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霍尔电流传感器的介绍与电路

  3.2.11.1霍尔电流传感器。

  霍尔电流传感器的结构用一环形导磁材料作成磁芯,套在被测电流流过的导线上,将导线中电流感生的磁场聚集起来,在磁芯上开一气隙,内置一个霍尔线性器件,器件通电后,便可由它的霍尔输出电压得到导线中流通的电流实际的霍尔电流传感器有两种构成形式,即直接测量式和零磁通式。

  3.2.11.1.1直接测量式霍尔电流传感器。

  霍尔器件的输出(必要时可进行放大)送到经校准的显示器上,即可由霍尔输出电压的数值直接得出被测电流值,这种方式的优点是结构简单,测量结果的精度和线性度都较高,可测直流,交流和各种波形的电流,但它的测量范围,带宽等受到一定的限制,在这种应用中,霍尔器件是磁场检测器,它检测的是磁芯气隙中的磁感应强度,电流增大后,磁芯可能达电流传感器 到饱和,随着频率升高,磁芯中的涡流损耗,磁滞损耗等也会随之升高,这些都会对测量精度产生影响,当然,也可采取一些改进措施来降低这些影响,例如选择饱和磁感应强度高的磁芯材料,制成多层磁芯,采用多个霍尔元件来进行检测等等,这类霍尔电流传感器的价格也相对便宜,使用非常方便,已得到极为广泛的应用,国内外已有许多厂家生产。

  3.2.11.1.2零磁通式(也称为磁平衡式或反馈补偿式)霍尔电流传感器。

  将霍尔器件的输出电压进行放大,再经电流放大后,让这个电流通过补偿线圈,并令补偿线圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反,若满足条件IoN1=IsN2,则磁芯中的磁通为0,这时下式成立:。

  Io=Is(N2/N1)(5)。

  式中,I1为被测电流,即磁芯中初级绕组中的电流电流传感器 ,N1为初级绕组的匝数,I2为补偿绕组中的电流,N2为补偿绕组的匝数,由式(5)可知,达到磁平衡时,即可由Is及匝数比N2/N1得到Io。

  (H为霍尔电流传感器)。

  这个平衡过程是自动建立的,是一个动态平衡,建立平衡所需的时间极短,平衡时,霍尔器件处于零磁通状态,磁芯中的磁感应强度极低(理想状态应为0),不会使磁芯饱和,也不会产生大的磁滞损耗和涡流损耗,恰当地选择磁芯材料和线路元件,可做出性能优良的零磁通电流传感器,在霍尔电流传感器的输出电路中接上恰当的负载电阻器,即可构成霍尔电压传感器,霍尔电流传感器的特点是可以实现电流的“无电位”检测,即测量电路不必接入被测电路即可实现电流检测,它们靠磁场进行耦合,因此,检测电路的输入,输出电路是完全电隔离的,电流传感器检测过程中,被测电路的状态不受检测电路的影响,检测电路也不受被检电路的景响,霍尔电流传感器可以检测从直流到100kHz(通过仔细的设计和制作,甚至可以达到MHz级)的各种波形的电流,响应时间可短到1μs以下。

  由于这些优点,霍尔电流传感器得到了极其广泛的应用,3212霍尔电流传感器的应用。

  霍尔元件的输出接至仪器放大器AD620.作为放大器的差模出入端和共模输入端,放大器的增益可通过调节1,8引脚之间的1Okn的电位器改变,放大器的输出接反馈线圈,该反馈线圈绕在集磁环上,其绕线方向能使通过它的电流产生的磁场与集磁环收集到的磁场方向相反,反馈线圈末端放1个75kQ的精阻接地,可以通过测量精阻两端的电压,计算反馈线圈中的电流,进而推算穿过集磁环中心的被测电流的大小。

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