電流霍爾傳感器原理：霍爾電流傳感器
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霍爾電流傳感器
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霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向（即霍爾輸出端之間），將產(chǎn)生一個電勢VH，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控 制電流I。與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積。即有式中：K為霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定；I為控制電流；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；VH為霍爾電勢。
中文名
霍爾電流傳感器
外文名
Hall Current Sensor
名詞解釋
基本原理 檢測原理 補(bǔ)償原理
工作電源
電流傳感器在使用中的優(yōu)越性
發(fā) 展
提高靈敏度、惡劣條件下的穩(wěn)定性
測電流
為了測量mA級的小電流
參 數(shù)
LF-AI12-32A1-0.5/0~5A
工作環(huán)境
-10℃~50℃，20%~90%無凝露
響應(yīng)時間
≤300mS
精度等級
≤0.5%.F.S
目錄
1
英文解釋
2
基本原理
3
檢測原理
4
補(bǔ)償原理
5
發(fā)展
6
測電壓
7
輸出
8
電壓電阻
9
電流計算
10
舉例說明
11
工作電源
12
優(yōu)越性
13
測量方法
14
特點(diǎn)
15
應(yīng)用方式
16
注意事項
?
如何選型
?
使用須知
?
注意事項
17
工作過程
霍爾電流傳感器英文解釋
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語音
Hall Current SensorHall current transducer
霍爾電流傳感器基本原理
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語音
霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當(dāng)有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢VH。霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ霍爾電流傳感器是按照霍爾效應(yīng)原理制成，對安培定律加以應(yīng)用，即在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一正比于該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能。通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過了電－磁－電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。
霍爾電流傳感器檢測原理
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語音
由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關(guān)系，因此霍爾器件輸出的電壓訊號U0可以間接反映出被測電流I1的大小，即：I1∝B1∝U0我們把U0定標(biāo)為當(dāng)被測電流I1為額定值時，U0等于50mV或100mV。這就制成霍爾直接檢測（無放大）電流傳感器。
霍爾電流傳感器補(bǔ)償原理
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語音
原邊主回路有一被測電流I1，將產(chǎn)生磁通Φ1，被副邊補(bǔ)償線圈通過的電流I2所產(chǎn)生的磁通Φ2進(jìn)行補(bǔ)償后保持磁平衡狀態(tài)，霍爾器件則始終處于檢測零磁通的作用。所以稱為霍爾磁補(bǔ)償電流傳感器。這種先進(jìn)的原理模式優(yōu)于直檢原理模式，突出的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時間快和測量精度高，特別適用于弱小電流的檢測。知道：Φ1=Φ2I1N1=I2N2I2=NI/N2·I1當(dāng)補(bǔ)償電流I2流過測量電阻RM時，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓。做為傳感器測量電壓U0即：U0=I2RM按照霍爾磁補(bǔ)償原理制成了額定輸入從～系列規(guī)格的電流傳感器。由于磁補(bǔ)償式電流傳感器必須在磁環(huán)上繞成千上萬匝的補(bǔ)償線圈，因而成本增加；其次，工作電流消耗也相應(yīng)增加；但它卻具有直檢式不可比擬的較高精度和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
霍爾電流傳感器發(fā)展
