霍爾電流傳感器輸出：霍爾傳感器工作原理簡介
霍爾傳感器工作原理簡介
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開環(huán)霍爾電流傳感器
◆工作原理：原邊電流IP流過導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，這一磁場的大小與流過導(dǎo)體的電流成正比，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。
◆特點：a,原邊與副邊之間高度絕緣
b,體積小，重量輕
c,無插入損耗 d,檢測范圍廣 e,電耗低
閉環(huán)霍爾電流傳感器
◆工作原理：原邊電流IP流過導(dǎo)體，產(chǎn)生的磁場，聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件輸出信號控制的補償電流IS流過副邊線圈產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補償，其補償電流IS精確的反映原邊電流IP。
◆特點：a,頻帶范圍寬 b,精度高 c,響應(yīng)時間快
d,溫漂小 e,線性度好 f,電流輸出，抗干擾能力強
閉環(huán)霍爾電壓傳感器
◆工作原理：原邊電壓VP經(jīng)過Ri產(chǎn)生電流，流過原邊線圈產(chǎn)生磁場，聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件輸出信號控制的補償電流IS流過副邊線圈產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補償，其補償電流IS精確的反映原邊電壓VP。
◆特點：a,精度高 b,線性度好 c,抗干擾能力強 d,溫漂小 e,共模抑制比強
霍爾電流傳感器輸出：霍爾電流傳感器實現(xiàn)大直流電流的精確測量
霍爾電流傳感器實現(xiàn)大直流電流的精確測量
雖然有許多儀器可以精確地測量小的直流電流(最大3A)，但很少有儀器可以精確地(好于1%)測量50A以上的直流電流。這么大的電流范圍是電動汽車(EV)、電網(wǎng)能量存儲和光伏(光電)可再生能源裝置等的負(fù)載典型值。另外，這些系統(tǒng)需要精確地預(yù)測相關(guān)能量存儲電池的電荷狀態(tài)(SOC)。對電荷狀態(tài)的估計可以根據(jù)電流和電荷(庫倫計數(shù))測量實現(xiàn)，而精確的測量數(shù)據(jù)對于精確的電荷狀態(tài)估計來說是必要條件。
一般來說，用于電流或電荷測量的任何系統(tǒng)都設(shè)計包含有內(nèi)置數(shù)據(jù)采集部件，如合適的放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等。電流傳感器用于檢測電流。電流傳感器的輸出需要通過一個電路轉(zhuǎn)換成可用的形式(即電壓)。接著對信號進(jìn)行濾波，以減少電磁和射頻干擾。然后進(jìn)行放大和數(shù)字化。再將每個電流數(shù)據(jù)樣本乘以合適的時間間隔，(通過數(shù)字化計算)累加算出電荷值。
另一方面，如果以恒定不變的頻率進(jìn)行數(shù)字化，那么首先累積的電流樣本，然后當(dāng)累積電荷值被讀出或以某種方式利用時才乘以合適的時間間隔。同時需要考慮選擇合適的最小奈奎斯特采樣率，并在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前使用足夠窄的抗混疊濾波器。
用于大電流測量的實用性傳感器技術(shù)
在用于測量大電流的技術(shù)中，有兩種傳感器技術(shù)最常見。第一種技術(shù)是檢測承載電流的導(dǎo)體周圍的磁場。第二種技術(shù)是測量承載待測電流(和電荷)的電阻(經(jīng)常稱之為分流器)上的壓降。這個壓降遵循歐姆定律(V=I × R)。
