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霍尔传感器原理磁平衡式电流传感器

  霍尔感应:薄板左右两侧因电势差,形成电压,称为霍尔感应电压,我们知道,电子在磁场中运动时,会受到洛伦兹力的作用,我们使用左手定则,让磁场B的磁感线(射入屏幕)穿入手心,也就是手心向外,并用四指指向电流方向,也就是四指向下,那么,大拇指的方向就是电子的受力方向,所以在外磁场的作用下,薄板中的电荷会向一侧倾斜。

  检测到的电压叫霍尔感应电压,如果取走外磁场,那么霍尔电压消失,i表示电流方向,B表示外磁场方向,V表示霍尔电压,盒子中的小圆点可以看作是电子,当然,实际的霍尔传感器,其实很小,下面是一个霍尔传感器的内部结构,外霍尔电流传感器部旋转磁场经霍尔感器,产生周期变化的信号,再通过传感器内部电路处理,输出数字信号,或者模拟信号,其核心就是感应外部磁场(输入),产生电压(输出),这就是霍尔传感器的工作原理,是不是很简单。

  霍尔传感器的分类。

  按照输出量是数字量还是模拟量,霍尔传感器分为数字式和模拟式两种,根据工作特性,霍尔传感器又分为单极式和双极式两种。

  双极式霍尔传感器:分别用磁铁的两极来触发和释放霍尔传感器。

  单极式霍尔传感器:仅用磁铁的S极来触发和释放霍尔传感器。

  磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器,即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产霍尔电流传感器生的磁场通过一个次级线圈,电流所产生的磁场进行补偿,从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。

  磁平衡式电流传感器的具体工作过程为:当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is。

  这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小,当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起指示零磁通的作用,此时可以通过Is来平衡,霍尔电流传感器被测电流的任何变化都会破坏这一平衡,一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出,经功率放大后,立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿,从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1μs,这是一个动态平衡的过程。

  传感的改进对于提供智能手机,相机和游戏控制器等消费设备所需的改善用户体验至关重要,同时也需要充分发挥其潜力,线性与机械开关等替代品相比,霍尔效应传感器提供了实现更复杂感测的手段,机械开关通常是计算机配件(如操纵杆或游戏控制器)中的现有技术,线性霍尔效应传感器提供非接触式位置传感解决方案,该解决方案高度可靠,便于设计。

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