Rangkaian Sensor Arus Non-Kontak Menggunakan IC Hall-Effect

Pada artikel ini kita belajar tentang rangkaian sensor arus non-kontak sederhana menggunakan IC sensor efek hall.

Mengapa Sensor Efek Hall

Ketika datang ke penginderaan saat ini (Amps), perangkat efek Hall linier adalah yang terbaik dan paling akurat.

Perangkat ini dapat merasakan dan mengukur arus langsung dari beberapa amp hingga ribuan. Selain itu, memungkinkan pengukuran dilakukan secara eksternal tanpa memerlukan kontak fisik dengan konduktor.

Ketika arus melewati konduktor, biasanya medan magnet ruang bebas sekitar 6,9 gauss per ampere dihasilkan.

Ini menyiratkan, untuk mendapatkan keluaran yang valid dari perangkat efek Hall, ia perlu dikonfigurasi dalam kisaran bidang di atas.

Untuk konduktor dengan arus rendah, ini berarti perangkat perlu dikonfigurasi di dalam pengaturan yang dirancang khusus untuk meningkatkan jangkauan dan kemampuan penginderaan sensor.

Namun untuk konduktor yang membawa arus besar, pengaturan khusus apa pun mungkin tidak diperlukan dan perangkat efek Hall linier akan mampu merasakan dan mengukur amp secara langsung dengan memposisikan dirinya dalam torroid yang memiliki celah.

Menghitung Fluks Magnetik

Kerapatan fluks magnet di atas perangkat dapat diformulasikan sebagai berikut:

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

dimana,
B = kekuatan medan di Gauss
I = arus dalam Ampere
r = jarak dari pusat konduktor ke perangkat yang diposisikan dalam inci.

Perlu dicatat bahwa elemen efek Hall akan menghasilkan respons paling optimal bila diposisikan tegak lurus dengan medan magnet. Pasalnya, penurunan pembentukan cosinus sudut dibandingkan dengan bidang miring pada 90 derajat.

Pengukuran arus non-kontak (rendah) Menggunakan Coil dan perangkat efek Hall

Seperti dibahas di atas, ketika arus yang lebih rendah terlibat, mengukurnya melalui kumparan menjadi berguna karena kumparan membantu memusatkan kerapatan fluks dan karenanya sensitivitas.

Menerapkan Celah Perangkat-ke-Coil

Dengan memaksakan celah udara perangkat-ke-koil sebesar 0,060 ', kerapatan fluks magnet efektif yang dicapai menjadi:

B = 6.9nI atau n = B / 6.9I

dimana n = jumlah lilitan kumparan.

Sebagai contoh, untuk memvisualisasikan 400 gauss pada 12 ampere, rumus di atas dapat digunakan sebagai:

n = 400/83 = 5 putaran

Sebuah konduktor yang membawa besaran arus yang lebih rendah, biasanya di bawah 1 gauss menjadi sulit untuk dirasakan karena adanya interferensi inheren yang biasanya disertai dengan perangkat solid-state dan rangkaian penguat linier.

Derau pita lebar yang dipancarkan pada keluaran perangkat biasanya 400uV RMS, menghasilkan kesalahan sekitar 32mA, yang bisa sangat besar.

Untuk mengidentifikasi dan mengukur arus rendah dengan benar, digunakan pengaturan yang ditunjukkan di bawah ini di mana konduktor dililitkan di sekitar inti toroidal beberapa kali (n), memberikan persamaan berikut:

B = 6.9nI

dimana n adalah jumlah putaran

Metode ini memungkinkan medan magnet arus rendah ditingkatkan secukupnya untuk menyediakan perangkat efek Hall data bebas kesalahan untuk konversi berikutnya dalam volt.

Pengukuran arus non-kontak (tinggi) Menggunakan Toroid dan perangkat efek Hall

Dalam kasus di mana arus yang melalui konduktor mungkin tinggi (sekitar 100 amp), perangkat efek Hall dapat langsung digunakan melalui toroid spit-section untuk mengukur besarnya yang dimaksud.

Seperti dapat dilihat pada gambar di bawah ini, efek Hall ditempatkan di antara celah atau celah toroid sementara konduktor yang membawa arus melewati cincin torroid.

Medan magnet yang dihasilkan di sekitar konduktor terkonsentrasi di dalam torroid dan dideteksi oleh perangkat Hall untuk konversi yang diperlukan pada keluaran.

Konversi ekuivalen yang dibuat oleh efek Hall dapat langsung dibaca dengan menghubungkan secara tepat leadnya ke multimeter digital yang disetel pada kisaran mV DC.

Kabel suplai dari IC Efek Hall harus dihubungkan ke sumber DC sesuai spesifikasinya.

Kesopanan:

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