Circuito de sensor de corrente sem contato usando IC de efeito Hall

Neste artigo, aprendemos sobre um circuito simples de sensor de corrente sem contato usando um sensor de efeito Hall IC.

Por que sensor de efeito Hall

Quando se trata de detecção de corrente (Amps), os dispositivos de efeito Hall linear são os melhores e mais precisos.

Esses dispositivos podem detectar e medir a corrente desde alguns amperes até muitos milhares. Além disso, permite que as medições sejam feitas externamente sem a necessidade de um contato físico com o condutor.

Quando a corrente passa por um condutor, normalmente é gerado um campo magnético de espaço livre de cerca de 6,9 ​​gauss por ampere.

Isso implica que, para obter uma saída válida do dispositivo de efeito Hall, ele precisa ser configurado dentro da faixa do campo acima.

Para condutores com correntes baixas, isso significa que o dispositivo precisa ser configurado dentro de arranjos especialmente projetados para aumentar o alcance e as capacidades de detecção do sensor.

No entanto, para condutores que transportam altas magnitudes de corrente, qualquer arranjo especial pode não ser necessário e o dispositivo linear de efeito Hall seria capaz de detectar e medir os amperes diretamente, posicionando-se dentro de um toróide com intervalo.

Calculando Fluxo Magnético

A densidade de fluxo magnético sobre o dispositivo pode ser formulada como em:

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

Onde,
B = intensidade do campo em Gauss
I = corrente em amperes
r = distância do centro do condutor ao dispositivo posicionado em polegadas.

Pode-se notar que um elemento de efeito Hall produzirá a resposta mais ideal quando for posicionado perpendicularmente a um campo magnético. O motivo é a geração reduzida de cosseno do ângulo em comparação com campos angulares a 90 graus.

Medição de corrente sem contato (baixa) usando uma bobina e um dispositivo de efeito Hall

Conforme discutido acima, quando correntes mais baixas estão envolvidas, medi-las por meio de uma bobina torna-se útil, pois a bobina ajuda a concentrar a densidade do fluxo e, portanto, a sensibilidade.

Reforçando a lacuna do dispositivo para a bobina

Ao impor um entreferro dispositivo-para-bobina de 0,060 ', a densidade de fluxo magnético efetiva alcançada torna-se:

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

onde n = número de voltas da bobina.

Por exemplo, para visualizar 400 gauss a 12 amperes, a fórmula acima pode ser usada como:

n = 400/83 = 5 voltas

Um condutor com baixas magnitudes de corrente, normalmente abaixo de 1 gauss, torna-se difícil de detectar devido à presença de interferência inerente normalmente acompanhada de dispositivos de estado sólido e circuitos amplificadores lineares.

O ruído de banda larga emitido na saída do dispositivo é normalmente 400uV RMS, resultando em um erro de cerca de 32mA, que pode ser significativamente grande.

A fim de identificar e medir correntes baixas corretamente, um arranjo mostrado abaixo é utilizado, em que o condutor é enrolado em torno de um núcleo toroidal algumas vezes (n), dando a seguinte equação:

B = 6,9 nI

onde n é o número de voltas

O método permite que campos magnéticos de baixa corrente sejam aprimorados o suficiente para fornecer ao dispositivo de efeito Hall dados livres de erros para a conversão subsequente em volts.

Medição de corrente sem contato (alta) usando um toroide e um dispositivo de efeito Hall

Nos casos em que a corrente através do condutor pode ser alta (cerca de 100 amperes), um dispositivo de efeito Hall pode ser usado diretamente por meio de um toróide de seção de espeto para medir as magnitudes em questão.

Como pode ser visto na figura abaixo, o efeito Hall é colocado entre a divisão ou a lacuna do toroide enquanto o condutor que conduz a corrente passa pelo anel toróide.

O campo magnético gerado ao redor do condutor é concentrado dentro do toróide e é detectado pelo dispositivo Hall para as conversões necessárias na saída.

As conversões equivalentes feitas pelo efeito Hall podem ser lidas diretamente conectando-se apropriadamente seus cabos a um multímetro digital ajustado na faixa mV DC.

O cabo de alimentação do IC de efeito Hall deve ser conectado a uma fonte DC de acordo com suas especificações.

Cortesia:

allegromicro.com/~/media/Files/Technical-Documents/an27702-Linear-Hall-Effect-Sensor-ICs.ashx