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霍爾電流傳感器要想得到發(fā)展。首先就要提高靈敏度、惡劣條件下的穩(wěn)定性、降低工作電壓、微功耗；其次是敏感元件及其處理電路集成化、小型化；第三必須做到功能多樣化，同一種敏感機(jī)理的敏感器，引用和融合了電子技術(shù)其他分支的相關(guān)成熟技術(shù)，可形成新功能或復(fù)合功能的新型品種；最后要便于組網(wǎng)，傳感器捕獲的信息便于與其上層、下層機(jī)接口和有線或無線傳輸，以利執(zhí)行、保存、處理。
[1]
霍爾電流傳感器測電壓
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語音
為了測量mA級的小電流，根據(jù)Φ1=I1N1，增加N1的匝數(shù)，同樣可以獲得高磁通Φ1。采用這種方法制成的小電流傳感器不但可以測mA級電流，而且可以測電壓。與電流傳感器所不同的是在測量電壓時，電壓傳感器的原邊多匝繞組通過串聯(lián)一個限流電阻R1，然后并聯(lián)連接在被測電壓U1上，得到與被測電壓U1成比例的電流I1。副邊原理同電流傳感器一樣。當(dāng)補(bǔ)償電流I2流過測量電阻RM時，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓作為傳感器的測量電壓U0，即 U0=I2RM
霍爾電流傳感器輸出
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直接檢測式（無放大）電流傳感器為高阻抗輸出電壓，在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于10KΩ，通常都是將其±50mV或±100mV懸浮輸出電壓用差動輸入比例放大器放大到±4V或±5V。 （a） 圖可滿足一般精度要求；（b）圖性能較好，適用于精度要求高的場合。直檢放大式電流傳感器為高阻抗輸出電壓。在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于2KΩ。磁補(bǔ)償式電流、電壓磁補(bǔ)償式電流、電壓傳感器均為電流輸出型。“M”端對電源“O”端為電流I2的通路。因此，傳感器從“M”端輸出的信號為電流信號。電流信號可以在一定范圍遠(yuǎn)傳，并能保證精度，使用中，測量電阻RM只需設(shè)計在二次儀表輸入或終端控制板接口上。為了保證高精度測量要注意：①測量電阻的精度選擇，一般選金屬膜電阻，精度≤±0.5%，詳見表1－1，②二次儀表或終端控制板電路輸入阻抗應(yīng)大于測量電阻100倍以上。
霍爾電流傳感器電壓電阻
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語音
從前面公式知道U0=I2RMRM=U0/I2式中：U0－測量電壓，又叫取樣電壓（V）。I2－副邊線圈補(bǔ)償電流（A）。RM－測量電阻（Ω）。計算時I2可以從磁補(bǔ)償式電流傳感器技術(shù)參數(shù)表中查出與被測電流（額定有效值）I1相對應(yīng)的輸出電流（額定有效值）I2。假如要將I2變換成U0=5V，RM選擇詳見表1－1。
霍爾電流傳感器電流計算
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輸出電流I2的回路是：V+→末級功放管集射極→N2→RM→0，回路等效電阻。（V-～0的回路相同，電流相反）當(dāng)輸出電流I2最大值時，電流值不再跟著I1的增加而增加，我們稱為傳感器的飽和點(diǎn)。按下式計算I2max=V+-VCES/RN2+RM式中：V+－正電源（V）。VCES－功率管集射飽和電壓，（V）一般為0.5V。RN2－副邊線圈直流內(nèi)阻（Ω），詳見表，1－2。RM－測量電阻（Ω）。從計算可知改變測量電阻RM，飽和點(diǎn)隨之也改變。當(dāng)被測電阻RM確定后，也就有了確定的飽和點(diǎn)。根據(jù)下式計算出最大被測電流I1max：I1max=I1/I2·I2max在測量交流或脈沖時，當(dāng)RM確定后，要計算出最大被測電流I1MAX，如果I1max值低于交流電流峰值或低于脈沖幅值，將會造成輸出波形削波或限幅現(xiàn)象，此種情況可將RM選小一些來解決。
霍爾電流傳感器舉例說明
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語音
電壓傳感器原邊與副邊抗電強(qiáng)度≥4000VRMS（50Hz.1min），用以測量直流、交流、脈沖電壓。在測量電壓時，根據(jù)電壓額定值，在原邊+HT端串一限流電阻，即被測電壓通過電阻得到原邊電流U1/R1=I1、R1=U1/10mA（KΩ），電阻的功率要大于計算值2～4倍，電阻的精度≤±0.5%。R1精密線繞功率電阻，可由廠方代訂。電流傳感器的接線方法（1） 直檢式（無放大）電流傳感器接線圖。（a） 圖是P型（印板插腳式）接發(fā)，（b）圖是C型（插座插頭式）接法，VN.、VN表示霍爾輸出電壓。（2） 直檢放大式電流傳感器接線圖。（a） 圖是P型接法，（b）圖是C型接法，圖中U0表示輸出電壓，RL表示負(fù)載電阻。（3） 磁補(bǔ)償式電流傳感器接線圖。（a） 圖是P型接法，（b）圖是C型接法（注意四針插座第三針是空腳）以上三種傳感器的印板插腳式接法同實(shí)物的排列方法是一致的，插座插頭接法同實(shí)物的排列方法也是一致的，以免接線錯誤。在以上接線圖上，主回路被測電流I1在穿孔中有一箭頭示出了電流正方向，實(shí)物外殼上也標(biāo)明了電流正方向，這是電流傳感器規(guī)定了被測電流I1的電流正方向與輸出電流I2是同極性的。這在三相交流或多路直流檢測量中是致關(guān)重要的。
