Kontaktivaba vooluanduri vooluring, kasutades Hall-Effect IC-d

Selles artiklis õpime lihtsa kontaktivaba vooluanduri vooluahela kohta, kasutades halli efekti anduri IC.

Miks Halli efektiandur

Voolu (amprite) tajumise osas on lineaarsed Hall-efekti seadmed kõige paremad ja täpsemad.

Need seadmed suudavad voolu tajuda ja mõõta otse mõnest amprist tuhandeni. Veelgi enam, see võimaldab mõõtmisi teha väliselt, ilma et oleks vaja füüsilist kontakti juhiga.

Kui vool läbib juhti, tekib tavaliselt vaba ruumi magnetväli umbes 6,9 gaussi ampri kohta.

See tähendab, et Hall-efekti seadmest kehtiva väljundi saamiseks tuleb see seadistada ülaltoodud välja vahemikku.

Madala vooluga juhtmete puhul tuleb seadet konfigureerida spetsiaalselt selleks ette nähtud seadmete abil, et suurendada anduri kaugust ja sensori võimekust.

Suure voolutugevusega juhi jaoks ei pruugi aga eriline korraldus olla vajalik ja lineaarne Hall-efekti seade oleks võimeline ampreid otseselt tajuma ja mõõtma, asetades end lünklikusse torroidi.

Magnetvoo arvutamine

Seadme magnetvoo tiheduse võib formuleerida järgmiselt:

B = I / 4 (pi) r või I = 4 (pi) rB

kus
B = väljatugevus Gausides
I = vool amprites
r = kaugus juhi keskmest paigutatud seadmeni tollides.

Võib märkida, et Halli efektiga element annab optimaalseima reaktsiooni, kui see on magnetväljaga risti. Põhjuseks on nurga koosinuse genereerimise vähenemine võrreldes 90-kraadiste nurkadega väljadega.

Voolu kontaktivaba mõõtmine (madal), kasutades spiraali ja Hall-efekti seadet

Nagu eespool arutletud, on madalama voolu korral kasulik selle mõõtmine mähise kaudu, kuna mähis aitab kontsentreerida voo tihedust ja seega ka tundlikkust.

Seadme ja mähise vahelise lõhe täitmine

Seadme-pooli õhupilu 0,060 'jõuga saab saavutatud efektiivseks magnetvoo tiheduseks:

B = 6,9nI või n = B / 6,9I

kus n = mähise pöörete arv.

Näiteks võib ülaltoodud valemit kasutada 400 gaussi visualiseerimiseks 12 ampris:

n = 400/83 = 5 pööret

Madalama voolutugevusega, tavaliselt alla 1 gaususe kandvat juhti on raske tajuda tänu sisemistele häiretele, mis tavaliselt kaasnevad tahkis-seadmete ja lineaarvõimendi ahelatega.

Seadme väljundis tekitatud lairiba müra on tavaliselt 400 uV RMS, mille tulemuseks on umbes 32mA viga, mis võib olla märkimisväärselt suur.

Madalate voolude õigeks tuvastamiseks ja mõõtmiseks kasutatakse allpool näidatud seadet, kus juht mähitakse toroidse südamiku ümber mitu korda (n), andes järgmise võrrandi:

B = 6,9 nI

kus n on pöörete arv

See meetod võimaldab nõrga voolu magnetvälju piisavalt võimendada, et anda Hall-efekti seadmele veatud andmed järgnevaks voltides teisendamiseks.

Voolu kontaktivaba mõõtmine (kõrge) Toroidi ja Halli efekti abil

Juhtudel, kui juhi läbiv vool võib olla suur (umbes 100 amprit), võib Halli-efekti seadet kasutada otse torujuhtme toroidi kaudu kõnealuste suuruste mõõtmiseks.

Nagu allpool toodud jooniselt näha, asetatakse Hall-efekt toroidi lõhenemise või tühiku vahele, samal ajal kui voolu kandev juht läbib torroidirõngast.

Juhi ümber tekkiv magnetväli on koondunud torroidi ja Halli seade tuvastab selle väljundis vajalike teisenduste jaoks.

Halli efekti tehtud samaväärseid teisendusi saab otse lugeda, ühendades juhtmed asjakohaselt digitaalse multimeetriga, mis on seatud mV alalisvoolu vahemikku.

Hall-efekti IC toitekaabel peaks olema ühendatud alalisvooluallikaga vastavalt selle spetsifikatsioonidele.

Viisakus:

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