磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片,在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,霍尔电压值很小,通常只有几个毫伏,但经集成电路中的放大器放大,就能使该电压放大到足以输出较强的信号,霍尔电流传感器若使霍尔集成电路起传感作用,需要用机械的方法来改变磁场强度。
所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关,当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成片,霍尔电压消失,这样,霍尔集成电路的输出电压的变化,就能表示出叶轮驱动轴的某一位置,利用这一工作原理,可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器,霍尔效应传感器属于被动型传感器,它要有外加电源才能工霍尔电流传感器作,这一特点使它能检测转速低的运转情况。
依据霍尔效应原理,开环霍尔电流传感器输出正比于霍尔片垂直的磁感应强度。
而磁感应强度除了与被测电流相关之外,还与铁芯的磁导率相关,在不同电流下,铁芯的磁导率是不一样的,因此,开环霍尔电流传感器的线性度较差,精度较低。
闭环霍尔电流传感器则不同,闭环霍尔电流传感器分为原边和副边两个绕组,副边电流由电子电路产生霍尔电流传感器,该电流产生的磁场与原边电流产生的磁场正好相抵消,这样,原边电流与副边电流之比等于匝数比的倒数,由于磁场互相抵消,铁芯中的实际磁通(由霍尔片感应)为零,不受铁芯非线性的影响,精度较高。
被测电流In流过导体产生的磁场,由通过霍尔元件输出信号控制的补偿电流Im流过次级线圈产生的磁场补偿,当原边与副边的磁场达到平衡时,其补偿电流Im即可精确反映原边电流In值。
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