霍爾電流傳感器工作電源
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語音
電流傳感器是一種有源模塊，如霍爾器件、運(yùn)放、末級功率管，都需要工作電源，并且還有功耗，實(shí)用的典型工作電源原理圖。（1） 輸出地端集中接大電解上以利降噪。（2） 電容位uF，二極管為1N4004。（3） 變壓器根據(jù)傳感器功耗而定。（4） 傳感器的工作電流。直檢式（無放大）耗電：最大5mA；直檢放大式耗電：最大±20mA；磁補(bǔ)償式耗電：20+輸出電流；最大消耗工作電流20+輸出電流的2倍。根據(jù)消耗工作電流可以計算出功耗。
霍爾電流傳感器優(yōu)越性
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語音
（1）非接觸檢測。在進(jìn)口設(shè)備的再改造中，以及老舊設(shè)備的技術(shù)改造中，顯示出非接觸測量的優(yōu)越性；原有設(shè)備的電氣接線不用絲毫改動就可以測得電流的數(shù)值。（2）使用分流器的弊端是不能電隔離，且還有插入損耗，電流越大，損耗越大，體積也越大，人們還發(fā)現(xiàn)分流器在檢測高頻大電流時帶有不可避免的電感性，不能真實(shí)傳遞被測電流波形，更不能真實(shí)傳遞非正弦波型。電流傳感器完全消除了分流器以上的種種弊端，且精度和輸出電壓值可以和分流器做的一樣，如精度0.5、1.0級，輸出電壓50、75mV和100mV均可。（3）使用非常方便，取一只LT100－C型電流傳感器，在M端與電源零端串入一只100mA的模擬表頭或數(shù)字萬用表，接上工作電源，將傳感器套在電線回路上，即可準(zhǔn)確顯示主回路0～100A電流值。（4）傳統(tǒng)的電流電壓互感器，雖然工作電流電壓等級多，在規(guī)定的正弦工作頻率下有較高的精度，但它能適合的頻帶非常窄，且不能傳遞直流。此外，工作時存在激磁電流，所以這是電感性器件，使它在響應(yīng)時間上只能做到數(shù)十毫秒。眾所周知的電流互感器二次側(cè)一旦開路將產(chǎn)生高壓危害。在使用微機(jī)檢測中需信號的多路采集，人們正尋求能隔離又能采集信號的方法。電流電壓傳感器繼承了互感器原副邊可靠絕緣的優(yōu)點(diǎn)，又解決了傳遞變送器價昂體積大還要配用互感器的缺陷，給微機(jī)檢測等自動化管理系統(tǒng)提供了模數(shù)轉(zhuǎn)換的機(jī)會。在使用中，傳感器輸出信號既可直接輸入到高阻抗模擬表頭或數(shù)字面板表，也可經(jīng)二次處理，模擬信號送給自動化裝置，數(shù)字信號送給計算機(jī)接口。在3KV以上的高壓系統(tǒng)，電流、電壓傳感器都能與傳統(tǒng)的高壓互感器配合，替代傳統(tǒng)的電量變送器，為模數(shù)轉(zhuǎn)換提供方便。（5）傳統(tǒng)的檢測元件受規(guī)定頻率、規(guī)定波形，響應(yīng)滯后等很多因素的限制，不能適應(yīng)大功率變流技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而產(chǎn)生的新一代霍爾電流電壓傳感器，以及電流電壓傳感器與真有效枝AC/DC轉(zhuǎn)換器組合成為一體化的變送器，已成為人們熟知最佳檢測模塊。另外，電子電力裝置向高頻化、模塊化、組件化、智能化發(fā)展，使裝置設(shè)計者得心應(yīng)手，這將是電子電力技術(shù)史上劃時代的根本性變革。1. 測量范圍廣：它可以測量任意波形的電流和電壓，如直流、交流、脈沖、三角波形等，甚至對瞬態(tài)峰值電流、電壓信號也能忠實(shí)地進(jìn)行反映;2. 響應(yīng)速度快：最快者響應(yīng)時間只為1us。3. 測量精度高：其測量精度優(yōu)于1%，該精度適合于對任何波形的測量。普通互感器是感性元件，接入后影響被測信號波形，其一般精度為3%~5%，且只適合于50Hz 正弦波形。4. 線性度好：優(yōu)于0.2%5. 動態(tài)性能好：響應(yīng)時間快，可小于1us;普通互感器的響應(yīng)時間為10~20ms。6. 工作頻帶寬：在0~100KHz 頻率范圍內(nèi)的信號均可以測量。7. 可靠性高，平均無故障工作時間長：平均無故障時間>5 10 小時8. 過載能力強(qiáng)、測量范圍大：0---幾十安培~上萬安培9. 體積小、重量輕、易于安裝。由于霍爾電流電壓傳感器以上的優(yōu)點(diǎn)，故而可廣泛應(yīng)用與變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS 電源、逆變焊機(jī)、電解電鍍、數(shù)控機(jī)床、微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測電流電壓的各個領(lǐng)域中。
大口徑,開口型電流傳感器，交直兩用
