霍爾傳感器直流特性：霍爾傳感器主要特性及其工作原理介紹
霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁場傳感器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，檢測技術(shù)和信息處理。那么霍爾傳感器的工作原理是什么？這種傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)？主要參數(shù)是什么？本文將一一講解。
（霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是當(dāng)固體材料中的載體在施加的磁場中移動(dòng)時(shí)，軌跡由于洛倫茲力而移動(dòng)，并且在材料的兩側(cè)發(fā)生電荷累積，形成與電流垂直的電荷。在該方向上的電場最終平衡載體的洛倫茲力與電場排斥，從而建立穩(wěn)定的電位差，即兩側(cè)的霍爾電壓。）
通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測量的霍爾系數(shù)可以確定重要參數(shù)，例如半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型，載流子濃度和載流子遷移率。
由于霍爾元件產(chǎn)生的電位差很小，霍爾元件通常與一個(gè)芯片上的放大器電路，溫度補(bǔ)償電路和穩(wěn)壓電源電路集成在一起，稱為霍爾傳感器。霍爾傳感器，也稱為霍爾IC，具有較小的輪廓，如圖：
霍爾傳感器
霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)和用途
很多人都知道，汽車的自動(dòng)化程度越高，微電子電路越多，越不怕電磁干擾。在汽車中，有許多燈和電氣設(shè)備，特別是大功率前照燈，空調(diào)電機(jī)和雨刷電機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，導(dǎo)致機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧并產(chǎn)生大的電磁干擾。信號(hào)。
通過使用功率霍爾開關(guān)電路可以減少這些現(xiàn)象。通過檢測磁場的變化將霍爾器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，并且可以用于監(jiān)視和測量車輛的各種部件的操作參數(shù)的變化。
如位置，位移，角度，角速度，轉(zhuǎn)速等，這些變量可以變換兩次;可以測量壓力，質(zhì)量，液位，流速，流速等。霍爾器件的輸出直接與電子控制單元連接，以進(jìn)行自動(dòng)檢測。
目前的霍爾器件可承受一定的振動(dòng)，可在零下40°C至零下150°C的溫度范圍內(nèi)工作。所有密封件均不受水和油污染，可完全適應(yīng)汽車惡劣的工作環(huán)境。
霍爾傳感器可測量任意波形的電流和電壓，如直流，交流，脈沖波形，甚至瞬態(tài)峰值測量。次級電流忠實(shí)地反映初級電流的波形。或普通變壓器無法與它相比，它一般只適用于測量50Hz的正弦波
初級側(cè)電路與次級側(cè)電路之間具有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms;
高精度：在工作溫度范圍內(nèi)精度優(yōu)于1％，精度適用于任何波形測量;霍爾開關(guān)器件無接觸，無磨損，輸出波形清晰，無抖動(dòng)，無反彈，高位置重復(fù)性（高達(dá)μm級）。
寬帶寬：高帶寬電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs;然而，電壓傳感器帶寬很窄，一般在15kHz以內(nèi)，而6400Vrms高壓電壓傳感器的上升時(shí)間約為500uS，帶寬約為700Hz。測量范圍寬：電流測量高達(dá)50KA，電壓測量高達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，體積小，重量輕，使用壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1 MHZ），抗振動(dòng)，污染或腐蝕灰塵，油，水蒸氣和鹽霧不怕。
該圖顯示了用于定位應(yīng)用的典型霍爾傳感器 - 一個(gè)輪上的兩個(gè)磁鐵穿過霍爾效應(yīng)傳感器。圖中的輪子帶有兩個(gè)等距的磁鐵，傳感器兩端的電壓將在一個(gè)周期內(nèi)達(dá)到峰值兩次。
它通常用于測量車輪和軸的速度，例如在內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火正時(shí)（正時(shí)）或轉(zhuǎn)速計(jì)上。它用于無刷直流電機(jī)，以檢測永磁體的位置。
霍爾傳感器廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置，逆變裝置，UPS電源，通信電源，電焊機(jī)，電力機(jī)車，變電站，數(shù)控機(jī)床，電解電鍍，計(jì)算機(jī)監(jiān)控，電網(wǎng)監(jiān)控等。太陽能，風(fēng)和地鐵軌道信號(hào)，汽車電子等領(lǐng)域。
霍爾傳感器的主要特性參數(shù)
如上所述，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制造的磁場傳感器。其主要特征參數(shù)如下。
（1）輸入電阻R.
