksek) temassız ölçümü

İletkenden geçen akımın yüksek olabileceği durumlarda (yaklaşık 100 amper), söz konusu büyüklükleri ölçmek için bir Hall-etkisi cihazı doğrudan bir tükürük kesitli toroid aracılığıyla kullanılabilir.

Aşağıdaki şekilde görülebileceği gibi, Hall etkisi, akımı taşıyan iletken torroid halkasından geçerken toroidin yarık veya boşluğu arasına yerleştirilir.

İletken çevresinde üretilen manyetik alan torroid içerisinde yoğunlaşır ve çıkışta gerekli dönüşümler için Hall cihazı tarafından tespit edilir.

Hall etkisi tarafından yapılan eşdeğer dönüştürmeler, uçlarını mV DC aralığında ayarlanmış bir dijital multimetreye uygun şekilde bağlayarak doğrudan okunabilir.

Hall-effect IC'nin besleme kablosu, spesifikasyonlarına göre bir DC kaynağına bağlanmalıdır.

Nezaket:

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