Circuito del sensor de corriente sin contacto con IC de efecto Hall

En este artículo, aprendemos sobre un circuito sensor de corriente sin contacto simple que utiliza un sensor de efecto Hall IC.

Por qué el sensor de efecto Hall

Cuando se trata de detectar corriente (amperios), los dispositivos lineales de efecto Hall son los mejores y los más precisos.

Estos dispositivos pueden detectar y medir la corriente desde unos pocos amperios hasta muchos miles. Además, permite que las mediciones se realicen externamente sin necesidad de un contacto físico con el conductor.

Cuando la corriente pasa a través de un conductor, normalmente se genera un campo magnético en el espacio libre de alrededor de 6,9 ​​gauss por amperio.

Esto implica que, para obtener una salida válida del dispositivo de efecto Hall, debe configurarse dentro del rango del campo anterior.

Para conductores con corrientes bajas, esto significa que el dispositivo debe configurarse dentro de arreglos especialmente diseñados para mejorar el rango y las capacidades de detección del sensor.

Sin embargo, para conductores que transportan altas magnitudes de corriente, es posible que no se requiera ningún arreglo especial y el dispositivo lineal de efecto Hall sería capaz de detectar y medir los amperios directamente colocándose dentro de un torroide con espacio.

Cálculo del flujo magnético

La densidad de flujo magnético sobre el dispositivo se puede formular como sigue:

B = I / 4 (pi) r, o I = 4 (pi) rB

dónde,
B = intensidad de campo en Gauss
I = corriente en amperios
r = distancia desde el centro del conductor hasta el dispositivo posicionado en pulgadas.

Cabe señalar que un elemento de efecto Hall producirá la respuesta más óptima cuando se coloca perpendicular a un campo magnético. La razón es que se reduce la generación de coseno del ángulo en comparación con los campos angulados a 90 grados.

Medición de corriente sin contacto (baja) usando una bobina y un dispositivo de efecto Hall

Como se discutió anteriormente, cuando están involucradas corrientes más bajas, medirlo a través de una bobina se vuelve útil ya que la bobina ayuda a concentrar la densidad de flujo y, por lo tanto, la sensibilidad.

Hacer cumplir la brecha entre el dispositivo y la bobina

Al hacer cumplir un espacio de aire entre el dispositivo y la bobina de 0.060 ', la densidad de flujo magnético efectivo lograda se convierte en:

B = 6,9 nI o n = B / 6,9I

donde n = número de vueltas de la bobina.

Como ejemplo, para visualizar 400 gauss a 12 amperios, la fórmula anterior se puede utilizar como:

n = 400/83 = 5 vueltas

Un conductor que transporta menores magnitudes de corriente, típicamente por debajo de 1 gauss, se vuelve difícil de detectar debido a la presencia de interferencia inherente normalmente acompañada de dispositivos de estado sólido y circuitos amplificadores lineales.

El ruido de banda ancha emitido en la salida del dispositivo es típicamente 400uV RMS, lo que resulta en un error de aproximadamente 32mA, que podría ser significativamente grande.

Para identificar y medir las corrientes bajas correctamente, se utiliza una disposición que se muestra a continuación en la que el conductor se enrolla alrededor de un núcleo toroidal varias veces (n), dando la siguiente ecuación:

B = 6,9 nI

donde n es el número de vueltas

El método permite mejorar suficientemente los campos magnéticos de baja corriente para proporcionar al dispositivo de efecto Hall datos sin errores para la conversión posterior en voltios.

Medición de corriente sin contacto (alta) con un toroide y un dispositivo de efecto Hall

En los casos en que la corriente a través del conductor puede ser alta (alrededor de 100 amperios), se puede usar un dispositivo de efecto Hall directamente a través de un toroide de sección de saliva para medir las magnitudes en cuestión.

Como se puede ver en la figura siguiente, el efecto Hall se coloca entre la división o el espacio del toroide mientras que el conductor que lleva la corriente pasa a través del anillo toroide.

El campo magnético generado alrededor del conductor se concentra dentro del torroide y es detectado por el dispositivo Hall para las conversiones requeridas en la salida.

Las conversiones equivalentes realizadas por el efecto Hall se pueden leer directamente conectando adecuadamente sus cables a un multímetro digital configurado en el rango de mV CC.

El cable de alimentación del circuito integrado de efecto Hall debe conectarse a una fuente de CC según sus especificaciones.

Cortesía:

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