Silicon Steel Hall Effect -virtaanturin ydin

Mikä on Hall-efektivirtaanturin ydin

Hall-ilmiövirta-anturi mittaa johtimessa virtaavan virran synnyttämää magneettikenttää ja muuntaa sen suhteelliseksi jännitesignaaliksi. Magneettisydän keskittää tämän kentän Hall-elementin ympärille, joten koko anturin tarkkuus, lineaarisuus ja vakaus riippuvat voimakkaasti ytimen materiaalista ja geometriasta. Piiteräsytimet ovat edelleen laajalti käytetty valinta tähän tehtävään, pääasiassa 50 Hz - 1000 Hz alueella, jossa niissä yhdistyvät korkea läpäisevyys, hyvä lineaarisuus ja ennustettava suorituskyky kohtuullisin kustannuksin.

Anturiytimien materiaalivaatimukset

Mittausta varten tehonsiirron sijaan sydämen on toistettava magneettikenttä uskollisesti. Tärkeimmät vaatimukset ovat:

Suuri permeabiliteetti, joten pieni magnetointivirta tuottaa tarpeeksi virtaa Hall-elementin havaitsemiseksi.

Hyvä lineaarisuus työskentelyalueella, koska epälineaarisuus ytimessä näkyy suoraan mittausvirheenä.

Matala remanenssi, jotta lukema palautuu nollaan, kun ensiövirta poistetaan, jolloin vältetään offset-virheet.

Laaja läpäisyalue, joka mahdollistaa yhden ydinrakenteen palvelevan useita nimellisvirtoja.

Vakaa lämpötilavaste, tyypillisesti -40 C - +120 C auto- ja teollisuuslaatuille.

Rakeinen-piiteräs on yleensä suositeltavampi, kun tunnistusreitti on suljettu rengas tai leikattu C-ydin, koska sen suuntamagneettiset ominaisuudet antavat suurimman läpäisevyyden valssaussuunnassa.

Avoimen-silmukan ja suljetun-silmukan anturimallit

Avoimen-silmukan anturissa ydin keskittää kentän ja Hall-elementti lukee sen suoraan; lähtö on verrannollinen ensiövirtaan ja piiri on yksinkertainen. Suljetussa -silmukassa anturissa Hall-jännite ohjaa toisiokäämiä, joka kumoaa ensiökentän, joten ydin toimii lähellä nollavirtaa. Suljetun-silmukan mallit tarjoavat paremman tarkkuuden, pienemmän lämpötilan poikkeaman ja nopeamman vasteen, mikä lisää elektroniikkaa ja toisiokäämiä. Avoimen -silmukan anturit tarvitsevat siksi erittäin hyvän lineaarisuuden ja pienen remanenssin, kun taas suljetun silmukan anturit voivat sietää vähemmän lineaarista ydintä, koska vuo nollataan aktiivisesti.

Virta-anturien ydintyylit

Anturiytimiä on saatavana useissa eri geometrioissa. Toroidaaliset ytimet muodostavat täysin suljetun magneettipiirin, jossa ei ole ilmaväliä ja pienin vuoto. Leikattujen C-johtimien avulla anturi voidaan koota olemassa olevan virtakiskon tai kaapelin ympärille, mikä on välttämätöntä jälkiasennus- ja huoltotöissä. Kierretyt ytimet ja suorakaiteen muotoiset kehykset kattavat suuria-johtimia ja virtakiskoja. Valinta riippuu pääasiassa siitä, kierretäänkö ensiöjohdin ikkunan läpi asennuksen aikana vai pitääkö se kiinnittää olemassa olevan asennuksen ympärille.

Edustavat ydinmitat ja teholuokitukset

Alla olevassa taulukossa on lueteltu nykyisissä anturikokoonpanoissa käytetyt tyypilliset leikkaus{0}}ydinkoot sekä käämin paksuus, nauhan leveys, sisäkorkeusvaihtoehdot ja ytimen tukema näennäisteho 50 Hz:llä ja 400 Hz:llä.