霍爾傳感器元件的2個(gè)刺激電流端子的直流電阻稱為輸入電阻。它的大概價(jià)錢有幾歐元到幾百歐元左右，具體取決于不同型號(hào)的組件。
隨著溫度升高，輸入電阻變小，導(dǎo)致輸入電流變大，最終導(dǎo)致霍爾傳感器電位發(fā)生變化。為了減小這種影響，優(yōu)選使用恒流源作為激發(fā)源。
（2）輸出電阻R.
兩個(gè)霍爾傳感器的電位輸出之間的電阻稱為輸出電阻，其數(shù)字與輸入電阻具有相同的數(shù)量級。它也隨溫度變化而變化。選擇合適的負(fù)載電阻很容易匹配，以最大限度地減少溫度引起的水勢漂移。
（3）最大勵(lì)磁電流I ---霍爾傳感器參數(shù)
由于霍爾傳感器的電位隨著激勵(lì)電流的增加而增加，因此總是希望在應(yīng)用中選擇較大的1M激勵(lì)電流，但激勵(lì)電流增加，元件的功耗增加，并且組件的溫度增加。結(jié)果，霍爾傳感器電位的溫度漂移增加，因此每個(gè)模型都指定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，其范圍從幾毫安到幾百毫安。
（4）靈敏度K.
靈敏度KH=EH/IB，其值約為10MV（MA.T）。
（5）最大磁感應(yīng)BM ---霍爾傳感器參數(shù)
當(dāng)磁感應(yīng)超過BM時(shí)，霍爾傳感器電位的非線性誤差將顯著增加，并且Tes（T）變?yōu)閹浊Ц咚梗℅s）（1Gs=104T）。
（6）等電位
在額定激勵(lì)電流F下，當(dāng)施加的磁場為零時(shí)，這是由于四個(gè)偶極子的幾何尺寸的不對稱性。
（7）霍爾傳感器電位溫度系數(shù)6M的值通常為零。霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為非等電位。當(dāng)使用橋接方法時(shí)，橋接方法用于補(bǔ)償由一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流引起的不等電位。當(dāng)溫度變化1攝氏度時(shí)，霍爾傳感器電位的百分比變化弱于霍爾傳感器電位溫度系數(shù)，這與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。
霍爾傳感器直流特性：霍爾傳感器工作原理及主要特性
描述
霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。那么霍爾傳感器的工作原理是什么？這種傳感器都有哪些優(yōu)點(diǎn)？主要參數(shù)有哪些？本文將一一解答。
（霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是：固體材料中的載流子在外加磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭艿铰鍋銎澚Φ淖饔枚管壽E發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電勢差即霍爾電壓。）
通過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。
由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱之為霍爾傳感器。霍爾傳感器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如下圖所示：
霍爾傳感器
霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)及用途
許多人都知道，轎車的自動(dòng)化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機(jī)和雨刮器電機(jī)在開關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，使機(jī)械式開關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號(hào)。
采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。霍爾器件通過檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，可用于監(jiān)視和測量汽車各部件運(yùn)行參數(shù)的變化。
例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進(jìn)行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測。
目前的霍爾器件都可承受一定的振動(dòng)，可在零下40℃到零上150℃范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境。
霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓，如：直流、交流、脈沖波形等，甚至對瞬態(tài)峰值的測量。副邊電流忠實(shí)地反應(yīng)原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的，它一般只適用于測量50Hz正弦波
原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離，隔離電壓可達(dá)9600Vrms；
精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)μm級）。
寬帶寬：高帶寬的電流傳感器上升時(shí)間可小于1μs；但是，電壓傳感器帶寬較窄，一般在15kHz以內(nèi)，6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時(shí)間約500uS，帶寬約700Hz。
