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B穿過該器件感磁面,則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢VH,霍爾電勢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,而霍爾器件則用來測量這一磁場,因此,使電流的非接觸測量成為可能,通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導(dǎo)體電流的大小,因此,電流傳感器經(jīng)過了霍爾電流傳感器電-磁-電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。
當(dāng)原邊電流IP流過一根長導(dǎo)線時,在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場,這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出,其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP,一般的額定輸出標(biāo)定為4V。
磁平衡式電流傳感器也稱補(bǔ)償式傳感器,即原邊電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償,其補(bǔ)償電流Is精確的反映原邊電流Ip,從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
具體工作過霍爾電流傳感器程為:當(dāng)主回路有一電流通過時,在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上,所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動功率管并使其導(dǎo)通,從而獲得一個補(bǔ)償電流Is,這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場,該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反,因而補(bǔ)償了原來的磁場,使霍爾器件的輸出逐漸減小。
霍爾電流傳感器在測量方式上可以分為兩種,開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器,這兩種類型的傳感器在結(jié)構(gòu)上來說閉環(huán)式傳感器比開環(huán)式多了一個線圈,在精度上閉環(huán)式要優(yōu)于開環(huán)式。
霍爾電流傳感器電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生磁場,霍爾傳感器貼近導(dǎo)體檢測其磁場強(qiáng)度,通過磁場強(qiáng)度計(jì)算電流。
閉環(huán)霍爾電流傳感器性能要優(yōu)于開環(huán)霍爾電流傳感器,可以測量任意波形的電流,主副線圈間絕對電氣隔離,電氣測量范圍寬,響應(yīng)時間短,在交直流測量中均可應(yīng)用。
根據(jù)霍爾電壓與磁場強(qiáng)度的正比例關(guān)系,設(shè)計(jì)裝置,提供恒定的控制電流,那么霍爾電流的大小就只收到磁場強(qiáng)度一個因素的影響,進(jìn)而霍爾電壓的變化可以反應(yīng)磁場強(qiáng)度的變化,而磁場是由相應(yīng)電流產(chǎn)生的,與電流具有明確的聯(lián)動關(guān)系,這就是利用霍爾元件測量電流強(qiáng)度的基本原理。
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