ホール素子の電流センサー。スキーム、説明

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ホール素子上の電流センサー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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補償タイプの電流センサーの機能図を図1に示します。 XNUMX. 磁場に敏感なホール素子は、環状磁気回路のギャップに配置されています。

ホール素子電流センサー
図。 1

巻線 I を流れる測定電流 Imeas は、磁気回路内に磁束を生成し、ホール検出素子内のこの電流に比例する EMF を誘導します。増幅後の素子から取り出された信号は補償巻線 II に入り、そこを流れる電流 Ik によって磁気回路に逆方向の磁束が発生します。磁気システム、ホール素子、アンプが等値を保つ負帰還ループを形成

ここで、W1とW || -巻線IIと直列に接続された巻線IおよびIIの抵抗R1の巻数は、補償電流をセンサーの出力電圧に変換します。この抵抗器の抵抗をオーム単位で選択すると、巻線IIの巻数と巻線Iの巻数の比率に数値的に等しくなり、ボルト単位の出力電圧は、アンペア単位の測定電流に数値的に等しくなります。

ホール素子電流センサー
図。 2

センサに使用しているホール素子DKhK-0.5Aの全体図を図2に示します。 3 制御電流と磁界誘導に比例するホール電圧は、+U 端子と -U 端子の間で測定されます。 280 mAの制御電流の公称値（+I出力に流れ込み、-I出力から流れ出る）での素子の感度は2 mV / Tです。指定された電圧極性と電流方向は、図に示すように方向付けられた磁気誘導ベクトル B に対応します。 7 矢印。残留出力電圧 (磁場がない場合) は 1,8 mV を超えません。入力抵抗 (端子 I 間) - 3 ... 3 kΩ、出力抵抗 (端子 U 間) - XNUMX kΩ 以下。

ホール素子電流センサー
図。 3

感度が未知のホール素子がある場合、任意のワイヤの既知の巻数 W が巻かれた任意の磁気回路の長さ d の空隙に素子を配置することによって実験的に決定できます。制御電流源が接続されています。要素の「電流」端子に接続され、ミリボルト計が他のXNUMXつに接続されます。直流電流 I 巻線を通過します. 感度 (mV / T) は、ミリボルトメーターの読み値を磁気誘導で割った商であり、次の式で計算されます.

電流センサー回路を図3に示します。 1 磁気システムは、ホール素子 B1 が挿入されている磁気回路のギャップにトランス T1 として示されています。アンプは、オペアンプDA2とトランジスタVT3、VT1に組み込まれています。トランジスタ VTXNUMX の電流安定器は、ホール素子を流れる制御電流を設定します。

センサーに電力を供給するためには、バイポーラDC電圧源+/- 15 Vが必要です。そのエネルギーの主な消費者は、変圧器T1の巻線IIです。説明されている設計では、巻線はコンピュータ電源からのフェライトリングに巻かれています。巻線II-直径1000mmのPEV-2ワイヤを0.15ターン巻きます。断面が1mm10の絶縁された取り付けワイヤを0,35〜2ターン巻きます。リングには2mmの長さのエアギャップが作られています。これは、ギャップに接着されたホール素子の厚さに相当します。

ホール素子電流センサー
図。 4

磁気回路はフェライトである必要はなく、任意の強磁性材料で作ることができることに注意してください。磁気回路の最適な断面積は10 ...12mm2です。断面積を大きくしようとしないでください。これにより、補償巻線の巻数が長くなり、その結果、補償巻線の長さが長くなります。その抵抗同じ理由で、補償巻線には可能な限り最大の直径のワイヤを選択する必要があります。

ホール素子電流センサー
図。 5

製作したセンサーを図に示します。 4、およびその伝達特性 - 図中。 5 周波数 50 Hz の正弦波電流を測定したときに取得されました。電流と電圧の実効値は、グラフの軸に沿ってプロットされています. デバイスには抵抗R4はありませんでした. 1 V / Aの電流 - 電圧変換比を提供し、測定電流0,25 ... 6 Aの値の範囲で一定です。

低電流での特性の線形性の違反は、トランジスタVT2およびVT3のパワーアンプが初期バイアスなしでクラスBで動作するという事実によって説明されます。高電流値での非線形性の理由は、K140UD7オペアンプの信号制限であり、その結果、補償電流の形状が測定された電流の形状と一致しなくなり、完全な補償がありません磁気回路の磁束の。

同じ抵抗 R3 を抵抗 R4 と並列に取り付けることで、10 A までの電流測定時に特性をリニアにすることができました。ただし、変換係数は 0,5 V/A に低下しました。

著者：N.サリモフ。スヴェルドロフスク地方、レブダ市。出版物: radioradar.net

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