性能指標(biāo)：* 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：IEC688：1992，QB* 輸入范圍：0~800A內(nèi)可選 如0~100 A，0~500A等* 精度等級：≤1.0%.F.S* 線 性 度：優(yōu)于0.2%*響應(yīng)時間：≤1Us
霍爾電流傳感器
* 頻率特性：0~100KHz* 失調(diào)電壓：≤20mV* 溫度特性：≤150PPM/℃(0~50℃)* 整機(jī)功耗：≤30 mA+Ig* 隔離耐壓：輸入/輸出/外殼間 AC2.0KV/min*1mA* 過載能力：2倍電流連續(xù)，30倍1秒* 阻燃特性：UL94-V0* 工作環(huán)境：-10℃~50℃，20%~90%無凝露* 貯存環(huán)境：-40℃~70℃，20%~95%無凝露
霍爾電流傳感器測量方法
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語音
1.原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心，盡可能不要放偏；2.原邊導(dǎo)線盡可能完全放滿傳感器內(nèi)孔，不要留有空隙；3.需要測量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個額定值很高的傳感器，而欲測量的電流值又低于額定值很多，為了提高測量精度，可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈，使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時，為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞十圈(一般情況，NP=1；在內(nèi)孔中繞一圈，NP=2；……；繞九圈，NP=10，則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等，從而可提高精度)；
[2]
4.當(dāng)欲測量的電流值為IPN/10的時，在25℃仍然可以有較高的精度。
霍爾電流傳感器特點(diǎn)
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語音
霍爾傳感器不論是開環(huán)還是閉環(huán)原理，基本的性能區(qū)別不大，基本的優(yōu)點(diǎn)在于：響應(yīng)時間快、低溫漂、精度高、體積小、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、過載能力強(qiáng)。
霍爾電流傳感器應(yīng)用方式
編輯
語音
基本是HIA-C01和HIB-C15兩種閉環(huán)原理的霍爾電流傳感器較多，基本應(yīng)用方式是HIA-C01霍爾電流傳感器檢測前端每一塊電池板的發(fā)電情況，輸出信號給信號采集裝置，由信號采集裝置經(jīng)過采集、信號轉(zhuǎn)換等步驟，有線傳輸至控制中心，由控制中心統(tǒng)一對各個陣列的發(fā)電情況進(jìn)行監(jiān)控。
霍爾電流傳感器注意事項
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語音
霍爾電流傳感器如何選型
A.選擇電流傳感器時需要注意穿孔尺寸是否能夠保證電線可以穿過傳感器；B.選擇電流傳感器時需要注意現(xiàn)場的應(yīng)用環(huán)境是否有高溫、低溫、高潮濕、強(qiáng)震等特殊環(huán)境；C.選擇電流傳感器時需要注意空間結(jié)構(gòu)是否滿足。
霍爾電流傳感器使用須知
A.接線時注意接線端子的裸露導(dǎo)電部分，盡量防止ESD沖擊，需要有專業(yè)施工經(jīng)驗的工程師才能對該產(chǎn)品進(jìn)行接線操作。電源、輸入、輸出的各連接導(dǎo)線必須正確連接，不可錯位或反接，否則可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。B.產(chǎn)品安裝使用環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電塵埃及腐蝕性。C.劇烈震動或高溫也可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，必須注意使用場合。
霍爾電流傳感器注意事項
（1）電流傳感器必須根據(jù)被測電流的額定有效值適當(dāng)選用不同的規(guī)格的產(chǎn)品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補(bǔ)償式），一般情況下，2倍的過載電流持續(xù)時間不得超過1分鐘。（2）電壓傳感器必須按產(chǎn)品說明在原邊串入一個限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續(xù)時間不得超過1分鐘。（3）電流電壓傳感器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當(dāng)被測電流高于電流傳感器的額定值時，應(yīng)選用相應(yīng)大的傳感器；當(dāng)被測電壓高于電壓傳感器的額定值時，應(yīng)重新調(diào)整限流電阻。