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霍爾傳感器依據(jù)工作原理不同分為開環(huán)式霍爾傳感器和閉環(huán)式霍爾傳感器。
1,開環(huán)式霍爾傳感器工作原理。
開環(huán)式霍爾傳感器也稱:直放式霍爾電流傳感器,直檢式霍爾電流傳感器等,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,磁芯有一開口氣隙,霍爾元件放置于氣隙出,當(dāng)原邊導(dǎo)體流過電流時(shí),在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流大小成正比的磁場(chǎng),磁芯將磁力線集聚至氣隙處,霍爾元件輸出與氣隙處磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的電壓信號(hào),放大電路將該信號(hào)放大輸出,該類傳感器通常輸出±10V左右的電壓信號(hào),也有部分傳霍爾電流傳感器感器為了增強(qiáng)電磁兼容性,變換為電流信號(hào)輸出。
2,閉環(huán)式霍爾傳感器工作原理。
閉環(huán)式霍爾傳感器也稱:零磁通霍爾電流傳感器,零磁通互感器,磁平衡式霍爾電流傳感器等,閉環(huán)式霍爾電流傳感器包括磁芯,霍爾元件,放大電路和副邊補(bǔ)償繞組,與開環(huán)式霍爾電流傳感器相比,閉環(huán)式霍爾電流傳感器多了副邊補(bǔ)償繞組,正是副邊補(bǔ)償繞組,將閉環(huán)式霍爾電流傳感器的性能進(jìn)行了大幅度提升。
放大電路接受霍爾元件的輸出,并放大為電流信號(hào)提供給副邊補(bǔ)償繞組,霍爾電流傳感器副邊補(bǔ)償繞組在磁芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原邊電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在氣隙處大小相等,方向相反,抵消原邊磁場(chǎng),形成負(fù)反饋閉環(huán)控制電路,若副邊電流過小,產(chǎn)生的磁場(chǎng)不足以抵消原邊磁場(chǎng),放大電路將輸出更大的電流,反之,放大電路輸出電流減小,從而維持氣隙處的磁場(chǎng)平衡,若原邊電流發(fā)生變化,氣隙處磁場(chǎng)平衡被破壞,負(fù)反饋閉環(huán)控制電路同樣會(huì)調(diào)節(jié)副邊輸出電路,使磁場(chǎng)重新達(dá)到平衡。
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場(chǎng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng),那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向(即霍爾輸出端之間)霍爾電流傳感器,將產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)VH,稱其為霍爾電勢(shì),其大小正比于控制電流I,與磁場(chǎng)強(qiáng)度B的乘積。
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(chǎng)B穿過該器件感磁面,則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì)VH。
霍爾電流傳感器是按照霍爾效應(yīng)原理制成,對(duì)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(chǎng),而霍爾器件則用來(lái)測(cè)量這一磁場(chǎng),因此,使電流的非接觸測(cè)量成為可能,通過測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)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。
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