Beröringsfri strömkrets med Hall-Effect IC

I den här artikeln lär vi oss om en enkel kontaktfri strömgivarkrets med hjälp av en hall-effekt-sensor IC.

Varför Hall Effect Sensor

När det gäller att känna av ström (förstärkare) är linjära Hall-effect-enheter de bästa och mest exakta.

Dessa enheter kan känna och mäta strömmen från några ampere till många tusen. Dessutom gör det att mätningarna kan göras externt utan att det krävs en fysisk kontakt med ledaren.

När ström passerar genom en ledare genereras vanligtvis ett fritt utrymme magnetfält på cirka 6,9 gauss per ampere.

Detta innebär att för att få en giltig utdata från Hall-effekt-enheten måste den konfigureras inom området för ovanstående fält.

För ledare med låga strömmar betyder det att enheten måste konfigureras i specialdesignade arrangemang för att förbättra räckvidden och sensorns avkänningsfunktioner.

Emellertid för ledare som bär höga strömstorlekar, kan eventuellt inget speciellt arrangemang krävas och den linjära Hall-effektanordningen skulle kunna avkänna och mäta förstärkarna direkt genom att placera sig själv i en gappad torroid.

Beräkning av magnetiskt flöde

Den magnetiska flödestätheten över anordningen kan formuleras enligt:

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

var,
B = fältstyrka i Gauss
I = ström i Amperes
r = avstånd från ledarens centrum till den placerade anordningen i tum.

Det kan noteras att ett Hall-effektelement ger det mest optimala svaret när det är placerat vinkelrätt mot ett magnetfält. Anledningen är, minskad generering av vinkeln jämfört med vinklade fält vid 90 grader.

Beröringsfri mätning av ström (låg) med hjälp av en spole och en Hall-effektanordning

Som diskuterats ovan, när lägre strömmar är involverade blir mätning genom en spole användbar eftersom spolen hjälper till att koncentrera flödestätheten och därmed känsligheten.

Genomförande av enhet-till-spole-gap

Genom att genomdriva en luftspalt mellan anordning och spole på 0,060 'blir den effektiva magnetiska flödestätheten som uppnås:

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

där n = antal varv av spolen.

För att exempelvis visualisera 400 gauss vid 12 ampere kan ovanstående formel användas som:

n = 400/83 = 5 varv

En ledare som har lägre strömstorlekar, vanligtvis under 1 gauss, blir svår att avkänna på grund av närvaron av inneboende störningar som normalt åtföljs av halvledarenheter och linjära förstärkarkretsar.

Bredbandsbruset som emitteras vid enhetens utgång är typiskt 400uV RMS, vilket resulterar i ett fel på cirka 32mA, som kan vara betydligt stort.

För att identifiera och mäta låga strömmar korrekt används ett arrangemang som visas nedan, varvid ledaren lindas runt en toroidkärna ett fåtal gånger (n), vilket ger följande ekvation:

B = 6,9 nI

där n är antalet varv

Metoden tillåter magnetiska fält med låg ström att förbättras tillräckligt för att ge Hall-effektanordningen felfria data för den efterföljande omvandlingen i volt.

Beröringsfri mätning av ström (hög) med hjälp av en Toroid och en Hall-effektanordning

I de fall då strömmen genom ledaren kan vara hög (cirka 100 ampere) kan en Hall-effektanordning användas direkt via en spittsektionstoroid för att mäta storleken i fråga.

Som framgår av figuren nedan är Hall-effekten placerad mellan splittringen eller toroidens mellanrum medan ledaren som bär strömmen passerar genom torroidringen.

Magnetfältet som alstras runt ledaren koncentreras i torroid och detekteras av Hall-enheten för de nödvändiga omvandlingarna vid utgången.

De motsvarande omvandlingarna som görs av Hall-effekten kan läsas direkt genom att ansluta dess ledningar på rätt sätt till en digital multimeteruppsättning vid mV DC-intervall.

Försörjningskabeln för Hall-effect IC bör anslutas till en likströmskälla enligt specifikationerna.

Artighet:

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