當(dāng)被測電流低于額定值1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數(shù)的辦法。（4）絕緣耐壓為3KV的傳感器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統(tǒng)和1.5KV及以下直流系統(tǒng)中，6KV的傳感器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統(tǒng)和2.5KV及以下直流系統(tǒng)中，注意不要超壓使用。（5）在要求得到良好動態(tài)特性的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數(shù)，均會影響動態(tài)特性。（6）在大電流直流系統(tǒng)中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流并逐漸減小其值。（7）傳感器抗外磁場能力為：距離傳感器5～10cm一個超過傳感器原邊電流值2倍的電流，所產(chǎn)生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應(yīng)大于5～10cm。（8）為了使傳感器工作在最佳測量狀態(tài)，應(yīng)使用介紹的簡易典型穩(wěn)壓電源。（9）傳感器的磁飽和點(diǎn)和電路飽和點(diǎn)，使其有很強(qiáng)的過載能力，但過載能力是有時間限制的，試驗過載能力時，2倍以上的過載電流不得超過1分鐘。（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。
霍爾電流傳感器工作過程
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語音
開環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是霍爾直放式原理，閉環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是磁平衡原理。所以閉環(huán)的在響應(yīng)時間跟精度上要比開環(huán)的好很多。開環(huán)和閉環(huán)都可以監(jiān)測交流電，一般開環(huán)的適用于大電流監(jiān)測，閉環(huán)適用于小電流監(jiān)測。開環(huán)式霍爾傳感器的工作過程：原邊電流(Ip)通過一根導(dǎo)線時，在導(dǎo)線四周將會產(chǎn)生一個磁場，這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，它能通過磁芯聚集感應(yīng)到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經(jīng)信號放大器放大后直接輸出，霍爾器件輸出的信號準(zhǔn)確反映了原邊電流的輸出情況。優(yōu)點(diǎn)：封裝尺寸小 ，測量范圍廣 ，重量輕，低電源損耗，無插損閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作過程：當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過磁芯集中在磁路中，霍爾器件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊電流(IP)產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。霍爾器件和輔助電路產(chǎn)生的副邊補(bǔ)償電流準(zhǔn)確反映了原邊電流的大小。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。
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美國ALLEGRO型號ACS709：采用耐熱增強(qiáng)型封裝的高帶寬，快速故障響應(yīng)電流傳感器ICAllegro ACS709電流傳感器IC為工業(yè)，汽車，商業(yè)和通信系統(tǒng)中的電流檢測應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)，精確的方法。該器件采用小尺寸表面貼裝封裝，可在客戶應(yīng)用中輕松實(shí)現(xiàn)。ACS709由精密線性...
2019-09-210
響拇指電子
深圳響拇指電子科技有限公司
霍爾電流傳感器的原理及磁飽和問題
霍爾電流傳感器工作原理：霍爾電流傳感器依據(jù)工作原理不同分為開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器。1、開環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理開環(huán)式霍爾電流傳感器也稱：直放式霍爾電流傳感器、直檢式霍爾電流傳感器等。如圖1，開環(huán)式霍爾電流傳感器由磁芯、霍爾元件和放大電路構(gòu)成。磁芯有一...
2019-08-290
參考資料
1.
霍爾電流傳感器未來有著更廣泛的應(yīng)用
．中國移動物聯(lián)網(wǎng)[引用日期2013-05-13]
2.
