En aquest article aprenem sobre un circuit senzill de sensor de corrent sense contacte mitjançant una IC del sensor d’efecte hall.
Per què el sensor d’efecte Hall
Quan es tracta de detectar corrents (amplificadors), els dispositius d’efecte Hall lineals són els millors i els més precisos.
Aquests dispositius poden detectar i mesurar el corrent des d'alguns amplificadors fins a molts milers. A més, permet fer les mesures externament sense necessitat de cap contacte físic amb el conductor.
Quan el corrent travessa un conductor, normalment es genera un camp magnètic d’espai lliure d’uns 6,9 gauss per amper.
Això implica que, per obtenir una sortida vàlida del dispositiu d'efecte Hall, s'ha de configurar dins de l'interval del camp anterior.
Per als conductors amb baixes corrents, això significa que el dispositiu ha de configurar-se dins de dispositius especialment dissenyats per millorar el rang i les capacitats de detecció del sensor.
Tanmateix, per als conductors que portin grans intensitats de corrent, és possible que no sigui necessària cap disposició especial i el dispositiu d'efecte Hall lineal seria capaç de detectar i mesurar els amplificadors directament posicionant-se dins d'un tòrrid obert.
Càlcul del flux magnètic
La densitat de flux magnètic sobre el dispositiu es pot formular de la manera següent:
B = I / 4 (pi) r, o I = 4 (pi) rB
on,
B = intensitat del camp a Gauss
I = actual a Amperes
r = distància del centre del conductor al dispositiu posicionat en polzades.
Es pot observar que un element d'efecte Hall produirà la resposta més òptima quan es posiciona perpendicularment a un camp magnètic. La raó és que es redueix la generació de cosinus de l'angle en comparació amb els camps angulars a 90 graus.
Mesura de corrent sense contacte (baixa) mitjançant una bobina i un dispositiu d’efecte Hall
Com s'ha comentat anteriorment, quan es tracta de corrents més baixos, la seva mesura a través d'una bobina es fa útil ja que la bobina ajuda a concentrar la densitat de flux i, per tant, la sensibilitat.
Aplicar la bretxa del dispositiu a la bobina
En aplicar un buit d’aire entre dispositiu i bobina de 0,060 ', la densitat de flux magnètic efectiu aconseguida es converteix en:
B = 6,9nI o n = B / 6,9I
on n = nombre de voltes de la bobina.
Com a exemple, per visualitzar 400 gauss a 12 amperes, la fórmula anterior es pot utilitzar com:
n = 400/83 = 5 voltes
Un conductor que transporta magnituds de corrent més baixes, normalment inferior a 1 gauss, es fa difícil de detectar a causa de la presència d’interferències inherents normalment acompanyades de dispositius d’estat sòlid i circuits amplificadors lineals.
El soroll de banda ampla emès a la sortida del dispositiu sol ser de 400 uV RMS, cosa que provoca un error d'aproximadament 32 mA, que podria ser significativament gran.
Per identificar i mesurar correctament els baixos corrents, s’utilitza una disposició que es mostra a continuació, en què el conductor s’embolica al voltant d’un nucli toroidal diverses vegades (n), donant la següent equació:
B = 6,9nI
on n és el nombre de voltes
El mètode permet millorar els camps magnètics de baix corrent suficientment per proporcionar al dispositiu d’efecte Hall dades sense errors per a la conversió posterior en volts.
Mesura sense corrent de corrent (alta) mitjançant un dispositiu Toroid i un efecte Hall
En els casos en què el corrent a través del conductor pugui ser elevat (al voltant de 100 amperes), es pot utilitzar directament un dispositiu d’efecte Hall mitjançant un toroide de secció escupida per mesurar les magnituds en qüestió.
Com es pot veure a la figura següent, l'efecte Hall es col·loca entre la divisió o la bretxa del toroide mentre el conductor que transporta el corrent passa a través de l'anell torroid.
El camp magnètic generat al voltant del conductor es concentra dins del torroide i és detectat pel dispositiu Hall per a les conversions necessàries a la sortida.
Les conversions equivalents realitzades per l'efecte Hall es poden llegir directament connectant adequadament els seus cables a un multímetre digital configurat al rang de CC de mV.
El cable d'alimentació de l'IC d'efecte Hall s'hauria de connectar a una font de corrent continu segons les seves especificacions.
Cortesia:
allegromicro.com/~/media/Files/Technical-Documents/an27702-Linear-Hall-Effect-Sensor-ICs.ashx
Anterior: Transistor d'alta tensió MJ11021 (PNP) MJ11022 (NPN) Full de dades - Parell complementari Següent: Circuit de carregador de bateria solar de 48V amb tall alt / baix
