홀 소자의 전류 센서. 계획, 설명

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홀소자 전류 센서. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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보상 유형의 전류 센서의 기능 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX. 자기장에 민감한 홀 소자는 환형 자기 회로의 틈에 위치합니다.

홀 소자 전류 센서
그림. 1

권선 I를 통해 흐르는 측정된 전류 Imeas는 자기 회로에 자속을 생성하여 홀 감지 요소에서 이 전류에 비례하는 EMF를 유도합니다. 증폭 후 소자에서 가져온 신호는 보상 권선 II에 들어가고 이를 통해 흐르는 전류 Ik는 자기 회로에서 반대 방향의 자속을 생성합니다. 자기 시스템, 홀 소자 및 증폭기는 평등을 유지하는 네거티브 피드백 루프를 형성합니다.

여기서 W1 및 W|| - 권선 I 및 II의 권선 수 저항 R1은 권선 II와 직렬로 연결되어 보상 전류를 센서의 출력 전압으로 변환합니다. 권선 II의 권선 수에 대한 권선 I의 권선 수의 비율과 수치적으로 동일한 옴 단위의 저항을 선택하면 볼트 단위의 출력 전압은 암페어 단위로 측정된 전류와 수치적으로 동일해집니다.

홀 소자 전류 센서
그림. 2

센서에 사용된 홀 소자 DKhK-0.5A의 전체 도면은 그림 2에 나와 있습니다. 3 제어 전류 및 자기장 유도에 비례하는 홀 전압은 +U와 -U 단자 사이에서 측정됩니다. 280mA의 제어 전류(+I 출력으로 흐르고 -I 출력에서 흘러나옴)의 공칭 값에서 요소의 감도는 2mV/T입니다. 지정된 전압 극성과 전류 방향은 그림과 같이 지시된 자기 유도 벡터 B에 해당합니다. 7 화살표. 잔류 출력 전압(자계가 없는 경우)은 1,8mV를 초과하지 않습니다. 입력 저항(단자 I 간) - 3 ... 3kOhm, 출력 저항(단자 U 간) - XNUMXkOhm 이하.

홀 소자 전류 센서
그림. 3

감도가 알려지지 않은 홀 소자가 있는 경우 임의의 와이어의 권선 수 W가 알려진 임의의 자기 회로의 길이 d인 에어 갭에 소자를 배치하여 실험적으로 결정할 수 있습니다. 제어 전류 소스가 연결됩니다. 요소의 "전류" 단자에 연결하고 밀리볼트미터는 다른 두 단자에 연결합니다. 직류 I는 권선을 통해 전달됩니다. 감도(mV/T)는 밀리볼트미터 판독값을 자기 유도로 나눈 몫이며 공식으로 계산됩니다.

전류 센서 회로는 그림 3에 나와 있습니다. 1 자기 시스템은 홀 요소 B1이 삽입된 자기 회로의 갭에 변압기 T1으로 표시됩니다. 증폭기는 연산 증폭기 DA2과 트랜지스터 VT3, VT1에 조립됩니다. 트랜지스터 VTXNUMX의 전류 안정기는 홀 소자를 통해 흐르는 제어 전류를 설정합니다.

센서에 전원을 공급하려면 바이폴라 DC 전압 소스 +/-15V가 필요하며 에너지의 주요 소비자는 변압기 T1의 권선 II입니다. 설명된 설계에서 권선은 컴퓨터 전원 공급 장치의 페라이트 링에 감겨 있습니다. 권선 II - 직경 1000mm의 PEV-2 와이어 0.15회 권선 상단에 단면적이 1mm10인 절연 장착 와이어의 0,35-2회 권선이 감겨 있습니다. 링에 2mm 길이의 에어 갭이 만들어집니다. 이는 갭에 접착 된 홀 요소의 두께와 같습니다.

홀 소자 전류 센서
그림. 4

자기 회로가 페라이트일 필요는 없으며 모든 강자성 재료로 만들 수 있습니다. 자기 회로의 최적 단면적은 10...12 mm2입니다. 단면을 늘리려고 애쓰지 말아야 합니다. 이는 보상 권선의 권선 길이를 증가시켜 결과적으로, 저항 같은 이유로 보상 권선에는 가능한 가장 큰 직경의 와이어를 선택해야 합니다.

홀 소자 전류 센서
그림. 5

제작된 센서는 Fig. 4 및 그 전달 특성 - 그림. 5 주파수 50Hz의 정현파 전류를 측정할 때 찍은 것입니다. 전류 및 전압의 유효 값은 그래프의 축을 따라 표시되며 장치에는 저항 R4가 없습니다. 측정된 전류 1 ... 0,25 A의 값 범위에서 일정한 6 V/A의 전류-전압 변환 비율을 제공했습니다.

저전류에서 특성의 선형성을 위반하는 것은 트랜지스터 VT2 및 VT3의 전력 증폭기가 초기 바이어스 없이 클래스 B에서 작동한다는 사실에 의해 설명됩니다. 고전류 값에서 비선형성의 이유는 K140UD7 연산 증폭기의 신호 제한으로 인해 보상 전류의 모양이 더 이상 측정된 모양과 일치하지 않고 완전한 보상이 이루어지지 않기 때문입니다. 자기 회로의 자속.

동일한 저항 R3를 저항 R4과 병렬로 설치하여 최대 10A까지 전류를 측정할 때 특성을 선형으로 만들 수 있었습니다. 그러나 변환 계수는 0,5V/A로 감소했습니다.

저자: N. Salimov. 스베르들롭스크 지역 레브다; 출판: radioradar.net

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