提高測量精度的方法
．儀器儀表世界網(wǎng)[引用日期2013-04-23]
電流霍爾傳感器原理：霍爾電流傳感器的作用及工作原理
有些人對霍爾傳感器比較感興趣，但是不知道霍爾傳感器什么作用，也不知道工作原理是什么。今天，傳感器專家網(wǎng)小編便為大家簡單解答一下這方面的疑問。
資料圖
霍爾傳感器的作用
車上的霍爾傳感器又叫凸輪軸位置傳感器。作用是判缸點(diǎn)火，就是說是調(diào)整點(diǎn)火時間的。他壞掉的話不影響著車，但是發(fā)動機(jī)不能正常運(yùn)行，很嚴(yán)重。對油耗不是影響不影響的問題，是不完全不能控制。要更換。
霍爾傳感器的工作原理
霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的。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(huán)、霍爾器件、（次級線圈）和放大電路等組成。
霍爾電流傳感器，資料圖
直放式電流傳感器（開環(huán)式）
眾所周知，當(dāng)電流通過一根長導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場，這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，它可以通過磁芯聚集感應(yīng)到霍爾器件上并使其有一信號輸出。這一信號經(jīng)信號放大器放大后直接輸出，一般的額定輸出標(biāo)定為4V。
磁平衡式電流傳感器（閉環(huán)式）
磁平衡式電流傳感器也稱補(bǔ)償式傳感器，即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈，電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償， 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當(dāng)主回路有一電流通過時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上， 所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個補(bǔ)償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場 ，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補(bǔ)償了原來的磁場， 使霍爾器件的輸
出逐漸減小。當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘 所產(chǎn)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(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進(jìn)行補(bǔ)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(tài)平衡的過程。
電流霍爾傳感器原理：霍爾電流傳感器的工作原理及應(yīng)用解析
描述
1. 引言
隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，節(jié)能降耗已經(jīng)成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一，而變頻調(diào)速技術(shù)正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個全新的智能電機(jī)時代。目前，該技術(shù)在電力、冶金、化工、造紙、食品、紡織等多種行業(yè)的電機(jī)傳動設(shè)備中得到實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代電力傳動技術(shù)的一個主要發(fā)展方向。用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，可節(jié)省10%以上的電能。
霍爾電流傳感器由于其優(yōu)異的特性，越來越多的變頻器制造商選擇它作為電量監(jiān)控的元器件。
2. 工作原理
霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。它有兩種工作方式，即開環(huán)（直放式）和閉環(huán)（磁平衡式）。直放式霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡單，成本相對較低；其缺點(diǎn)是精度、線性度較差，響應(yīng)時間較慢，溫度漂移較大。為了克服它的不足，出現(xiàn)了閉環(huán)（磁平衡式）霍爾電流傳感器。
閉環(huán)式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器，如圖1所示，它是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件次級線圈、放大器等組成。當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。
圖1
3. 產(chǎn)品介紹
3.1產(chǎn)品選型
閉環(huán)霍爾電流傳感器具有響應(yīng)時間短、工作頻率高、過載能力強(qiáng)、高隔離度等眾多優(yōu)點(diǎn)。一般情況下，根據(jù)輸入信號、外形、內(nèi)孔尺寸來選擇霍爾電流傳感器。在傳感器行業(yè)內(nèi)，江蘇安科瑞霍爾電流傳感器嚴(yán)格按照J(rèn)B/T 7490-2007《霍爾電流互感器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的各項要求，相對于同行采用插針式接線不同，一律采用綠色可插拔端子，現(xiàn)場接線方便、可靠。常見的品牌產(chǎn)品如表1。
3.2產(chǎn)品外形
型號：AHBC-LTA
3.3技術(shù)指標(biāo)
響應(yīng)時間：≤1us
頻寬：100kHz
失調(diào)電流：0.1mA
工作溫度：-25～70℃
存儲溫度：-40～80℃
輸出負(fù)載：根據(jù)不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定
輸入過載能力：輸入量程最大值2倍可恢復(fù)正常工作
耐壓：3.5kV/50Hz/1min
4. 應(yīng)用
4.1 傳感器應(yīng)用在變頻調(diào)速回路
圖2 變頻調(diào)速回路 Y為霍爾電流傳感器