測量范圍廣泛：電流測量可達(dá)50KA，電壓測量可達(dá)6400V。
結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
上圖即是一種典型的霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)定位應(yīng)用---一個(gè)輪上的兩個(gè)磁鐵經(jīng)過霍爾效應(yīng)傳感器。圖示中的輪子，帶有兩個(gè)等距的磁鐵，傳感器上的電壓在一個(gè)周期內(nèi)將兩次達(dá)到峰值。
通常被用于計(jì)量車輪和軸的速度，例如在內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火定時(shí)（正時(shí)）或轉(zhuǎn)速表上。其在無刷直流電動(dòng)機(jī)的使用，用來檢測永磁鐵的位置。
霍爾傳感器廣泛應(yīng)用在變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS電源、通信 電源、電焊機(jī)、電力機(jī)車、變電站、數(shù)控機(jī)床、電解電鍍、微機(jī)監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測等需要隔離檢測電流的設(shè)施中以及新興的太陽能、風(fēng)能和地鐵軌道信號(hào)、汽車電子等領(lǐng)域。
霍爾傳感器的主要特性參數(shù)
前面介紹過了霍爾傳感器是一種根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的磁場傳感器，它的主要特性參數(shù)有以下幾類。
（1）輸入電阻R
霍爾傳感器元件兩激勵(lì)電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值從幾歐到兒百歐，視不同型號(hào)的元件而定。
溫度升高，輸入電阻變小，從而使輸入電流變大，最終引起霍爾傳感器電勢變化。為了減少這種影響，最好采用恒流源作為激勵(lì)源。
（2）輸出電阻R
兩個(gè)霍爾傳感器電勢輸出端之間的電阻稱為輸出電阻，它的數(shù)位與輸入電阻同一數(shù)量級。它也隨溫度改變順改變。選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻易與之匹配，可以使由溫度引起的程水電勢的漂移減至最小。
（3）最大激勵(lì)電流I---霍爾傳感器參數(shù)
由于霍爾傳感器電勢隨激勵(lì)電流的增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵(lì)電流1M但激勵(lì)電流增大，程爾元件的功耗增大，元件的溫皮升高，從而引起霍爾傳感器屯勢的溫漂增大，因此每種型號(hào)的幾件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，它的數(shù)值從幾毫安至幾百毫安。
（4）靈敏度K
靈敏度KH=EH/IB，它的數(shù)值約為10MV（MA.T）左右。
（5）最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BM---霍爾傳感器參數(shù)
磁感應(yīng)強(qiáng)度超過BM時(shí)，霍爾傳感器電勢的非線性誤差將明顯增大，特斯撿（T）成幾千高斯（Gs）（1Gs=104T）。
（6）個(gè)等位電勢
在額定激勵(lì)電流F，當(dāng)外加磁場為零時(shí)它是由于4個(gè)屯極的幾何尺寸不對稱引起的誤差。
（7）霍爾傳感器屯勢溫度系數(shù)
6M的數(shù)值一般為零點(diǎn)刀霍爾傳感器輸出端之間的開路電壓稱為不等位電勢，使用時(shí)多采用電橋法來補(bǔ)償不等位電勢引起日在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流的作用下，溫度每變化1攝氏度時(shí)，霍爾傳感器電勢變化的百分?jǐn)?shù)弱為霍爾傳感器電勢溫度系數(shù)，它與霍爾傳感器元件的材料有關(guān)。
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霍爾傳感器直流特性：霍爾傳感器的直流激勵(lì)特性及應(yīng)用 有什么工作原理
現(xiàn)在霍爾傳感器越來越為人們所熟知，也懂得了他在我們生活中的重要性。但是可能還不了解其本身的特性。下面就由傳感器那些事來介紹一下霍爾傳感器的直流激勵(lì)特性及應(yīng)用。
霍爾傳感器的直流激勵(lì)特性及應(yīng)用
微型編碼器
RLS宣布推出用于嵌入式OEM運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的高性能微型磁編碼器傳感器。憑借其小巧輕便的設(shè)計(jì)，RLS編碼器非常適合醫(yī)療應(yīng)用、光學(xué)定位、機(jī)器人控制、3D打印機(jī)、平衡架和手持式設(shè)備等領(lǐng)域。微型傳感器有不同的形狀，提供直線和旋轉(zhuǎn)兩種性能，直線編碼器的分辨率可達(dá)0.244 μm，磁旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率可達(dá)753,664 cpr。
該類編碼器由微型傳感器和磁柵尺或磁環(huán)組成。傳感器或置于密封外殼內(nèi)或作為印刷電路板 (PCB) 元件級傳感器提供。位置信息以增量方波TTL或RS422形式輸出，并行信號(hào)使用SSI和BiSS-C形式，同時(shí)提供周期參考零位或獨(dú)特參考零位選項(xiàng)。成熟可靠的RLS非接觸式感應(yīng)技術(shù)可在惡劣的應(yīng)用環(huán)境中提供高可靠性和優(yōu)異性能。
