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霍尔电流传感器的测量原理是什么

发布时间:2022-01-12 浏览:62次

霍尔电流传感器是依据霍尔效应原理,除了霍尔效应原理之外,还有磁通门技术和磁阻技术来测量电流,磁通门技术从原理上测量精度高于霍尔效应原理,通常用作测量仪器的开发,如高精度的实验室用电流传感器。这里主要介绍依据霍尔效应原理的电流传感器。

霍尔电流传感器分类

霍尔电流传感器在测量方式上可以分为两种,开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。这两种类型的传感器在结构上来说闭环式传感器比开环式多了一个线圈,在精度上闭环式要优于开环式。

开环式霍尔电流传感器测量原理

开环式霍尔电流传感器由铁芯、霍尔芯片、运放等关键元器件构成。当电流穿过铁芯时会在铁芯上感应出磁场,铁芯将磁场聚集于豁口处被霍尔元器件感应到,从而感应出相应的电压,该电压被运放处理后输出,运放所输出的电压信号和原边电流满足一定的线性关系,从而将被测电流信号转化为电压信号,单片机采样该电压信号就可计算出被测电流的大小,从而实现测量电流的作用。开环式霍尔电流传感器又叫直测式。由于体积受限,许多芯片级的霍尔电流芯片都是用开环测量原理,如ACS712、ACS758等。

闭环霍尔电流传感器工作原理

与开环霍尔电流传感器相比,闭环霍尔电流传感器多了一个补偿线圈,该线圈缠绕在铁芯上。当电流传感器通过铁芯时,铁芯感应出磁场,霍尔元器件将磁场转化成电压,该电压被运放处理后驱动电路产生一个补偿电流,该补偿电流流过线圈产生一个磁场,该磁场与原边电流产生的磁场大小相等方向相反,从而抵消原边磁场,处于磁平衡状态。所以该补偿电流就是原边电流缩放后的,缩放比例与补偿线圈的圈数呈线性关系。闭环式霍尔电流传感器又叫间接测量法。

霍尔电流关键元器件-霍尔元器件

在霍尔电流传感器中,霍尔元器件是关键元器件,其性能影响着产品的性能。霍尔元器件的作用是将一定范围内的磁通量转化成电压信号。如下图所示,霍尔元器件将50mT内的磁通密度转化成电压信号。所以选用该芯片时,一定不要让铁芯产生的磁通密度超过50mT。

霍尔电流关键元器件-铁芯

霍尔电流传感器是由结构和电路紧密配合的一个产品,这其中,霍尔元器件的高度、位置,铁芯的材料、长度、横截面积都决定着产品的性能。在设计产品时,一定要注意严格根据测量范围计算铁芯的磁路长度、铁芯的横截面积、磁隙间距以及霍尔芯片的高度。当然这部分的计算是设计霍尔电流传感器中最核心的部分。

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