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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sensor de corriente en el elemento Hall. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El diagrama funcional del sensor de corriente del tipo de compensación se muestra en la fig. 1. El elemento Hall sensible al campo magnético se encuentra en el espacio del circuito magnético anular.
La corriente medida Imeas, que fluye a través del devanado I. crea un flujo magnético en el circuito magnético, induciendo un EMF proporcional a esta corriente en el elemento sensor Hall. La señal tomada del elemento después de la amplificación ingresa al devanado de compensación II La corriente Ik que fluye a través de él crea un flujo magnético en la dirección opuesta en el circuito magnético. El sistema magnético, el elemento Hall y el amplificador forman un circuito de retroalimentación negativa que mantiene la igualdad
donde W1 y W|| - número de vueltas de los devanados I y II La resistencia R1, conectada en serie con el devanado II, convierte la corriente de compensación en la tensión de salida del sensor. Si elige la resistencia de esta resistencia en ohmios numéricamente igual a la relación entre el número de vueltas del devanado II y el número de vueltas del devanado I, entonces el voltaje de salida en voltios será numéricamente igual a la corriente medida en amperios.
El dibujo general del elemento Hall DKhK-0.5A utilizado en el sensor se muestra en la fig. 2 La tensión Hall, proporcional a la corriente de control y la inducción del campo magnético, se mide entre los terminales +U y -U. La sensibilidad del elemento a un valor nominal de la corriente de control de 3 mA (que fluye hacia la salida +I y sale de la salida -I) es de 280 mV / T. La polaridad del voltaje especificado y la dirección de la corriente corresponden al vector de inducción magnética B, dirigido como se muestra en la fig. 2 flecha. La tensión de salida residual (en ausencia de un campo magnético) no supera los 7 mV Resistencia de entrada (entre terminales I) - 1,8 ... 3 kOhm, resistencia de salida (entre terminales U) - no más de 3 kOhm.
Si hay un elemento Hall de sensibilidad desconocida, se puede determinar experimentalmente colocando el elemento en un espacio de aire de longitud d de cualquier circuito magnético en el que se enrolla un número conocido de vueltas W de cualquier cable. Se conecta una fuente de corriente de control. a los terminales de "corriente" del elemento, y un milivoltímetro está conectado a los otros dos. A través del devanado pasa una corriente continua I. La sensibilidad (mV / T) es el cociente de dividir las lecturas del milivoltímetro por la inducción magnética, calculada mediante la fórmula
El circuito del sensor de corriente se muestra en la fig. 3 El sistema magnético se muestra en él como un transformador T1, en el hueco del circuito magnético del cual se inserta el elemento Hall B1. El amplificador se ensambla en el amplificador operacional DA1 y los transistores VT2, VT3. El estabilizador de corriente en el transistor VT1 establece la corriente de control que fluye a través del elemento Hall. Para alimentar el sensor, se requiere una fuente de voltaje de CC bipolar +/- 15 V. El principal consumidor de su energía es el devanado II del transformador T1. En el diseño descrito, los devanados se enrollan en un anillo de ferrita desde una fuente de alimentación de computadora. Devanado II - 1000 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0.15 mm Sobre él se enrolla un devanado de 1 - 10 vueltas de un cable de montaje aislado con una sección transversal de 0,35 mm2. Se hace un espacio de aire de 2 mm de largo en el anillo: es igual al grosor del elemento Hall pegado en el espacio.
Cabe señalar que el circuito magnético no tiene por qué ser de ferrita, puede ser de cualquier material ferromagnético.La sección transversal óptima del circuito magnético es de 10...12 mm2. No se debe esforzar por aumentar la sección transversal, ya que esto conducirá a un aumento en la longitud de las vueltas del devanado de compensación y, en consecuencia, su resistencia Por la misma razón, se debe elegir un alambre del mayor diámetro posible para el devanado de compensación.
El sensor fabricado se muestra en la Fig. 4, y su característica de transferencia - en la Fig. 5 Se tomó al medir una corriente sinusoidal con una frecuencia de 50 Hz. Los valores efectivos de corriente y voltaje se trazan a lo largo de los ejes del gráfico.El dispositivo no tenía resistencia R4. que proporcionó una relación de conversión de corriente a voltaje de 1 V/A, constante en el rango de valores de la corriente medida 0,25 ... 6 A. La violación de la linealidad de las características a baja corriente se explica por el hecho de que el amplificador de potencia en los transistores VT2 y VT3 opera en clase B sin polarización inicial. El motivo de la no linealidad a valores de corriente altos es la limitación de la señal en el amplificador operacional K140UD7, como resultado de lo cual la forma de la corriente de compensación ya no coincide con la forma de la medida y la compensación total de los flujos magnéticos. en el circuito magnético no se produce. Al instalar la misma resistencia R3 en paralelo con la resistencia R4, fue posible hacer que la característica fuera lineal al medir la corriente hasta 10 A. Sin embargo, el factor de conversión disminuyó a 0,5 V / A. Autor: N. Salímov. ciudad de Revda, región de Sverdlovsk; Publicación: radioradar.net
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