霍尔效应电流传感器_霍尔电流传感器的原理_霍尔电流传感器的应用类型 - 英国Prosys

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霍尔电流传感器的原理和应用类型
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发布时间:2022年08月10日                  作者:德国GMC-I高美测仪(上海电励士)

电流测量的常用传感器,一种是分流器,另一种就是霍尔电流传感器。霍尔电流传感器属于依靠电磁特性检测电流的传感器。

霍尔电流传感器

霍尔电流传感器的原理:

1 、霍尔效应是什么:

霍尔效应

霍尔效应指的是,有小电流通过的一个半导体薄片置于磁场中,受到磁场作用影响电流发生偏转,在控制电流的垂直方向上的半导体两侧形成了电压差,该电势差就是霍尔电压。霍尔电压的大小,与磁场强度和半导体内通过的控制电流成正比。

根据霍尔电压与磁场强度的正比例关系,设计装置,提供恒定的控制电流,那么霍尔电流的大小就只收到磁场强度一个因素的影响,进而霍尔电压的变化可以反应磁场强度的变化。而磁场是由相应电流产生的,与电流具有明确的联动关系。这就是利用霍尔元件测量电流强度的基本原理。

2 、霍尔电流传感器的应用类型

1)直检式霍尔电流传感器又叫开环式霍尔电流传感器、直放式霍尔电流传感器

当在一根长导线中通以电流时,在导线的周围会有磁场产生,该磁场的大小与通过导线的电流成正比。利用薄半导体片的霍尔效应,测量霍尔器件感应生成的电压信号,经过放大器放大霍尔电压后,可以直接测量霍尔电压。直检式霍尔电流传感器的优点是电路简单、成本较低、能量效率高、检测范围广及电耗低等;缺点是精度、线性度较差、响应速度较慢、且温漂较大。

霍尔电流传感器

2)磁平衡式霍尔电流传感器,又叫闭环霍尔电流传感器、零磁通霍尔电流传感器、零磁通互感器

磁平衡式霍尔电流传感器是依据磁场平衡原理工作的。原边电流在聚磁环处所产生的磁场,使得霍尔元件上产生电压偏差;

电压信号传递给放大器后,经过放大的电流信号输送给次级线圈(下图中红色绕组),在次级线圈上感应出的电流所产生的磁场,方向与原边磁场相反。经过反复调整放大器输出电压, 原边产生的磁场与次级线圈产生的磁场在气隙处互相抵消,从而使得半导体薄片处于零磁通的环境中。

达到这种平衡状态以后,检测放大器输出电流,推算得到原边回路电流值。  磁平衡式霍尔电流传感器的优点是精度高、响应时间快、温漂小、线性度好及抗干扰能力强。缺点是测量范围较固定,成本、能耗较高。