霍爾效應(yīng)
霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于圖一所示的半導(dǎo)體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側(cè)就開始聚積異號(hào)電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移
霍爾傳感器的直流激勵(lì)特性及應(yīng)用
霍爾傳感器的工作原理及應(yīng)用
MEMS/傳感技術(shù)
由霍爾效應(yīng)的原理知，霍爾電勢的大小取決于：
式中，Rh為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān);IC為霍爾元件的偏置電流;B為磁場強(qiáng)度;d為半導(dǎo)體材料的厚度。
對于一個(gè)給定的霍爾器件，Vh將完全取決于被測的磁場強(qiáng)度B。
一個(gè)霍爾元件一般有四個(gè)引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流IC的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構(gòu)成外回路，就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出;若精度要求高，則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了達(dá)到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的坡莫合金;這類傳感器的霍爾電勢較大，但在0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。
通過以上傳感器那些事的介紹我們了解了霍爾傳感器的直流激勵(lì)特性及應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。只要我們能從霍爾傳感器本身的特性入手，就能發(fā)掘出更多的應(yīng)用方面。
霍爾傳感器直流特性：霍爾電流傳感器
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霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向（即霍爾輸出端之間），將產(chǎn)生一個(gè)電勢VH，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控 制電流I。與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積。即有式中：K為霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定；I為控制電流；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；VH為霍爾電勢。
中文名
霍爾電流傳感器
外文名
Hall Current Sensor
名詞解釋
基本原理 檢測原理 補(bǔ)償原理
工作電源
電流傳感器在使用中的優(yōu)越性
發(fā) 展
提高靈敏度、惡劣條件下的穩(wěn)定性
測電流
為了測量mA級的小電流
參 數(shù)
LF-AI12-32A1-0.5/0~5A
工作環(huán)境
-10℃~50℃，20%~90%無凝露
響應(yīng)時(shí)間
≤300mS
精度等級
≤0.5%.F.S
目錄
1
英文解釋
2
基本原理
3
檢測原理
4
補(bǔ)償原理
5
發(fā)展
6
測電壓
7
輸出
8
電壓電阻
9
電流計(jì)算
10
舉例說明
11
工作電源
12
優(yōu)越性
13
測量方法
14
特點(diǎn)
15
應(yīng)用方式
16
注意事項(xiàng)
?
如何選型
?
使用須知
?
注意事項(xiàng)
17
工作過程
霍爾電流傳感器英文解釋
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語音
Hall Current SensorHall current transducer
霍爾電流傳感器基本原理
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語音
霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當(dāng)有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢VH。霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ霍爾電流傳感器是按照霍爾效應(yīng)原理制成，對安培定律加以應(yīng)用，即在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一正比于該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能。通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過了電－磁－電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。
霍爾電流傳感器檢測原理
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語音
