霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理,根據(jù)霍爾效應(yīng)原理,從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic,并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng),那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向(即霍爾輸出端之間),將產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)VH,稱其為霍爾電勢(shì),其大小正比于控制電流I。
1、霍爾電流傳感器的基本原理
霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC,當(dāng)有一磁場(chǎng)B穿過(guò)該器件感磁面,則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì)VH。
霍爾電勢(shì)VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比,即:VH=KHICBsinΘ
霍爾電流傳感器是按照霍爾效應(yīng)原理制成,對(duì)安培定律加以應(yīng)用,即在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng),而霍爾器件則用來(lái)測(cè)量這一磁場(chǎng)。因此,使電流的非接觸測(cè)量成為可能。
2、霍爾電流傳感器的檢測(cè)原理
由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關(guān)系,因此霍爾器件輸出的電壓訊號(hào)U0可以間接反映出被測(cè)電流I1的大小,即:I1∝B1∝U0
我們把U0定標(biāo)為當(dāng)被測(cè)電流I1為額定值時(shí),U0等于50mV或100mV。這就制成霍爾直接檢測(cè)(無(wú)放大)電流傳感器。
3、霍爾電流傳感器的補(bǔ)償原理
原邊主回路有一被測(cè)電流I1,將產(chǎn)生磁通Φ1,被副邊補(bǔ)償線圈通過(guò)的電流I2所產(chǎn)生的磁通Φ2進(jìn)行補(bǔ)償后保持磁平衡狀態(tài),霍爾器件則始終處于檢測(cè)零磁通的作用。所以稱為霍爾磁補(bǔ)償電流傳感器。這種先進(jìn)的原理模式優(yōu)于直檢原理模式,突出的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快和測(cè)量精度高,特別適用于弱小電流的檢測(cè)。
知道:Φ1=Φ2,I1N1=I2N2,I2=NI/N2·I1
當(dāng)補(bǔ)償電流I2流過(guò)測(cè)量電阻RM時(shí),在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓。做為傳感器測(cè)量電壓U0即:U0=I2RM
按照霍爾磁補(bǔ)償原理制成了額定輸入從~系列規(guī)格的電流傳感器。
由于磁補(bǔ)償式電流傳感器必須在磁環(huán)上繞成千上萬(wàn)匝的補(bǔ)償線圈,因而成本增加;其次,工作電流消耗也相應(yīng)增加;但它卻具有直檢式不可比擬的較高精度和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
審核編輯 黃宇
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霍爾電流傳感器
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