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霍尔传感器测量电参量的原理及使用注意事项

来源:北京华智兴远科技有限公司   2025年01月19日 07:12  

  采用霍尔检测技术,可以克服互感器这些缺点,能测量从直流到上百千赫兹的各种形状的交流信号,并且达到原副边不失真传递,同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离,霍尔传感器的输出可直接与单片机接口。

  因此霍尔传感器已广泛应用于微机测控系统及智能仪表中,是替代互感器的新一代产品,在此提出了利用霍尔传感器对电参量特别是对高电压,大电流的参数的测量。

  电流的测量采用磁平衡式霍尔电流传感器,传感器可测量从直流到100kHz的交流量在自动测控系统中,霍尔电流传感器常需要测量和显示有关电参量,目前大多数测量系统仍采用变压器式电压,电流互感器,由于互感器的非理想性,使得变比和相位测量都存在较大的误差,常需要采用硬件或软件的方法补偿,从而增加了系统的复杂性。

  一个N型半导体薄片,长度为L,宽度为S,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上,施加磁感应强度为B的磁场,若在长度方向通以电流Ic则运动电荷受到洛伦兹力的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场和电流的方向向导体两端移动,并*在导体两端形成一个稳定的电动势UH,这就是霍尔霍尔电压传感器电动势(或称之为霍尔电压),这种现象称为霍尔效应,霍尔电压的大小UH=RIB/d=KHICB,其中R为霍尔常数,KH为霍尔元件的乘积灵敏度。

  由霍尔电压公式可知:对于一个成型的霍尔传感器,乘积灵敏度KH是一恒定值,则UH∝ICB,只要通过测量电路测出UH的大小,在B和IC两个参数中,已知一个,就可求出另一个,因而任何可转换成B或J的未知量均可利用霍尔元件来测量,任何转换成B和I乘积的未知量亦可进行测量,电参量的测量就是根据这一原理实现的。

  若控制电流变送器电流IC为常数,磁感应强度B与被测电流成正比,就可以做成霍尔电流传感器测电流,若磁感应强度B为常数,IC与被测电压成正比,可制成电压传感器测电压,利用霍尔电压,电流传感器可测交流电的功率因数,电功率和交流电的频率。

  由UH=KICB可知:若IC为直流,产生磁场B的电流IO为交流时,UH为交流,若IO亦为直流,则输出也为直流,当IC为交流,IO亦为直流时,输出与IC同频率的交流且其幅值与被测直流IO大小成正比,改变被测电流IO的方向,输出电压UH极性电压变送器随之改变,故利用霍尔传感器,既可对直流量进行测量,亦可对交流量进行测量。

  ,测量电压时,被测电压应先串接限流电阻,在得到传感器所规定的原边电流后,再接入电压传感器原边端子。

  第二,模块的精度是在额定值下测得的,当被测电流低于额定值时,为了获得较好的精度,原边可以使用多匝,即:Ip×Np=额定安匝数。

  第三,使用霍尔传感器时,应先接通副边电源,再接通原边电流或电压。

  第四,测量电流时,用单根导线充满模块孔径,以获得动态特性和灵敏度。

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