由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關(guān)系，因此霍爾器件輸出的電壓訊號(hào)U0可以間接反映出被測電流I1的大小，即：I1∝B1∝U0我們把U0定標(biāo)為當(dāng)被測電流I1為額定值時(shí)，U0等于50mV或100mV。這就制成霍爾直接檢測（無放大）電流傳感器。
霍爾電流傳感器補(bǔ)償原理
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語音
原邊主回路有一被測電流I1，將產(chǎn)生磁通Φ1，被副邊補(bǔ)償線圈通過的電流I2所產(chǎn)生的磁通Φ2進(jìn)行補(bǔ)償后保持磁平衡狀態(tài)，霍爾器件則始終處于檢測零磁通的作用。所以稱為霍爾磁補(bǔ)償電流傳感器。這種先進(jìn)的原理模式優(yōu)于直檢原理模式，突出的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快和測量精度高，特別適用于弱小電流的檢測。知道：Φ1=Φ2I1N1=I2N2I2=NI/N2·I1當(dāng)補(bǔ)償電流I2流過測量電阻RM時(shí)，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓。做為傳感器測量電壓U0即：U0=I2RM按照霍爾磁補(bǔ)償原理制成了額定輸入從～系列規(guī)格的電流傳感器。由于磁補(bǔ)償式電流傳感器必須在磁環(huán)上繞成千上萬匝的補(bǔ)償線圈，因而成本增加；其次，工作電流消耗也相應(yīng)增加；但它卻具有直檢式不可比擬的較高精度和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
霍爾電流傳感器發(fā)展
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語音
霍爾電流傳感器要想得到發(fā)展。首先就要提高靈敏度、惡劣條件下的穩(wěn)定性、降低工作電壓、微功耗；其次是敏感元件及其處理電路集成化、小型化；第三必須做到功能多樣化，同一種敏感機(jī)理的敏感器，引用和融合了電子技術(shù)其他分支的相關(guān)成熟技術(shù)，可形成新功能或復(fù)合功能的新型品種；最后要便于組網(wǎng)，傳感器捕獲的信息便于與其上層、下層機(jī)接口和有線或無線傳輸，以利執(zhí)行、保存、處理。
[1]
霍爾電流傳感器測電壓
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語音
為了測量mA級的小電流，根據(jù)Φ1=I1N1，增加N1的匝數(shù)，同樣可以獲得高磁通Φ1。采用這種方法制成的小電流傳感器不但可以測mA級電流，而且可以測電壓。與電流傳感器所不同的是在測量電壓時(shí)，電壓傳感器的原邊多匝繞組通過串聯(lián)一個(gè)限流電阻R1，然后并聯(lián)連接在被測電壓U1上，得到與被測電壓U1成比例的電流I1。副邊原理同電流傳感器一樣。當(dāng)補(bǔ)償電流I2流過測量電阻RM時(shí)，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓作為傳感器的測量電壓U0，即 U0=I2RM
霍爾電流傳感器輸出
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直接檢測式（無放大）電流傳感器為高阻抗輸出電壓，在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于10KΩ，通常都是將其±50mV或±100mV懸浮輸出電壓用差動(dòng)輸入比例放大器放大到±4V或±5V。 （a） 圖可滿足一般精度要求；（b）圖性能較好，適用于精度要求高的場合。直檢放大式電流傳感器為高阻抗輸出電壓。在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于2KΩ。磁補(bǔ)償式電流、電壓磁補(bǔ)償式電流、電壓傳感器均為電流輸出型。“M”端對電源“O”端為電流I2的通路。因此，傳感器從“M”端輸出的信號(hào)為電流信號(hào)。電流信號(hào)可以在一定范圍遠(yuǎn)傳，并能保證精度，使用中，測量電阻RM只需設(shè)計(jì)在二次儀表輸入或終端控制板接口上。為了保證高精度測量要注意：①測量電阻的精度選擇，一般選金屬膜電阻，精度≤±0.5%，詳見表1－1，②二次儀表或終端控制板電路輸入阻抗應(yīng)大于測量電阻100倍以上。
霍爾電流傳感器電壓電阻
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從前面公式知道U0=I2RMRM=U0/I2式中：U0－測量電壓，又叫取樣電壓（V）。I2－副邊線圈補(bǔ)償電流（A）。RM－測量電阻（Ω）。計(jì)算時(shí)I2可以從磁補(bǔ)償式電流傳感器技術(shù)參數(shù)表中查出與被測電流（額定有效值）I1相對應(yīng)的輸出電流（額定有效值）I2。假如要將I2變換成U0=5V，RM選擇詳見表1－1。
霍爾電流傳感器電流計(jì)算
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輸出電流I2的回路是：V+→末級功放管集射極→N2→RM→0，回路等效電阻。（V-～0的回路相同，電流相反）當(dāng)輸出電流I2最大值時(shí)，電流值不再跟著I1的增加而增加，我們稱為傳感器的飽和點(diǎn)。按下式計(jì)算I2max=V+-VCES/RN2+RM式中：V+－正電源（V）。VCES－功率管集射飽和電壓，（V）一般為0.5V。RN2－副邊線圈直流內(nèi)阻（Ω），詳見表，1－2。RM－測量電阻（Ω）。從計(jì)算可知改變測量電阻RM，飽和點(diǎn)隨之也改變。當(dāng)被測電阻RM確定后，也就有了確定的飽和點(diǎn)。根據(jù)下式計(jì)算出最大被測電流I1max：I1max=I1/I2·I2max在測量交流或脈沖時(shí)，當(dāng)RM確定后，要計(jì)算出最大被測電流I1MAX，如果I1max值低于交流電流峰值或低于脈沖幅值，將會(huì)造成輸出波形削波或限幅現(xiàn)象，此種情況可將RM選小一些來解決。
