霍尔电流传感器是什么?它的工作原理是什么(霍尔电流传感器是什么?它的工作原理是什么意思)

  霍尔传感器的工作原理是:磁场中有一个霍尔半导体片,恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下,I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移,使该片在CD方向上产生电位差,这就是所谓的霍尔电压。

  什么是霍尔传感器?

  霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。根据霍尔效应,人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点,因此,在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

  霍尔传感器常见的类型?

  1、霍尔压力传感器:敏感元件弹簧片一端固定,另一端安装着霍尔元件。当输入压力增加时,弹簧伸长,使处于恒定梯度磁场中的霍尔元件产生相应的位移,从霍尔元件输出的电压的大小即可反映出压力的大小。

  2、霍尔电流传感器:在磁芯上开一气隙,内置一个线性霍尔元件,器件通电后,便可由它输出的霍尔电压得出导线中流通电流的大小。

  霍尔传感器应用领域有?

  1、测量领域:可用于测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等;

  2、通讯领域:可用于放大器、振荡器、相敏检波、混频、分频、以及微波功率测量等;

  3、自动化技术领域:可用于无刷直流电机、速度传感、位置传感、自动记数、接近开关等。

  基本原理:霍尔电势VH的大小与控制电流IC和磁通密度B的乘积成正比,即:H=KHICBsin霍尔电流传感器是按照霍尔效应原理制成,对安培定律加以应用,即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场,而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此,使电流的非接触测量成为可能。通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此,电流传感器经过了电-磁-电的绝缘隔离转换。工作原理:

  霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。它有两种工作方式,即开环(直放式)和闭环(磁平衡式)。直放式霍尔传感器的优点是电路形式简单,成本相对较低;其缺点是精度、线性度较差,响应时间较慢,温度漂移较大。为了克服它的不足,出现了闭环(磁平衡式)霍尔电流传感器。

  闭环式霍尔电流传感器又称零磁通式霍尔电流传感器,如下图所示,它是由原边电路、聚磁环、霍尔元件次级线圈、放大器等组成。当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中,霍尔元件固定在气隙中检测磁通,通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流,用于抵消原边IP产生的磁通,使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理,传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化.

  开环式电流传感器,如下图所示, 当原边电流IP流过一根长导线时,在导线周围将产生磁场,这一磁场的大小与流过导线的电流成正比,产生的磁场聚集在磁环内,通过磁环气隙中霍尔原件进行测量并放大输出,其输出电压VS精确的反映原边电流IP。由于环形磁芯中的磁感应强度与原边电流成正比,只要原边电流足够大,环形磁芯必然饱和。

  注:不论是哪种霍尔电流传感器,磁芯发生磁饱和后,可能导致剩磁,而霍尔传感器的输出与磁芯的磁通有关,因此,磁饱和后的霍尔电流传感器,在一次没有输入的情况下,也会有一定直流信号的输出。

  功能:

  霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换,通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受,响应时间快,电流测量范围宽精度高,过载能力强,线性好,抗干扰能力强

  扩展资料:

  霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。

  动力电池包,作为电动汽车上具备独立功能的电气单元,需要具备完善的控制和保护功能,并且需要周期性的向整车控制器汇报自身工作状况,电流电压等基本电路参数的测量必不可少。具体到电流的测量,主要采集回路总电流。而电池包电路系统末梢的每一只电芯,目前还做不到精确掌握其实时工作电流。电流测量的常用传感器,一种是分流器,另一种就是霍尔电流传感器。霍尔电流传感器属于依靠电磁特性检测电流的一种传感器。

  1 磁电流传感器分类和工作原理

  磁电流传感器的种类很多,按照测试原理可以划分为:罗氏(Rogowski)线圈、电流互感器、分流器、巨磁阻效应(GMR)、巨磁阻抗(GMI)各向异性(AMR)、隧道效应(TMR)、光学效应、霍尔效应等等。

  Rogowski 线圈测量电流的基本原理是电磁感应和安培环路定律,又叫电流测量线圈或者微分电流传感器,如下图所示。根据线圈上的感应电流信号与通过线圈的额电流变化率成正比的顾虑,通过积分还原一次回路电流值。这是一种交流电流的测量方法。

  Rogowski 线圈不含磁性材料,所以没有磁滞效应和磁饱和现象,测量的范围从数安培到几千安培,结构简单,测量回路与被测电流之间没有直接的关系,具有测量范围广、精度高、稳定性高、响应频率范围宽等优点,可以用来测量交流、直流和瞬态电流,用在继电保护、可控硅整流、变频调速等场合。

  电流互感器是用来测量、保护、监控用电设备的重要器件,广泛应用于电力系统中,电流互感器的可靠性与整个系统的安全运行非常紧密。

  电流互感器的基本原理图如下图所示。通过设计原边与副边的绕组匝数关系,用副边的感应电流值的大小去反应原边电流值的大小。由于电流互感器的特性,二次负载阻抗很小,接近于零,所以,对外部电路的要求较低。这是一种常见的交流测量方式。准确度高、工艺成熟、制造方便,能满足一般测量要求。

  分流器测量电流的基本原理是欧姆定律,是通过被测电流电路中串联电阻两端的电压来测量直流电流。

  它的结构简单,使用方便,在低频小电流测量中,具有非常高的精度和快的响应时间,在大电流测量中,会有很大的误差。因为分流器的材料一般是铜的合金,为了测量准确,导体电阻不宜过小,但大电流会产生大量欧姆热;如果减小导体电阻,又势必增加分流器的尺寸,降低精度,提高生产的成本。一般分流器更适合于偏小的电流测量,其实物图如下图所示。

  各向异性磁电阻(简称 AMR)电流传感器,敏感元件的材料是坡莫合金。铁磁材料具备一种特别的属性,铁磁材料的电阻率随自身磁化强度和电流方向夹角的改变而变化。外部磁场施加到铁磁性材料上,铁磁材料的长度方向上施加一个垂直于磁场的电流,铁磁材料自身阻值的变化,可以转化为元件端电压的变化。如下图所示。各向异性磁电阻,灵敏度高,对平行磁场的响应迅速,主要应用在伺服系统、变速传动装置、过载电流保护等领域。

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