圖2中①用于檢測母線的直流電流，當(dāng)檢測出主回路中出現(xiàn)異常脈沖，或有效值超出標(biāo)準(zhǔn)時，迅速切斷逆變觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖，保護(hù)逆變和整流模塊；
圖2中②用于檢測兩橋臂的中的電流差，由于換相失敗很容易使一相中上下兩橋臂中的IBGT模塊因過流而損壞，此時要求短路電流保護(hù)在短路檢出后10us內(nèi)切斷門驅(qū)動電路，這種逆變器必須采用快速過電流保護(hù)裝置，可以用霍爾電流傳感器檢測每個橋臂中的電流，若因換相失敗造成上下橋臂同時導(dǎo)電，則相應(yīng)的兩個傳感器同時檢出電流信號，經(jīng)與基準(zhǔn)電壓比較轉(zhuǎn)換成方波后，通過門電路控制封鎖所有的逆變觸發(fā)脈沖，切斷短路途徑，保護(hù)昂貴的IBGT模塊；
圖2中③用于檢測輸出電流的波形，接入逆變器的輸出回路中，用來檢測隨頻率變化的交流電流，可以更好地控制觸發(fā)脈沖，也可以提供用電設(shè)備的過載信號
4.2 使用注意事項
1、為了得到較好的動態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合，要耦合得好，最好用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑；
2、使用中當(dāng)大的直流電流流過傳感器原邊線圈，且次級電路沒有接通電源|穩(wěn)壓器或副邊開路，則其磁路被磁化，而產(chǎn)生剩磁，影響測量精度（故使用時要先接通電源和測量端M），發(fā)生這種情況時，要先進(jìn)行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源，而在原邊線圈中通過同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值；
3、在大多數(shù)場合，霍爾傳感器都具有很強(qiáng)的抗外磁場干擾能力，一般在距離模塊5-10cm之間存在一個兩倍于工作電流Ip的電流所產(chǎn)生的磁場干擾是可以忽略的，但當(dāng)有更強(qiáng)的磁場干擾時，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣斫鉀Q。通常方法有：
① 調(diào)整模塊方向，使外磁場對模塊的影響最小；
② 在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩；
③ 選用帶雙霍爾元件或多霍爾元件的模塊；
④ 測量的最佳精度是在額定值下得到的，當(dāng)被測電流遠(yuǎn)低于額定值時，要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數(shù)。另外，原邊饋線溫度不應(yīng)超過８０℃。
5. 結(jié)束語
霍爾電流傳感器因其眾多優(yōu)點(diǎn)，通過對大電流進(jìn)行精確的檢測和控制，保證了變頻器產(chǎn)品安全可靠的運(yùn)行，使變頻器在正常輸出的同時，能對異常狀況及時處理。提升了變頻器的可靠性，提高了變頻器的安全品質(zhì)。所以霍爾電流傳感器在變頻器里的優(yōu)勢越來越明顯，已成為變頻器行業(yè)中不可缺少的一部分。
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電流霍爾傳感器原理：霍爾電流傳感器的工作原理和優(yōu)點(diǎn)
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891次閱讀巨磁阻電流傳感器原理圖解所謂磁阻效應(yīng)是 指導(dǎo)體或半導(dǎo)體在磁場作用下其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象，巨磁阻效應(yīng)在1988年由彼得?格林....發(fā)表于 2019-12-18 09:05?
653次閱讀科瑞霍爾電流傳感器用于變頻器電流檢測的方案解析科瑞霍爾電流傳感器以其優(yōu)秀的電路設(shè)計和快速的響應(yīng)時間，可在變頻器上用來監(jiān)控工作電流，以保護(hù)昂貴的IG....發(fā)表于 2019-12-17 15:21?
652次閱讀零磁通電流傳感器工作原理零磁通電流傳感器的工作原理基于磁-電轉(zhuǎn)換，依賴于磁材料的強(qiáng)非線性。根據(jù)麥克斯韋方程組，直流電流產(chǎn)生的....發(fā)表于 2019-12-13 09:33?
441次閱讀電流傳感器在接觸式電刷傳輸大電流退火設(shè)備中的應(yīng)用...接觸式電刷傳輸大電流退火設(shè)備主要由電力調(diào)整器，可調(diào)變壓器、電刷、電極輪、冷卻液、收放線裝置等組成，利....發(fā)表于 2019-12-10 16:14?
287次閱讀霍爾傳感器的工作原理以及具有哪些優(yōu)點(diǎn)全面解析霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。發(fā)表于 2019-12-05 15:01?
1299次閱讀電流傳感器的制作過程解析Allegro的ACS712電流傳感器是一款基于霍爾效應(yīng)的效應(yīng)的電流傳感器。發(fā)表于 2019-11-18 09:20?
728次閱讀英飛凌TLI4971系列無磁芯開環(huán)電流傳感器介紹該傳感器的測量范圍為±25A至±120A，并且通過可單獨(dú)編程的參數(shù)(比如電流范圍、過流閾值和輸出模式....發(fā)表于 2019-11-01 08:51?
1819次閱讀英飛凌推出了一款全新的無磁芯開環(huán)電流傳感器英飛凌全新XENSIV TLI4971產(chǎn)品是一款無磁芯開環(huán)電流傳感器，用于工業(yè)應(yīng)用中準(zhǔn)確穩(wěn)定地測量電....發(fā)表于 2019-10-31 09:42?
1815次閱讀科瑞電感傳感器在曳引機(jī)中的應(yīng)用解析科瑞電感傳感器可應(yīng)用于直梯曳引機(jī)的速度檢測、速度控制、電流監(jiān)控，為直梯的安全運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的保障。發(fā)表于 2019-10-30 15:59?
266次閱讀萊姆數(shù)字輸出傳感器的原理解析所謂的 S-D ADC的原理，就是利用過采樣（Oversampling）技術(shù)、噪聲整形技術(shù)和數(shù)字濾波....發(fā)表于 2019-10-28 17:41?
444次閱讀高精度IT/IN系列電流傳感器在鋰電池電流電壓測...LEM作為電量測量解決方案的專家，在原有高精度傳感器的基礎(chǔ)上，為電池化成量身定制的高精度IT/IN系....發(fā)表于 2019-10-28 15:48?