霍爾電流傳感器舉例說明
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電壓傳感器原邊與副邊抗電強(qiáng)度≥4000VRMS（50Hz.1min），用以測量直流、交流、脈沖電壓。在測量電壓時(shí)，根據(jù)電壓額定值，在原邊+HT端串一限流電阻，即被測電壓通過電阻得到原邊電流U1/R1=I1、R1=U1/10mA（KΩ），電阻的功率要大于計(jì)算值2～4倍，電阻的精度≤±0.5%。R1精密線繞功率電阻，可由廠方代訂。電流傳感器的接線方法（1） 直檢式（無放大）電流傳感器接線圖。（a） 圖是P型（印板插腳式）接發(fā)，（b）圖是C型（插座插頭式）接法，VN.、VN表示霍爾輸出電壓。（2） 直檢放大式電流傳感器接線圖。（a） 圖是P型接法，（b）圖是C型接法，圖中U0表示輸出電壓，RL表示負(fù)載電阻。（3） 磁補(bǔ)償式電流傳感器接線圖。（a） 圖是P型接法，（b）圖是C型接法（注意四針插座第三針是空腳）以上三種傳感器的印板插腳式接法同實(shí)物的排列方法是一致的，插座插頭接法同實(shí)物的排列方法也是一致的，以免接線錯(cuò)誤。在以上接線圖上，主回路被測電流I1在穿孔中有一箭頭示出了電流正方向，實(shí)物外殼上也標(biāo)明了電流正方向，這是電流傳感器規(guī)定了被測電流I1的電流正方向與輸出電流I2是同極性的。這在三相交流或多路直流檢測量中是致關(guān)重要的。
霍爾電流傳感器工作電源
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電流傳感器是一種有源模塊，如霍爾器件、運(yùn)放、末級功率管，都需要工作電源，并且還有功耗，實(shí)用的典型工作電源原理圖。（1） 輸出地端集中接大電解上以利降噪。（2） 電容位uF，二極管為1N4004。（3） 變壓器根據(jù)傳感器功耗而定。（4） 傳感器的工作電流。直檢式（無放大）耗電：最大5mA；直檢放大式耗電：最大±20mA；磁補(bǔ)償式耗電：20+輸出電流；最大消耗工作電流20+輸出電流的2倍。根據(jù)消耗工作電流可以計(jì)算出功耗。
霍爾電流傳感器優(yōu)越性
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（1）非接觸檢測。在進(jìn)口設(shè)備的再改造中，以及老舊設(shè)備的技術(shù)改造中，顯示出非接觸測量的優(yōu)越性；原有設(shè)備的電氣接線不用絲毫改動(dòng)就可以測得電流的數(shù)值。（2）使用分流器的弊端是不能電隔離，且還有插入損耗，電流越大，損耗越大，體積也越大，人們還發(fā)現(xiàn)分流器在檢測高頻大電流時(shí)帶有不可避免的電感性，不能真實(shí)傳遞被測電流波形，更不能真實(shí)傳遞非正弦波型。電流傳感器完全消除了分流器以上的種種弊端，且精度和輸出電壓值可以和分流器做的一樣，如精度0.5、1.0級，輸出電壓50、75mV和100mV均可。（3）使用非常方便，取一只LT100－C型電流傳感器，在M端與電源零端串入一只100mA的模擬表頭或數(shù)字萬用表，接上工作電源，將傳感器套在電線回路上，即可準(zhǔn)確顯示主回路0～100A電流值。（4）傳統(tǒng)的電流電壓互感器，雖然工作電流電壓等級多，在規(guī)定的正弦工作頻率下有較高的精度，但它能適合的頻帶非常窄，且不能傳遞直流。此外，工作時(shí)存在激磁電流，所以這是電感性器件，使它在響應(yīng)時(shí)間上只能做到數(shù)十毫秒。眾所周知的電流互感器二次側(cè)一旦開路將產(chǎn)生高壓危害。在使用微機(jī)檢測中需信號(hào)的多路采集，人們正尋求能隔離又能采集信號(hào)的方法。電流電壓傳感器繼承了互感器原副邊可靠絕緣的優(yōu)點(diǎn)，又解決了傳遞變送器價(jià)昂體積大還要配用互感器的缺陷，給微機(jī)檢測等自動(dòng)化管理系統(tǒng)提供了模數(shù)轉(zhuǎn)換的機(jī)會(huì)。在使用中，傳感器輸出信號(hào)既可直接輸入到高阻抗模擬表頭或數(shù)字面板表，也可經(jīng)二次處理，模擬信號(hào)送給自動(dòng)化裝置，數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)接口。在3KV以上的高壓系統(tǒng)，電流、電壓傳感器都能與傳統(tǒng)的高壓互感器配合，替代傳統(tǒng)的電量變送器，為模數(shù)轉(zhuǎn)換提供方便。（5）傳統(tǒng)的檢測元件受規(guī)定頻率、規(guī)定波形，響應(yīng)滯后等很多因素的限制，不能適應(yīng)大功率變流技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而產(chǎn)生的新一代霍爾電流電壓傳感器，以及電流電壓傳感器與真有效枝AC/DC轉(zhuǎn)換器組合成為一體化的變送器，已成為人們熟知最佳檢測模塊。另外，電子電力裝置向高頻化、模塊化、組件化、智能化發(fā)展，使裝置設(shè)計(jì)者得心應(yīng)手，這將是電子電力技術(shù)史上劃時(shí)代的根本性變革。1. 測量范圍廣：它可以測量任意波形的電流和電壓，如直流、交流、脈沖、三角波形等，甚至對瞬態(tài)峰值電流、電壓信號(hào)也能忠實(shí)地進(jìn)行反映;2. 響應(yīng)速度快：最快者響應(yīng)時(shí)間只為1us。3. 測量精度高：其測量精度優(yōu)于1%，該精度適合于對任何波形的測量。