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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sensore di corrente sull'elemento Hall. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Lo schema funzionale del sensore di corrente del tipo a compensazione è riportato in fig. 1. L'elemento Hall sensibile al campo magnetico si trova nell'intercapedine del circuito magnetico anulare.
La corrente misurata Imeas, che scorre attraverso l'avvolgimento I. crea un flusso magnetico nel circuito magnetico, inducendo un EMF proporzionale a questa corrente nell'elemento sensibile di Hall. Il segnale prelevato dall'elemento dopo l'amplificazione entra nell'avvolgimento di compensazione II La corrente Ik che lo attraversa crea un flusso magnetico nella direzione opposta nel circuito magnetico. Il sistema magnetico, l'elemento Hall e l'amplificatore formano un circuito di feedback negativo che mantiene l'uguaglianza
dove W1 e W|| - il numero di giri degli avvolgimenti I e II La resistenza R1, collegata in serie all'avvolgimento II, converte la corrente di compensazione nella tensione di uscita del sensore. Se scegliamo la resistenza di questo resistore in ohm numericamente uguale al rapporto tra il numero di giri dell'avvolgimento II e il numero di giri dell'avvolgimento I, la tensione di uscita in volt diventerà numericamente uguale alla corrente misurata in ampere.
Il disegno complessivo dell'elemento Hall DKhK-0.5A utilizzato nel sensore è mostrato in fig. 2 La tensione di Hall, proporzionale alla corrente di controllo e all'induzione del campo magnetico, viene misurata tra i terminali +U e -U. La sensibilità dell'elemento ad un valore nominale della corrente di controllo di 3 mA (che fluisce nell'uscita +I e esce dall'uscita -I) è 280 mV / T. La polarità della tensione e la direzione della corrente specificate corrispondono al vettore di induzione magnetica B, diretto come mostrato in fig. 2 frecce. La tensione di uscita residua (in assenza di campo magnetico) non supera 7 mV Resistenza di ingresso (tra i terminali I) - 1,8 ... 3 kOhm, resistenza di uscita (tra i terminali U) - non superiore a 3 kOhm.
Se è presente un elemento Hall di sensibilità sconosciuta, può essere determinato sperimentalmente posizionando l'elemento in un traferro di lunghezza d di qualsiasi circuito magnetico su cui è avvolto un numero noto di spire W di qualsiasi filo. È collegata una sorgente di corrente di controllo ai terminali "di corrente" dell'elemento, e un millivoltmetro è collegato agli altri due. Attraverso l'avvolgimento viene fatta passare una corrente continua I. La sensibilità (mV / T) è il quoziente della divisione delle letture del millivoltmetro per l'induzione magnetica, calcolata dalla formula
Il circuito del sensore di corrente è mostrato in fig. 3 Il sistema magnetico è rappresentato su di esso come un trasformatore T1, nell'intercapedine del circuito magnetico di cui è inserito l'elemento di Hall B1. L'amplificatore è assemblato sull'amplificatore operazionale DA1 e sui transistor VT2, VT3. Lo stabilizzatore di corrente sul transistor VT1 imposta la corrente di controllo che scorre attraverso l'elemento Hall. Per alimentare il sensore è necessaria una sorgente di tensione CC bipolare +/-15 V. Il principale consumatore della sua energia è l'avvolgimento II del trasformatore T1. Nel progetto descritto, gli avvolgimenti sono avvolti su un anello di ferrite da un alimentatore per computer. Avvolgimento II - 1000 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0.15 mm Sopra di esso è avvolto un avvolgimento di 1 - 10 giri di un filo di montaggio isolato con una sezione trasversale di 0,35 mm2. Nell'anello viene realizzato un traferro lungo 2 mm: è uguale allo spessore dell'elemento Hall incollato nello spazio.
Va notato che il circuito magnetico non deve essere ferrite, può essere fatto di qualsiasi materiale ferromagnetico L'area della sezione trasversale ottimale del circuito magnetico è 10...12 mm2. Non dovresti sforzarti di aumentare la sezione trasversale Ciò comporterà un aumento della lunghezza delle spire dell'avvolgimento di compensazione e, di conseguenza, la sua resistenza Per lo stesso motivo, per l'avvolgimento di compensazione si dovrebbe scegliere un filo del diametro più grande possibile.
Il sensore fabbricato è mostrato in Fig. 4 e la sua caratteristica di trasferimento - in fig. 5 È stato preso durante la misurazione di una corrente sinusoidale con una frequenza di 50 Hz. I valori effettivi di corrente e tensione sono tracciati lungo gli assi del grafico.Non c'era resistore R4 nel dispositivo. che forniva un rapporto di conversione corrente-tensione di 1 V/A, costante nell'intervallo di valori della corrente misurata 0,25 ... 6 A. La violazione della linearità delle caratteristiche a bassa corrente è spiegata dal fatto che l'amplificatore di potenza sui transistor VT2 e VT3 opera in classe B senza polarizzazione iniziale. Il motivo della non linearità a valori di corrente elevati è la limitazione del segnale nell'amplificatore operazionale K140UD7, per cui la forma della corrente di compensazione non corrisponde più alla forma di quella misurata e la piena compensazione dei flussi magnetici in il circuito magnetico non si verifica. Installando lo stesso resistore R3 in parallelo con il resistore R4, è stato possibile rendere lineare la caratteristica durante la misurazione della corrente fino a 10 A. Tuttavia, il coefficiente di conversione è diminuito a 0,5 V / A. Autore: N. Salimov. Città di Revda, regione di Sverdlovsk; Pubblicazione: radioradar.net
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