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場(chǎng)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，與磁場(chǎng)強(qiáng)度B的乘積，即有式中：K為霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定，I，為控制電流，B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，VH為霍爾電勢(shì)。
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，通過(guò)測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)量載流導(dǎo)體電流的大小，因此，電流傳感器經(jīng)過(guò)了電－磁－電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。
當(dāng)原邊電流IP流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過(guò)磁環(huán)氣隙爾元件進(jìn)行測(cè)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。
霍爾電流傳感器是依據(jù)霍爾效應(yīng)原理，除了霍爾效應(yīng)原理之外，還有磁通門技術(shù)和磁阻技術(shù)來(lái)測(cè)量電流，磁通門技術(shù)從原理上測(cè)量精度高于霍爾效應(yīng)原理，通常用作測(cè)量?jī)x器的開(kāi)發(fā)，如高精度的實(shí)驗(yàn)室用電流傳感器。
霍爾電流傳感器在測(cè)量方式上可以分為兩種，開(kāi)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(lái)說(shuō)閉環(huán)式傳感器比開(kāi)環(huán)式多了一個(gè)線圈，在精度上閉環(huán)式要優(yōu)于開(kāi)環(huán)式。
開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器由鐵芯，霍爾芯片，運(yùn)放等關(guān)鍵元器件構(gòu)成，當(dāng)電流穿過(guò)鐵芯時(shí)會(huì)在鐵芯上感應(yīng)出磁場(chǎng)，鐵芯將磁場(chǎng)聚集于豁口處被霍爾元器件感應(yīng)到，從而感應(yīng)出相應(yīng)的電壓，該電壓被運(yùn)放處理后輸出，運(yùn)放所輸出的電壓信號(hào)和原邊電流滿足一定的線性關(guān)系，從而將被測(cè)電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單片機(jī)采樣該電壓信號(hào)就可計(jì)算出被測(cè)電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量電流的作用，開(kāi)環(huán)式霍爾電流傳感器又叫直測(cè)式。
閉環(huán)霍爾電流傳感器工作原理與開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器相比，閉環(huán)霍爾電流傳感器多了一個(gè)補(bǔ)償線圈，該線圈纏繞在鐵芯上。 |