普通互感器是感性元件，接入后影響被測信號(hào)波形，其一般精度為3%~5%，且只適合于50Hz 正弦波形。4. 線性度好：優(yōu)于0.2%5. 動(dòng)態(tài)性能好：響應(yīng)時(shí)間快，可小于1us;普通互感器的響應(yīng)時(shí)間為10~20ms。6. 工作頻帶寬：在0~100KHz 頻率范圍內(nèi)的信號(hào)均可以測量。7. 可靠性高，平均無故障工作時(shí)間長：平均無故障時(shí)間>5 10 小時(shí)8. 過載能力強(qiáng)、測量范圍大：0---幾十安培~上萬安培9. 體積小、重量輕、易于安裝。由于霍爾電流電壓傳感器以上的優(yōu)點(diǎn)，故而可廣泛應(yīng)用與變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、UPS 電源、逆變焊機(jī)、電解電鍍、數(shù)控機(jī)床、微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和需要隔離檢測電流電壓的各個(gè)領(lǐng)域中。
大口徑,開口型電流傳感器，交直兩用
性能指標(biāo)：* 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：IEC688：1992，QB* 輸入范圍：0~800A內(nèi)可選 如0~100 A，0~500A等* 精度等級：≤1.0%.F.S* 線 性 度：優(yōu)于0.2%*響應(yīng)時(shí)間：≤1Us
霍爾電流傳感器
* 頻率特性：0~100KHz* 失調(diào)電壓：≤20mV* 溫度特性：≤150PPM/℃(0~50℃)* 整機(jī)功耗：≤30 mA+Ig* 隔離耐壓：輸入/輸出/外殼間 AC2.0KV/min*1mA* 過載能力：2倍電流連續(xù)，30倍1秒* 阻燃特性：UL94-V0* 工作環(huán)境：-10℃~50℃，20%~90%無凝露* 貯存環(huán)境：-40℃~70℃，20%~95%無凝露
霍爾電流傳感器測量方法
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1.原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心，盡可能不要放偏；2.原邊導(dǎo)線盡可能完全放滿傳感器內(nèi)孔，不要留有空隙；3.需要測量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個(gè)額定值很高的傳感器，而欲測量的電流值又低于額定值很多，為了提高測量精度，可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈，使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時(shí)，為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞十圈(一般情況，NP=1；在內(nèi)孔中繞一圈，NP=2；……；繞九圈，NP=10，則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等，從而可提高精度)；
[2]
4.當(dāng)欲測量的電流值為IPN/10的時(shí)，在25℃仍然可以有較高的精度。
霍爾電流傳感器特點(diǎn)
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霍爾傳感器不論是開環(huán)還是閉環(huán)原理，基本的性能區(qū)別不大，基本的優(yōu)點(diǎn)在于：響應(yīng)時(shí)間快、低溫漂、精度高、體積小、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)、過載能力強(qiáng)。
霍爾電流傳感器應(yīng)用方式
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基本是HIA-C01和HIB-C15兩種閉環(huán)原理的霍爾電流傳感器較多，基本應(yīng)用方式是HIA-C01霍爾電流傳感器檢測前端每一塊電池板的發(fā)電情況，輸出信號(hào)給信號(hào)采集裝置，由信號(hào)采集裝置經(jīng)過采集、信號(hào)轉(zhuǎn)換等步驟，有線傳輸至控制中心，由控制中心統(tǒng)一對各個(gè)陣列的發(fā)電情況進(jìn)行監(jiān)控。
霍爾電流傳感器注意事項(xiàng)
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霍爾電流傳感器如何選型
A.選擇電流傳感器時(shí)需要注意穿孔尺寸是否能夠保證電線可以穿過傳感器；B.選擇電流傳感器時(shí)需要注意現(xiàn)場的應(yīng)用環(huán)境是否有高溫、低溫、高潮濕、強(qiáng)震等特殊環(huán)境；C.選擇電流傳感器時(shí)需要注意空間結(jié)構(gòu)是否滿足。
霍爾電流傳感器使用須知
A.接線時(shí)注意接線端子的裸露導(dǎo)電部分，盡量防止ESD沖擊，需要有專業(yè)施工經(jīng)驗(yàn)的工程師才能對該產(chǎn)品進(jìn)行接線操作。電源、輸入、輸出的各連接導(dǎo)線必須正確連接，不可錯(cuò)位或反接，否則可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。B.產(chǎn)品安裝使用環(huán)境應(yīng)無導(dǎo)電塵埃及腐蝕性。C.劇烈震動(dòng)或高溫也可能導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，必須注意使用場合。
霍爾電流傳感器注意事項(xiàng)