461次閱讀影響濾波器工作效果的因素有哪些？有源電力濾波器實(shí)際運(yùn)行過程中存在大量實(shí)際的噪音干擾，這些干擾嚴(yán)重影響濾波器的工作效果。給出對于有源電力濾波器電...發(fā)表于 2019-10-21 06:08?
708次閱讀電流傳感器在太陽能發(fā)電裝機(jī)中的應(yīng)用解析開環(huán)霍爾電流傳感器基于直測式霍爾原理，當(dāng)原邊一次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通被高品質(zhì)磁芯聚集在磁路中，霍爾元件被....發(fā)表于 2019-10-18 17:51?
437次閱讀影響有源濾波器工作效果的因素有什么？有源電力濾波器實(shí)際運(yùn)行過程中存在大量實(shí)際的噪音干擾，這些干擾嚴(yán)重影響濾波器的工作效果。給出對于有源電力濾波器電...發(fā)表于 2019-10-18 08:17?
399次閱讀如何設(shè)計基于源濾波器的電流傳感器噪聲抑制電路？隨著用電設(shè)備類型的日益增多，出現(xiàn)了很多非線性負(fù)載，此類負(fù)載在運(yùn)行過程中，產(chǎn)生大量的高次諧波，這些諧波對于電網(wǎng)中...發(fā)表于 2019-10-17 07:18?
265次閱讀基于電流傳感器的風(fēng)力渦輪機(jī)怎么實(shí)現(xiàn)？礦物燃料一直以來都是發(fā)電的首選能源。但是，隨著對礦物燃料供應(yīng)的可持續(xù)性以及溫室效應(yīng)氣體生成的關(guān)注，以及有關(guān)減少...發(fā)表于 2019-10-16 06:43?
230次閱讀如何選擇合適的傳感器傳感器的量程與被測信號是否匹配，例如測800A的電流信號，選擇1000A的傳感器，但是傳感器轉(zhuǎn)出的信....發(fā)表于 2019-10-14 15:14?
508次閱讀交流電流傳感器在開關(guān)模式電源有什么應(yīng)用？常見的控制方案，像電流模式控制和峰值電流限制，在沒有傳統(tǒng)交流電流傳感器提供實(shí)時信息的條件下是不可能實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計...發(fā)表于 2019-10-12 06:06?
289次閱讀直流電流傳感器的負(fù)載電阻特性發(fā)表于 2019-10-11 23:13?
1996次閱讀如何使用傳感器技術(shù)解決電力公司供電時效率低的問題磁性篡改是非侵入式篡改的最常見形式之一。在儀表附近放置強(qiáng)磁鐵，強(qiáng)磁鐵可能會使附近的變壓器飽和，從而導(dǎo)....發(fā)表于 2019-10-11 15:14?
344次閱讀基于TMR的電流傳感器在大電流無聚磁芯中的應(yīng)用介...CUR 423x是該系列中第一款支持大電流直流和交流測量的產(chǎn)品，能測量1200A以上的電流。供電電流....發(fā)表于 2019-10-08 16:04?
756次閱讀芯片式電流傳感器的應(yīng)用及工作原理解析開環(huán)霍爾電流傳感器基于直測式霍爾原理，當(dāng)原邊一次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通被高品質(zhì)磁芯聚集在磁路中，霍爾元件被....發(fā)表于 2019-10-04 16:59?
981次閱讀新納傳感系統(tǒng)公司的MCX1101系列電流傳感器介...MCX1101系列是集成的單芯片雙向電流傳感器。與其他方案相比，它提供更高的精確度和更寬的動態(tài)范圍。....發(fā)表于 2019-09-30 14:56?
604次閱讀怎樣為Arduino制造電流傳感器電子元件和自制...此構(gòu)建所需的主要零件是分流器以及運(yùn)算放大器IC。對于我的應(yīng)用，我使用的是IC LM358，它是一個雙....發(fā)表于 2019-09-27 09:18?
2441次閱讀閉環(huán)電流傳感器選型_閉環(huán)電流傳感器特性參數(shù)閉環(huán)霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用于隔離檢測電流的模塊化產(chǎn)品，它的工作原理是霍爾磁平衡....發(fā)表于 2019-09-05 10:23?
450次閱讀開環(huán)式及閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理及區(qū)別本文主要介紹了開環(huán)式及閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理及區(qū)別。發(fā)表于 2019-09-05 10:18?
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