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霍爾電流傳感器工作原理

人氣: | 時間:2013/4/29 14:26:43 | 關閉

霍爾電流傳感器技術發展已經是越來成熟,由於霍爾電流傳感器高精度、高靈敏度、易安裝、抗幹擾能力強等諸多優點,被廣泛的應用於各個行業當中。下麵就來介紹一下霍爾電流傳感器的工作原理。
 
  流傳感器可以測量各種類型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據的工作原理主要是霍爾效應原理。它有兩種工作方式,即磁平衡式和直式。霍爾電流傳感器一般由原邊電路、聚磁環、霍爾器件、(次級線圈)和放大電路等組成。
 
  直放式電流傳感器(開環式):眾所周知,當電流通過一根長導線時,在導線周圍將產生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,它可以通過磁芯聚集感應到霍爾器件上並使其有一信號輸出。這一信號經信號放大器放大後直接輸出,一般的額定輸出標定為4v。
 
  磁平衡式電流傳感器(閉環式):磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈,電流所產生的磁場進行補償, 從而使霍爾器件處於檢測零磁通的工作狀態。當原邊導線經過電流傳感器時,原邊電流ip會產生磁力線,原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍,內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產生和原邊磁力線成正比的,大小僅為幾毫伏的感應電壓,通過後續電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊電流is,並存在以下關係式: is* ns= ip*np。(其中,is—副邊電流;ip—原邊電流;np—原邊線圈匝數;ns—副邊線圈匝數;np/ns—匝數比,一般取np=1。)
 
  磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當主回路有一電流通過時,在導線上產生的磁場被聚磁環聚集並感應到霍爾器件上, 所產生的信號輸出用於驅動相應的功率管並使其導通,從而獲得一個補償電流is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ,該磁場與被測電流產生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場, 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與ip與匝數相乘 所產生的磁場相等時,is不再增加,這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ,此時可以通過is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出。經功率放大後,立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到1μs,這是一個動態平衡的過程。
 


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