（1）電流傳感器必須根據(jù)被測電流的額定有效值適當(dāng)選用不同的規(guī)格的產(chǎn)品。被測電流長時(shí)間超額，會(huì)損壞末極功放管（指磁補(bǔ)償式），一般情況下，2倍的過載電流持續(xù)時(shí)間不得超過1分鐘。（2）電壓傳感器必須按產(chǎn)品說明在原邊串入一個(gè)限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續(xù)時(shí)間不得超過1分鐘。（3）電流電壓傳感器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當(dāng)被測電流高于電流傳感器的額定值時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)大的傳感器；當(dāng)被測電壓高于電壓傳感器的額定值時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整限流電阻。當(dāng)被測電流低于額定值1/2以下時(shí)，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數(shù)的辦法。（4）絕緣耐壓為3KV的傳感器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統(tǒng)和1.5KV及以下直流系統(tǒng)中，6KV的傳感器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統(tǒng)和2.5KV及以下直流系統(tǒng)中，注意不要超壓使用。（5）在要求得到良好動(dòng)態(tài)特性的裝置上使用時(shí)，最好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數(shù)，均會(huì)影響動(dòng)態(tài)特性。（6）在大電流直流系統(tǒng)中使用時(shí)，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產(chǎn)生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流并逐漸減小其值。（7）傳感器抗外磁場能力為：距離傳感器5～10cm一個(gè)超過傳感器原邊電流值2倍的電流，所產(chǎn)生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時(shí)，相間距離應(yīng)大于5～10cm。（8）為了使傳感器工作在最佳測量狀態(tài)，應(yīng)使用介紹的簡易典型穩(wěn)壓電源。（9）傳感器的磁飽和點(diǎn)和電路飽和點(diǎn)，使其有很強(qiáng)的過載能力，但過載能力是有時(shí)間限制的，試驗(yàn)過載能力時(shí)，2倍以上的過載電流不得超過1分鐘。（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。
霍爾電流傳感器工作過程
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開環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是霍爾直放式原理，閉環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是磁平衡原理。所以閉環(huán)的在響應(yīng)時(shí)間跟精度上要比開環(huán)的好很多。開環(huán)和閉環(huán)都可以監(jiān)測交流電，一般開環(huán)的適用于大電流監(jiān)測，閉環(huán)適用于小電流監(jiān)測。開環(huán)式霍爾傳感器的工作過程：原邊電流(Ip)通過一根導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線四周將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場，這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，它能通過磁芯聚集感應(yīng)到霍爾器件上并使其有一信號(hào)輸出。這一信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后直接輸出，霍爾器件輸出的信號(hào)準(zhǔn)確反映了原邊電流的輸出情況。優(yōu)點(diǎn)：封裝尺寸小 ，測量范圍廣 ，重量輕，低電源損耗，無插損閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作過程：當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過磁芯集中在磁路中，霍爾器件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊電流(IP)產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。霍爾器件和輔助電路產(chǎn)生的副邊補(bǔ)償電流準(zhǔn)確反映了原邊電流的大小。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。
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參考資料
1.
霍爾電流傳感器未來有著更廣泛的應(yīng)用
．中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)[引用日期2013-05-13]
2.
提高測量精度的方法
．儀器儀表世界網(wǎng)[引用日期2013-04-23]