用于大電流測量的器件通常稱為霍爾效應(yīng)電流傳感器。這種傳感器內(nèi)置有一個載流元件。當(dāng)電流和外部磁場施加于該元件上時，元件兩側(cè)會呈現(xiàn)一個垂直于電流方向并垂直于外部磁場方向的壓差。普通金屬中的霍爾效應(yīng)壓差值很小。值得注意的是，并不是所有測量載流導(dǎo)體周圍磁場的直流電流傳感器都是基于霍爾效應(yīng)。下面會簡要介紹它們之間的區(qū)別。
大電流霍爾效應(yīng)傳感器
為了做成一個帶霍爾效應(yīng)器件的電流傳感器，需要用一個磁芯將導(dǎo)體電流周圍的磁場集中起來，同時這個磁芯中要開一個槽，用于容納實際的霍爾元件。尺寸相對較小的槽(相對于整個磁路長度而言)會形成一個接近均勻且垂直于霍爾元件平面的磁場。當(dāng)霍爾元件獲得電流能量時，將產(chǎn)生一個正比于勵磁電流和磁芯磁場的電壓。這個霍爾電壓經(jīng)放大后從電流傳感器的輸出端輸出。
由于載流導(dǎo)體和磁芯之間沒有電氣上的連接(耦合的只是磁場)，傳感器實際上是與待測電路隔離的。載流導(dǎo)體可能有很高的電壓，而霍爾效應(yīng)電流傳感器的輸出可以安全地連接到接地電路，或連接到相對載流導(dǎo)體任意電位的電路，因此提供滿足最嚴(yán)格安全標(biāo)準(zhǔn)的間隙與爬電值也相對比較容易。
然而，這種線性傳感器也存在一些缺點。其中最不重要的缺點也許是霍爾效應(yīng)傳感器要求恒定勵磁電流這個事實。另外，處理來自霍爾效應(yīng)傳感器的信號的放大和調(diào)節(jié)電路通常要消耗顯著的能量。當(dāng)然，這個能耗也許不那么顯著，要看具體的應(yīng)用。盡管如此，用于連續(xù)測量電流的霍爾傳感器能耗也不能小至毫瓦級。
霍爾效應(yīng)傳感器：漂移大，可用工作溫度范圍小
因為典型的線性傳感器輸出是按比例量測的(不僅取決于被測的磁場強度，而且取決于勵磁電流值)，勵磁電流的穩(wěn)定性將極大地影響待測電流幅度以及沒有電流流動時的零偏移。一般來說，后兩者都取決于供電電壓的穩(wěn)定和溫度變化(因為影響勵磁電流和霍爾電壓本身的霍爾傳感元件電阻取決于工作溫度)。
測量勵磁電流并在輸出中考慮該因素的傳感器變種是可能的。但它要求精密的外部元件和較大的處理電路。而且霍爾電壓是待測磁場的非線性函數(shù)，這進(jìn)一步增加了傳感器的誤差。
因為在不同條件下會產(chǎn)生不同的誤差，大多數(shù)線性霍爾效應(yīng)器件制造商會將總的誤差分解成許多單獨的分量。有時很難計算總的合成誤差。
閉環(huán)電流傳感器
為了解決霍爾傳感元件的非線性問題，業(yè)界開發(fā)出了另外一種技術(shù)。這種技術(shù)依賴于檢測傳感磁芯中磁場的有無或符號，而不是測量這種磁場的強度。另外，它能避免由于霍爾元件中不穩(wěn)定的勵磁電流引起的測量誤差。
這種技術(shù)是在磁芯上增加一個繞組，用于產(chǎn)生符號相反的磁場，但強度與待測電流產(chǎn)生的磁場完全相等。現(xiàn)在霍爾傳感元件僅用于檢測磁場符號而不是磁場強度。這個繞組連接在有運放的電路中。該電路維持這種補償繞組中的電流并使霍爾傳感器感知到的磁場為零。補償繞組中的電流要比待測導(dǎo)體中的電流小許多倍(也許超過1000倍)，這個功能只需在制作繞組時在磁芯上多繞幾匝就可以實現(xiàn)，而且匝數(shù)可以得到精確控制。
鑒于補償繞組在運放反饋環(huán)路中的作用，這種電流傳感器經(jīng)常被稱為“閉環(huán)”傳感器。相反，前述簡單的線性霍爾效應(yīng)傳感器經(jīng)常被認(rèn)為是“開環(huán)”傳感器，以便強調(diào)在它們的工作過程中不存在反饋機制。
