霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理,根据霍尔效应原理,从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic,并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁场强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端之间),将产生一个电势VH,称其为霍尔电势,其大小正比于控制电流I,与磁场强度B的乘积,即有式中:K为霍尔系数,由霍尔元件的材料决定,I,为控制电流,B为磁场强度,VH为霍尔电势。
霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件,如果在输入端通入控制电流IC,当有一磁场B穿过该器件感磁面,则在输出端出现霍尔电势VH。
霍尔电流传感器是按照霍尔效应原理制成,对安培定律加以应用,即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场,而霍尔器件则用来测量这一磁场,因此,使电流的非接触测量成为可能,通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小,因此,电流传感器经过了电-磁-电的绝缘隔离转换。
磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器,即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿,其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip,从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。
开环的霍尔电流传感器采用的是霍尔直放式原理,闭环的霍尔电流传感器采用的是磁平衡原理,所以闭环的在响应时间跟精度上要比开环的好很多,开环和闭环都可以监测交流电,一般开环的适用于大电流监测,闭环适用于小电流监测。
采用霍尔检测技术,可以克服互感器这些缺点,能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递,同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离,霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。
因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,是替代互感器的新一代产品,在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压,大电流的参数的测量。
由霍尔电压公式可知:对于一个成型的霍尔,乘积灵敏度kh是一恒定值,则uh∝icb,只要通过测量电路测出uh的大小,在b和ic两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成b或j的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成b和i乘积的未知量亦可进行测量,电参量的测量就是根据这一原理实现的。 |