ホール効果ICを使用した非接触電流センサー回路

この記事では、ホール効果センサーICを使用した単純な非接触電流センサー回路について学習します。

なぜホール効果センサー

電流（アンペア）の検出に関しては、線形ホール効果デバイスが最良かつ最も正確です。

これらのデバイスは、数アンペアから数千アンペアまでの電流を感知して測定できます。さらに、導体との物理的な接触を必要とせずに、外部で測定を行うことができます。

電流が導体を通過すると、通常、アンペアあたり約6.9ガウスの自由空間磁界が生成されます。

これは、ホール効果デバイスから有効な出力を取得するには、上記のフィールドの範囲内で構成する必要があることを意味します。

低電流の導体の場合、これは、センサーの範囲と検出機能を強化するために特別に設計された配置の内部にデバイスを構成する必要があることを意味します。

ただし、大電流を流す導体の場合、特別な配置は必要なく、線形ホール効果デバイスは、ギャップのあるトロイド内に配置することにより、アンプを直接検出および測定できます。

磁束の計算

デバイス全体の磁束密度は、次のように定式化できます。

B = I / 4（pi）r、またはI = 4（pi）rB

どこ、
B =ガウスでの電界強度
I =アンペアの電流
r =導体の中心から配置されたデバイスまでの距離（インチ単位）。

ホール効果要素は、磁場に対して垂直に配置されたときに最適な応答を生成することに注意してください。その理由は、90度の角度の付いたフィールドと比較して、角度の余弦の生成が減少したためです。

コイルとホール効果デバイスを使用した電流（低）の非接触測定

上で説明したように、より低い電流が含まれる場合、コイルは磁束密度、したがって感度を集中させるのに役立つため、コイルを介してそれを測定することが有用になります。

デバイスとコイルのギャップを強制する

デバイスとコイルのエアギャップを0.060 'に強制することにより、達成される実効磁束密度は次のようになります。

B = 6.9nIまたはn = B / 6.9I

ここで、n =コイルの巻き数。

例として、12アンペアで400ガウスを視覚化する場合、上記の式は次のように使用できます。

n = 400/83 = 5ターン

通常はソリッドステートデバイスや線形増幅器回路に伴う固有の干渉が存在するため、通常1ガウス未満のより小さな電流を流す導体は検出が困難になります。

デバイスの出力で放出される広帯域ノイズは通常400uVRMSであり、約32mAの誤差が発生しますが、これは非常に大きくなる可能性があります。

低電流を正しく識別して測定するために、導体をトロイダルコアに数回巻き付けて（n）、次の式を与える以下に示す配置を利用します。

B = 6.9nI

ここで、nはターン数です。

この方法により、低電流磁場を十分に増強して、ホール効果デバイスに、その後のボルト単位の変換のためのエラーのないデータを提供することができます。

トロイドとホール効果デバイスを使用した電流（高）の非接触測定

導体を流れる電流が大きい場合（約100アンペア）、問題の大きさを測定するために、スピットセクショントロイドを介してホール効果デバイスを直接使用できます。

下の図に見られるように、ホール効果は、電流を運ぶ導体がトロイドリングを通過する間、トロイドのスプリットまたはギャップの間に配置されます。

導体の周りに生成された磁場はトロイド内に集中し、出力で必要な変換のためにホールデバイスによって検出されます。

ホール効果によって行われた同等の変換は、そのリード線をmVDC範囲に設定されたデジタルマルチメータに適切に接続することによって直接読み取ることができます。

ホール効果ICの電源リード線は、仕様に従ってDC電源に接続する必要があります。

礼儀：

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