在霍爾效應(yīng)器件中，不能將檢測零磁場時的(偏移)誤差減小到任意小的值，這是由于各種漂移、而且大多數(shù)是由于溫度相關(guān)性漂移的原因。這也是為何一些較高性能的電流傳感器采用的技術(shù)不依賴于霍爾效應(yīng)的原因。然而，這些傳感器一般仍被稱為霍爾效應(yīng)傳感器，這只是因為它們在外觀上與霍爾效應(yīng)器件十分相似罷了。
霍爾電流傳感器輸出：霍爾電流傳感器測電壓與輸出問題
霍爾電流傳感器測電壓與輸出問題，大家知道嗎？下面就一起來看看吧！
霍爾電流傳感器測電壓與輸出問題
測電壓
為了測量mA級的小電流，根據(jù)Φ1=I1N1,增加N1的匝數(shù)，同樣可以獲得高磁通Φ1.采用這種方法制成的小電流傳感器不但可以測mA級電流，而且可以測電壓。
與電流傳感器所不同的是在測量電壓時，電壓傳感器的原邊多匝繞組通過串聯(lián)一個限流電阻R1,然后并聯(lián)連接在被測電壓U1上，得到與被測電壓U1成比例的電流I1.副邊原理同電流傳感器一樣。當(dāng)補償電流I2流過測量電阻RM時，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓作為傳感器的測量電壓U0,即 U0=I2RM
輸出
直接檢測式（無放大）電流傳感器為高阻抗輸出電壓，在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于10KΩ，通常都是將其±50mV或±100mV懸浮輸出電壓用差動輸入比例放大器放大到±4V或±5V. （a） 圖可滿足一般精度要求；（b）圖性能較好，適用于精度要求高的場合。
直檢放大式電流傳感器為高阻抗輸出電壓。在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于2KΩ。
磁補償式電流、電壓磁補償式電流、電壓傳感器均為電流輸出型。從圖1-3看出"M"端對電源"O"
端為電流I2的通路。因此，傳感器從"M"端輸出的信號為電流信號。電流信號可以在一定范圍遠(yuǎn)傳，并能保證精度，使用中，測量電阻RM只需設(shè)計在二次儀表輸入或終端控制板接口上。
為了保證高精度測量要注意：①測量電阻的精度選擇，一般選金屬膜電阻，精度≤±0.5%,詳見表1-1,②二次儀表或終端控制板電路輸入阻抗應(yīng)大于測量電阻100倍以上。
以上就是關(guān)于霍爾電流傳感器測電壓與輸出問題的詳細(xì)介紹，希望可以幫到大家！
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霍爾電流傳感器輸出：霍爾的電流傳感器輸出是有效值還是峰峰值？
經(jīng)常會有客戶咨詢，霍爾電流傳感器輸出是有效值，真有效值，還是峰峰值？
首先霍爾是材料學(xué)科，是靠材料感應(yīng)放大的信號，因為響應(yīng)時間快，副邊是完全還原原邊的波形的。
不管是開環(huán)原理的傳感器還是閉環(huán)原理的傳感器，副邊和原邊都是真實還原，幾乎無相差，或者說只要不是非常苛刻的功率分析，相差是可以忽略的。
原邊不論是直流，交流，還是不規(guī)則波形等等，副邊都是可以真實還原的。
因為霍爾傳感器輸出的是瞬時值。
你原邊電流電壓按照什么值，那副邊還是按照原邊的取值，原邊是有效值，副邊也即是有效值，原邊是峰峰值，那副邊也就是按照峰峰值來計算的。
舉例說明，測量一個不規(guī)則交流波形，額定電流值是500A，峰峰值電流可能是1000A，那么在選擇傳感器的時候，就要盡量保證傳感器的測量范圍大于峰峰值1000A的電流，如果不是這樣，還原出來的交流就會被通常講的削頂。是無法真實還原的。
特別是在電機驅(qū)動控制領(lǐng)域，電機的驅(qū)動峰值電流一般是額定電流的3-3.6倍，要特別注意峰峰值和額定值的比例關(guān)系，平方根是不適用于電機驅(qū)動電流計算的。
以上問題請各位用戶在選型時特別注意，
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