科學(xué)文章：霍爾電流傳感器的測量原理是什么

霍爾電流傳感器基于霍爾效應(yīng)原理。

除了霍爾效應(yīng)原理外，還有磁通門技術(shù)和磁阻技術(shù)來測量電流。

磁通門技術(shù)的測量精度原則上高于霍爾效應(yīng)原理。

用于開發(fā)測量儀器，例如高精度實(shí)驗(yàn)室電流傳感器。

本文主要介紹基于霍爾效應(yīng)原理的電流傳感器。

霍爾電流傳感器的分類霍爾電流傳感器可分為兩種測量方法，開環(huán)霍爾電流傳感器和閉環(huán)霍爾電流傳感器。

這兩種類型的傳感器在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)類型多一個(gè)線圈，而在精度方面，閉環(huán)型優(yōu)于開環(huán)型。

開環(huán)霍爾電流傳感器的測量原理開環(huán)霍爾電流傳感器由鐵芯，霍爾芯片，運(yùn)算放大器和其他關(guān)鍵部件組成。

當(dāng)電流通過鐵芯時(shí)，在鐵芯上感應(yīng)出磁場。

鐵芯將磁場聚集在間隙中，并由霍爾元件感應(yīng)，從而感應(yīng)出相應(yīng)的電壓，該電壓由運(yùn)算放大器和輸出進(jìn)行處理。

輸出電壓信號和初級電流滿足一定的線性關(guān)系，從而將測得的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

單片機(jī)可以對電壓信號進(jìn)行采樣，計(jì)算出測得的電流，從而實(shí)現(xiàn)了測電流的功能。

開環(huán)霍爾電流傳感器也稱為直接測量。

由于體積有限，許多芯片級霍爾電流芯片都采用開環(huán)測量原理，例如ACS712，ACS758等。

閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理與開環(huán)霍爾電流傳感器相比，閉環(huán)霍爾電流傳感器還有一個(gè)補(bǔ)償線圈，該補(bǔ)償線圈纏繞在鐵芯上。

當(dāng)電流傳感器穿過鐵芯時(shí)，鐵芯會(huì)感應(yīng)出磁場，并且霍爾組件將磁場轉(zhuǎn)換成電壓。

運(yùn)算放大器對電壓進(jìn)行處理后，驅(qū)動(dòng)電路會(huì)生成補(bǔ)償電流。

補(bǔ)償電流流過線圈以產(chǎn)生磁場。

由初級電流產(chǎn)生的磁場的大小等于相反方向，這抵消了初級磁場并處于磁平衡狀態(tài)。

因此，補(bǔ)償電流由初級電流縮放，縮放比例與補(bǔ)償線圈的匝數(shù)成線性關(guān)系。

閉環(huán)霍爾電流傳感器也稱為間接測量方法。

霍爾電流關(guān)鍵組件-霍爾組件在霍爾電流傳感器中，霍爾組件是關(guān)鍵組件，它們的性能會(huì)影響產(chǎn)品的性能。

霍爾元件的功能是將一定范圍內(nèi)的磁通量轉(zhuǎn)換為電壓信號。

如下圖所示，霍爾元件器件將50mT以內(nèi)的磁通密度轉(zhuǎn)換為電壓信號。

因此，在選擇該芯片時(shí)，請確保不要讓鐵芯產(chǎn)生的磁通密度超過50mT。

霍爾電流-鐵芯霍爾電流傳感器的關(guān)鍵部件是與結(jié)構(gòu)和電路緊密匹配的產(chǎn)品。

其中，霍爾元件的高度和位置，鐵芯的材料，長度和橫截面積都決定了產(chǎn)品的性能。

設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，必須注意嚴(yán)格根據(jù)測量范圍計(jì)算鐵芯的磁路長度，鐵芯的截面積，磁隙間距和霍爾芯片的高度。

當(dāng)然，這部分計(jì)算是霍爾電流傳感器設(shè)計(jì)中最重要的部分。

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