מעגל חיישן זרם ללא מגע באמצעות IC עם אפקט הול

במאמר זה אנו למדים על מעגל חיישנים זרם פשוט ללא מגע באמצעות חיישן אפקט הול.

מדוע חיישן אפקט הול

כשמדובר בחישה הנוכחית (מגברים) מכשירי אפקט הול לינאריים הם הטובים והמדויקים ביותר.

מכשירים אלה יכולים לחוש ולמדוד את הזרם ממש מכמה אמפר לאלפים רבים. יתרה מכך, היא מאפשרת לבצע את המדידות חיצונית מבלי לחייב מגע פיזי עם המוליך.

כאשר הזרם עובר דרך מוליך, בדרך כלל נוצר שדה מגנטי בעל שטח חופשי של כ- 6.9 גאוס לאמפר.

זה מרמז, על מנת לקבל פלט חוקי ממכשיר האפקט הול יש להגדיר אותו בטווח השדה הנ'ל.

עבור מוליכים עם זרמים נמוכים פירוש הדבר כי יש להגדיר את המכשיר בתוך סידורים שתוכננו במיוחד לשיפור הטווח ויכולות החישה של החיישן.

עם זאת עבור מוליך הנושא עוצמות זרם גבוהות, ייתכן שלא יהיה צורך בכל סידור מיוחד ומכשיר האפקט האל-ליניארי יוכל לחוש ולמדוד את המגברים ישירות על ידי מיקומו בתוך טורואיד חלול.

חישוב שטף מגנטי

צפיפות השטף המגנטי מעל המכשיר עשויה להיות מנוסחת תחת:

B = I / 4 (pi) r, או I = 4 (pi) rB

איפה,
B = חוזק שדה בגאוס
אני = זרם באמפרס
r = מרחק ממרכז המוליך למכשיר הממוקם באינץ '.

ניתן לציין כי אלמנט אפקט הול יפיק את התגובה האופטימלית ביותר כאשר הוא ממוקם בניצב לשדה מגנטי. הסיבה לכך היא ייצור מופחת של קוסינוס של הזווית לעומת שדות זוויתיים ב 90 מעלות.

מדידה ללא מגע של זרם (נמוך) באמצעות סליל ומכשיר עם אפקט הול

כפי שנדון לעיל, כאשר מעורבים זרמים נמוכים יותר מדידתו דרך סליל הופכת להיות שימושית מכיוון שהסליל עוזר לרכז את צפיפות השטף ומכאן הרגישות.

אכיפת פער מכשיר לסליל

על ידי אכיפת פער אוויר ממכשיר לסליל של 0.060 'צפיפות השטף המגנטי היעיל שהושגה הופכת להיות:

B = 6.9nI או n = B / 6.9I

כאשר n = מספר סיבובי סליל.

לדוגמא, להדמיית 400 גאוס ב 12 אמפר, הנוסחה שלעיל יכולה לשמש כ:

n = 400/83 = 5 סיבובים

מוליך הנושא עוצמות נמוכות יותר של זרם, בדרך כלל מתחת לגאוס 1, הופך להיות קשה לחישה עקב נוכחות של הפרעות מובנות הנלוות בדרך כלל עם התקני מצב מוצק ומעגלי מגבר ליניארי.

רעש הפס הרחב שנפלט בפלט המכשיר הוא בדרך כלל 400uV RMS, וכתוצאה מכך שגיאה של כ 32mA, שיכולה להיות גדולה משמעותית.

על מנת לזהות ולמדוד נכון זרמים נמוכים, נעשה שימוש בסידור המוצג להלן, בו המוליך נכרך סביב ליבה טורואידית מספר פעמים מספר (n), ומספק את המשוואה הבאה:

B = 6.9nI

כאשר n הוא מספר הסיבובים

השיטה מאפשרת לשפר שדות מגנטיים בעלי זרם נמוך מספיק כדי לספק למכשיר האפקט הול נתונים נטולי שגיאות להמרה הבאה בוולט.

מדידה ללא מגע של זרם (גבוה) באמצעות טורואיד ומכשיר אפקט הול

במקרים בהם הזרם דרך המוליך עשוי להיות גבוה (סביב 100 אמפר), ניתן להשתמש ישירות במכשיר האפקט הול באמצעות טורואיד של קטע לירוק למדידת הגודל המדובר.

כפי שניתן לראות באיור שלהלן, אפקט ההול ממוקם בין הפיצול או הפער של הטורואיד בזמן שהמוליך הנושא את הזרם עובר דרך טבעת הטורוריד.

השדה המגנטי שנוצר סביב המוליך מרוכז בתוך הטורורואיד ומתגלה על ידי מכשיר ה- Hall לצורך ההמרות הנדרשות בפלט.

ניתן לקרוא ישירות את ההמרות המקבילות שנעשו על ידי האפקט הול על ידי חיבור הוביל שלה כראוי למולטימטר דיגיטלי שנקבע בטווח mV DC.

יש לחבר את מוליך האספקה ​​של IC ה- Hall-effect למקור DC לפי המפרט שלו.

דרך ארץ:

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