홀 효과 IC를 사용한 비접촉 전류 센서 회로

이 기사에서는 홀 효과 센서 IC를 사용하는 간단한 비접촉 전류 센서 회로에 대해 알아 봅니다.

왜 홀 효과 센서인가

전류 감지 (Amps)에 관해서는 선형 홀 효과 장치가 최고이며 가장 정확합니다.

이러한 장치는 몇 암페어에서 수천 개에 이르는 전류를 감지하고 측정 할 수 있습니다. 또한 도체와의 물리적 접촉없이 외부에서 측정을 수행 할 수 있습니다.

전류가 도체를 통과 할 때 일반적으로 암페어 당 약 6.9 가우스의 자유 공간 자기장이 생성됩니다.

이것은 홀 효과 장치에서 유효한 출력을 얻으려면 위 필드의 범위 내에서 구성해야 함을 의미합니다.

전류가 낮은 도체의 경우 이는 센서의 범위와 감지 기능을 향상시키기 위해 특별히 설계된 배열 내에서 장치를 구성해야 함을 의미합니다.

그러나 높은 크기의 전류를 전달하는 도체의 경우 특별한 배열이 필요하지 않을 수 있으며 선형 홀 효과 장치는 틈이있는 토 로이드 내에 자체 위치를 지정하여 직접 암페어를 감지하고 측정 할 수 있습니다.

자속 계산

장치의 자속 밀도는 다음과 같이 공식화 할 수 있습니다.

B = I / 4 (pi) r 또는 I = 4 (pi) rB

어디,
B = 가우스의 전계 강도
I = 전류 (암페어)
r = 도체 중심에서 배치 된 장치까지의 거리 (인치).

홀 효과 요소는 자기장에 수직으로 위치 할 때 가장 최적의 응답을 생성합니다. 그 이유는 90도 각도 필드에 비해 각도의 코사인 생성이 감소했기 때문입니다.

코일 및 홀 효과 장치를 사용한 비접촉 전류 측정 (낮음)

위에서 논의한 바와 같이, 더 낮은 전류가 관련 될 때 코일을 통해 측정하면 코일이 자속 밀도와 감도를 집중시키는 데 도움이되므로 유용합니다.

디바이스-코일 간극 적용

0.060 '의 디바이스-코일 에어 갭을 적용함으로써 달성 된 유효 자속 밀도는 다음과 같습니다.

B = 6.9nI 또는 n = B / 6.9I

여기서 n = 코일 권선 수.

예를 들어, 12 암페어에서 400 가우스를 시각화하기 위해 위의 공식을 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

n = 400/83 = 5 턴

일반적으로 1 가우스 미만의 낮은 크기의 전류를 전달하는 도체는 일반적으로 고체 장치 및 선형 증폭기 회로와 함께 수반되는 고유 한 간섭의 존재로 인해 감지하기 어렵습니다.

장치의 출력에서 ​​방출되는 광대역 잡음은 일반적으로 400uV RMS이므로 약 32mA의 오류가 발생하며 이는 상당히 클 수 있습니다.

저 전류를 정확하게 식별하고 측정하기 위해 아래에 표시된 배열을 사용하여 도체가 토로 이달 코어 주위를 몇 번 (n) 감싸서 다음 방정식을 제공합니다.

B = 6.9nI

여기서 n은 회전 수입니다.

이 방법은 낮은 전류 자기장이 홀 효과 장치에 볼트 단위의 후속 변환을위한 오류없는 데이터를 제공하기에 충분히 향상 될 수 있도록합니다.

토 로이드 및 홀 효과 장치를 사용한 비접촉 전류 (높음) 측정

도체를 통과하는 전류가 높을 수있는 경우 (약 100A), 홀 효과 장치는 문제의 크기를 측정하기 위해 스핏 섹션 토 로이드를 통해 직접 사용될 수 있습니다.

아래 그림에서 볼 수 있듯이 전류를 전달하는 도체가 토 로이드 링을 통과하는 동안 홀 효과는 토 로이드의 분할 또는 간격 사이에 배치됩니다.

도체 주변에 생성 된 자기장은 토 로이드 내에 집중되어 출력에서 ​​필요한 변환을 위해 홀 장치에 의해 감지됩니다.

홀 효과에 의한 등가 변환은 리드를 mV DC 범위로 설정된 디지털 멀티 미터에 적절하게 연결하여 직접 읽을 수 있습니다.

홀 효과 IC의 공급 리드는 사양에 따라 DC 소스에 연결해야합니다.

예의:

allegromicro.com/~/media/Files/Technical-Documents/an27702-Linear-Hall-Effect-Sensor-ICs.ashx