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霍爾傳感器原理磁平衡式電流傳感器

來源:北京華智興遠科技有限公司   2025年03月06日 07:20  

  霍爾感應(yīng):薄板左右兩側(cè)因電勢差,形成電壓,稱為霍爾感應(yīng)電壓,我們知道,電子在磁場中運動時,會受到洛倫茲力的作用,我們使用左手定則,讓磁場B的磁感線(射入屏幕)穿入手心,也就是手心向外,并用四指指向電流方向,也就是四指向下,那么,大拇指的方向就是電子的受力方向,所以在外磁場的作用下,薄板中的電荷會向一側(cè)傾斜。

  檢測到的電壓叫霍爾感應(yīng)電壓,如果取走外磁場,那么霍爾電壓消失,i表示電流方向,B表示外磁場方向,V表示霍爾電壓,盒子中的小圓點可以看作是電子,當然,實際的霍爾傳感器,其實很小,下面是一個霍爾傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu),外霍爾電流傳感器部旋轉(zhuǎn)磁場經(jīng)霍爾感器,產(chǎn)生周期變化的信號,再通過傳感器內(nèi)部電路處理,輸出數(shù)字信號,或者模擬信號,其核心就是感應(yīng)外部磁場(輸入),產(chǎn)生電壓(輸出),這就是霍爾傳感器的工作原理,是不是很簡單。

  霍爾傳感器的分類。

  按照輸出量是數(shù)字量還是模擬量,霍爾傳感器分為數(shù)字式和模擬式兩種,根據(jù)工作特性,霍爾傳感器又分為單極式和雙極式兩種。

  雙極式霍爾傳感器:分別用磁鐵的兩極來觸發(fā)和釋放霍爾傳感器。

  單極式霍爾傳感器:僅用磁鐵的S極來觸發(fā)和釋放霍爾傳感器。

  磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即主回路被測電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)霍爾電流傳感器生的磁場通過一個次級線圈,電流所產(chǎn)生的磁場進行補償,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,因而補償了原來的磁場,使霍爾器件的輸出逐漸減小,當與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,霍爾電流傳感器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行補償,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。

  傳感的改進對于提供智能手機,相機和游戲控制器等消費設(shè)備所需的改善用戶體驗至關(guān)重要,同時也需要充分發(fā)揮其潛力,線性與機械開關(guān)等替代品相比,霍爾效應(yīng)傳感器提供了實現(xiàn)更復(fù)雜感測的手段,機械開關(guān)通常是計算機配件(如操縱桿或游戲控制器)中的現(xiàn)有技術(shù),線性霍爾效應(yīng)傳感器提供非接觸式位置傳感解決方案,該解決方案高度可靠,便于設(shè)計。

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