Perustuote	Käämityksen paksuus (mm)	Nauhan leveys (mm)	Sisäkorkeus (mm)	Teho 50 Hz	Teho 400 Hz
CD6.5x12.5x8	6.5	12.5	8, 10, 12.5, 16	Ei määritelty	9,69-20,4 VA
CD8x12,5x12,5	8	12.5	12.5, 16, 20, 25	Ei määritelty	25,8-51,8 VA
CD10x12,5x20	10	12.5	20, 25, 32, 40	2,42-6,67 VA	56,6-112 VA
CD12,5x16x25	12.5	16	25, 32, 40, 50	10,7-25 VA	119-221 VA
CD 12,5x25x30	12.5	25	30, 40, 50, 60	31,2-63,2 VA	222-398 VA
CD16x32x40	16	32	40, 50, 65, 80	89-171 VA	470-840 VA
CD20x40x50	20	40	50, 60, 80, 100	199-375 VA	813-1476 VA
CD25x50x65	25	50	65, 80, 100, 120	448-776 VA	1595-2668 VA
CD32x64x80	32	64	80, 100, 130, 160	1006-1843 VA	3197-5522 VA
CD40x80x100	40	80	100, 120, 160, 200	2106-3912 VA	6152-10737 VA

Teholuvut osoittavat suurimman induktiivisen tehon, jota sydän tukee annetulla taajuudella. Anturisovelluksissa samat ytimet toimivat murto-osalla tästä arvosta, joten vuontiheys pysyy alhaisena ja lineaarisuus korkeana.

Sovellukset

Virta-anturit autojen akun hallintaan ja vetomoottorikäyttöihin.

Virta-anturit automaatioon ja prosessien ohjaukseen.

Tasa- ja vaihtovirtamittaukset inverttereissä, latureissa ja teollisuusvirtalähteissä.

Vikavirran havaitseminen ja vuotojen valvonta jakelupaneeleissa.

Valinnan tarkistuslista

Määritä ensin nimellisvirta, ylikuormituskerroin ja vaadittu tarkkuusluokka; ne vahvistavat hylsyn koon ja materiaalilaadun.

Valitse suljettu toroidi, kun johdin voidaan pujottaa läpi, ja leikattu sydän, kun anturin on kiinnitettävä olemassa olevan virtakiskon ympärille.

Tarkista taajuusalue: tavallinen piiteräs sopii 50-1000 Hz; Tämän alueen yläpuolella tulisi harkita nanokiteisiä tai amorfisia ytimiä.

Vahvista sovelluksen lämpötila-alue ja sovita se ydinpinnoitteen ja eristysluokituksen kanssa.

Usein kysytyt kysymykset

Miksi alhainen remanenssi on tärkeää anturin ytimessä?

Remanenttivuo siirtää lukeman, kun ensiövirta palaa nollaan, mikä näkyy tarkkuusvirheenä alhaisella virralla. Matala-remanenssipiiteräs pitää jäännösinduktion pienenä, joten anturin lähtö pysyy lähellä nollaa, kun virtaa ei kulje.

Voiko yksi sydänkoko kattaa useita nimellisvirtoja?

Kyllä. Suurempi ikkuna hyväksyy paksummat johtimet tai useita kierroksia, ja kierrossuhde säätää herkkyyttä. Koska piiteräksiset ytimet tarjoavat laajan läpäisyalueen, samaa ydinrunkoa käytetään usein useissa virtaluokissa eri käämikokoonpanoilla.

Mitä eroa on anturisydämen ja tehomuuntajan ytimen välillä?

Tehoydin on suunniteltu siirtämään energiaa tehokkaasti korkealla vuontiheydellä, kun taas anturiydin on suunniteltu toistamaan kenttä uskollisesti alhaisella vuontiheydellä. Tunnistinytimet asettavat etusijalle lineaarisuuden, alhaisen remanenssin ja mittavakauden maksimaalisen suorituskyvyn edelle.

Milloin leikattua ydintä tulisi käyttää toroidin sijasta?

Leikattua C-ydintä käytetään, kun anturi on asennettava jo asennetun kaapelin tai virtakiskon ympärille tai kun ensiöjohdin on liian suuri pujotettavaksi suljetun renkaan läpi. Leikkaus aiheuttaa pienen ilmaraon, jota on valvottava, koska se alentaa tehokasta läpäisevyyttä.

Miten lämpötila vaikuttaa piiteräksisen anturin ytimiin?

Läpäisevyys ja remanenssi vaihtelevat jonkin verran lämpötilan mukaan. Hyvät tunnistusluokat on määritelty vakaalla vasteella -40 C - +120 C, mikä pitää mittausvirheen ilmoitetussa tarkkuusluokassa autojen ja teollisuuden lämpötila-alueilla.

Vakiopiiteräsytimet ovat käytännöllisiä 50 Hz - noin 1000 Hz. Tämän alueen yläpuolella pyörrevirtahäviöt ja läpäisevyyden lasku tekevät nanokiteisistä tai amorfisista ytimistä paremman valinnan samalle tarkkuudelle.