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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sensor de corrente no elemento Hall. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição O diagrama funcional do sensor de corrente do tipo de compensação é mostrado na fig. 1. O elemento Hall sensível ao campo magnético está localizado na folga do circuito magnético anular.
A corrente medida Imeas, fluindo através do enrolamento I. cria um fluxo magnético no circuito magnético, induzindo um EMF proporcional a esta corrente no elemento sensor Hall. O sinal retirado do elemento após a amplificação entra no enrolamento de compensação II. A corrente Ik que flui através dele cria um fluxo magnético na direção oposta no circuito magnético. O sistema magnético, o elemento Hall e o amplificador formam um loop de feedback negativo que mantém a igualdade
onde W1 e W|| - o número de voltas dos enrolamentos I e II. O resistor R1, conectado em série com o enrolamento II, converte a corrente de compensação na tensão de saída do sensor. Se escolhermos a resistência desse resistor em ohms numericamente igual à razão entre o número de voltas do enrolamento II e o número de voltas do enrolamento I, a tensão de saída em volts se tornará numericamente igual à corrente medida em amperes.
O desenho geral do elemento Hall DKhK-0.5A usado no sensor é mostrado na fig. 2 A tensão Hall, proporcional à corrente de controle e indução do campo magnético, é medida entre os terminais +U e -U. A sensibilidade do elemento em um valor nominal da corrente de controle de 3 mA (fluindo para a saída +I e saindo da saída -I) é de 280 mV / T. A polaridade da tensão e a direção da corrente especificadas correspondem ao vetor de indução magnética B, direcionado conforme mostrado na fig. 2 seta. A tensão de saída residual (na ausência de um campo magnético) não excede 7 mV Resistência de entrada (entre terminais I) - 1,8 ... 3 kOhm, resistência de saída (entre terminais U) - não superior a 3 kOhm.
Se houver um elemento Hall de sensibilidade desconhecida, ele pode ser determinado experimentalmente colocando o elemento em um entreferro de comprimento d de qualquer circuito magnético no qual um número conhecido de voltas W de qualquer fio seja enrolado. Uma fonte de corrente de controle é conectada aos terminais de "corrente" do elemento e um milivoltímetro é conectado aos outros dois. Uma corrente contínua I é passada pelo enrolamento. A sensibilidade (mV / T) é o quociente da divisão das leituras do milivoltímetro pela indução magnética, calculada pela fórmula
O circuito do sensor de corrente é mostrado na fig. 3 O sistema magnético é mostrado nele como um transformador T1, no intervalo do circuito magnético no qual o elemento Hall B1 está inserido. O amplificador é montado no amplificador operacional DA1 e transistores VT2, VT3. O estabilizador de corrente no transistor VT1 define a corrente de controle que flui através do elemento Hall. Para alimentar o sensor é necessária uma fonte de tensão DC bipolar +/-15 V. O principal consumidor de sua energia é o enrolamento II do transformador T1. No projeto descrito, os enrolamentos são enrolados em um anel de ferrite de uma fonte de alimentação de computador. Enrolamento II - 1000 voltas de fio PEV-2 com diâmetro de 0.15 mm. Um enrolamento de 1 - 10 voltas de um fio de montagem isolado com seção transversal de 0,35 mm2 é enrolado em cima dele. Uma folga de ar de 2 mm de comprimento é feita no anel - é igual à espessura do elemento Hall colado na folga.
Deve-se notar que o circuito magnético não precisa ser ferrite, pode ser feito de qualquer material ferromagnético. A área de seção transversal ideal do circuito magnético é de 10...12 mm2. Não se deve esforçar para aumentar a seção transversal, pois isso levará a um aumento no comprimento das espiras do enrolamento de compensação e, consequentemente, sua resistência Pela mesma razão, um fio de maior diâmetro possível deve ser escolhido para o enrolamento de compensação.
O sensor fabricado é mostrado na Fig. 4, e sua característica de transferência - na Fig. 5 Foi tirada ao medir uma corrente senoidal com uma frequência de 50 Hz. Os valores efetivos de corrente e tensão são plotados ao longo dos eixos do gráfico. Não havia resistor R4 no dispositivo. que proporcionou uma relação de conversão de corrente para tensão de 1 V/A, constante na faixa de valores da corrente medida 0,25 ... 6 A. A violação da linearidade das características em baixa corrente é explicada pelo fato de o amplificador de potência nos transistores VT2 e VT3 operar na classe B sem polarização inicial. A razão para a não linearidade em altos valores de corrente é a limitação do sinal no amplificador operacional K140UD7, como resultado do qual a forma da corrente de compensação não corresponde mais à forma da medida e a compensação total dos fluxos magnéticos em o circuito magnético não ocorre. Ao instalar o mesmo resistor R3 em paralelo com o resistor R4, foi possível tornar a característica linear ao medir correntes de até 10 A. No entanto, o coeficiente de conversão diminuiu para 0,5 V/A. Autor: N. Salimov. Cidade de Revda, região de Sverdlovsk; Publicação: radioradar.net
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