
開環(huán)式霍爾電流傳感器原理圖如下:
當(dāng)測(cè)量電流,也就是原邊電流IP(Primary Current)流過一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí),如圖3-3所示。原邊電流IP會(huì)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng),方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,磁場(chǎng)B的大小與電流的大小成正比關(guān)系。由原邊電流激發(fā)的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi),通過氣隙將磁場(chǎng)加到了霍爾元件上。此時(shí),霍爾元件上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)霍爾電壓UH,該電壓信號(hào)通過后級(jí)的放大電路和調(diào)理電路,輸出一個(gè)與磁場(chǎng)B大小乘正比的電壓Vout,即 :
普通的霍爾電流傳感器的輸出Vout一般在0.5V到4.5V之間。 開環(huán)霍爾電流傳感器的缺點(diǎn)是它的測(cè)量范圍即原邊電流IP的取值和帶寬(Frequency Bandwidth)等受到一定的限制。在這種應(yīng)用中,霍爾元件是磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)器,它檢測(cè)的是磁芯氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。電流增大后,磁場(chǎng)強(qiáng)大也隨著增大,磁芯可能達(dá)到飽和。同時(shí),隨著頻率升高,磁芯中的渦流損耗、磁滯損耗等也會(huì)隨之升高。這些都會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。為了避免這些不良影響,可采取一些改進(jìn)措施該,例如選擇飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高的磁芯材料,制成多層磁芯,采用多個(gè)霍爾元件來進(jìn)行檢測(cè)等。但是,這就增加了制造的成本,且精度也不太理想。所以,閉環(huán)磁平衡式的霍爾電壓電流傳感器就開始出現(xiàn)了。
上圖所示為閉環(huán)霍爾電流傳感器的原理圖。閉環(huán)霍爾電流傳感器,也就是磁平衡式霍爾電流傳感器,也稱補(bǔ)償式傳感器,即原邊電流IP在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過一個(gè)次級(jí)線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償,其補(bǔ)償電流IS精確的反映原邊電流IP,即 :
式中的NS指的是副邊補(bǔ)償線圈的匝數(shù),NP指的是通過聚磁環(huán)的原邊導(dǎo)線的匝數(shù),通常NP=1,則補(bǔ)償電流,即輸出電流等于
負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)補(bǔ)償式的電流傳感器整個(gè)模型大致由磁芯(聚磁環(huán))、霍爾元件、放大調(diào)理電路、副邊補(bǔ)償線圈、反饋環(huán)節(jié)和外部測(cè)量電阻組成。和開環(huán)式的霍爾電流傳感器比較,可以發(fā)現(xiàn),閉環(huán)式的在磁芯上頭纏繞了匝數(shù)為NS的副邊補(bǔ)償線圈,并且在放大器的輸出端接入了放大反饋調(diào)節(jié)。由圖可知,傳感器的輸出為電流信號(hào)Is,在適用霍爾傳感器的時(shí)候,我們必須再外接一個(gè)測(cè)量電阻Rm,以此得到電壓信號(hào)。
閉環(huán)式霍爾電流傳感器的具體工作過程為:當(dāng)原邊有一電流IP通過時(shí),將在導(dǎo)線周圍激發(fā)出一個(gè)磁場(chǎng),聚能磁環(huán)將大部分的磁能聚集在一起,將磁場(chǎng)垂直地加到霍爾元件上,由此產(chǎn)生一個(gè)微弱的霍爾電壓HU。由于該霍爾電壓的數(shù)值很小,需要通過放大器放大后才能驅(qū)動(dòng)后級(jí)的三極管。由于后級(jí)的開關(guān)管在集電極和發(fā)射機(jī)之間已經(jīng)有正向電壓,所以當(dāng)放大后的霍爾電壓加到基極上時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通,從后獲得一個(gè)補(bǔ)償電流Is 。
這一電流再通過匝數(shù)NS的副邊補(bǔ)償線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),該磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反,因而補(bǔ)償了原來的磁場(chǎng),使霍爾元件的輸出電壓UH逐漸減小。當(dāng)Is*Ns=Ip*Np時(shí),Is不再增加,這時(shí)霍爾器件起到指示零磁通的作用,此時(shí)可以通過Is的大小來測(cè)量Ip的大小,即:
即可獲得初級(jí)電流大小。
由于霍爾器件的工作原理以及霍爾傳感器的結(jié)構(gòu),霍爾傳感器不但可以檢測(cè)直流電流,還可以檢測(cè)交流電流、或者脈沖電流等。
霍爾電壓傳感器的工作原理和閉環(huán)式霍爾傳感器相似。首先需要在傳感器上增加一個(gè)初級(jí)繞組。初級(jí)繞組輸入端,加分壓限流電阻,把原邊的高電壓通過分壓限流電阻轉(zhuǎn)換成一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娏鳎缓筠D(zhuǎn)換的電流再流經(jīng)霍爾傳感器的初級(jí)繞組,也就相當(dāng)于霍爾電流傳感器的初級(jí)輸入電流了。后續(xù)的工作原理和霍爾電流傳感器的工作原理相同。
公司目前生產(chǎn)的霍爾傳感器有開環(huán)霍爾電流傳感器和閉環(huán)霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器等產(chǎn)品。可檢測(cè)電流大小從幾個(gè)安培到上千安培。輸出方式有引針輸出,插線端子輸出,和引線輸出等。
本系列產(chǎn)品采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口霍爾器件,并在電路的關(guān)鍵器件上采用了更為可靠的工業(yè)級(jí)品,極大的保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性,可靠性。部分產(chǎn)品采用精密恒流技術(shù)和線性溫度補(bǔ)償技術(shù),將其變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的跟蹤電壓輸出;具有高精度、高隔離度、低功耗、低漂移、溫度范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
根據(jù)需要,產(chǎn)品可以采用技術(shù)外殼封裝,抗干擾、抗沖擊、抗震動(dòng)能力更優(yōu)。
產(chǎn)品輸出信號(hào),根據(jù)設(shè)計(jì)可以改變,輸出電壓和電流基本滿足設(shè)計(jì)要求。
需要注意的是,傳感器的供電電源嚴(yán)格按照規(guī)格書上要求接線,極性切不可接錯(cuò),否則有可能燒壞傳感器。
特 點(diǎn):
(1)精度高、線性度好.
(2)過載能力強(qiáng),根據(jù)需要可5倍/10倍于額定電流.
(3)抗干擾能力強(qiáng),可以定制金屬外殼.
(4)頻帶寬,頻率響應(yīng)快.
(5)緊湊設(shè)計(jì),體積小,外形美觀.
(6)一致性好、互換性優(yōu).
產(chǎn)品命名:
顏色代碼:
0:黑; 3:2; 8:灰色; 9:白色;
客戶指定的外殼顏色,依據(jù)顏色系主色進(jìn)行編碼分類;
正常使用條件: