Jedro tokovnega senzorja s Hallovim učinkom iz silicijevega jekla

Kaj je tokovno jedro senzorja Hallovega učinka

Tokovni senzor s Hallovim efektom meri magnetno polje, ki ga ustvari tok, ki teče v prevodniku, in ga pretvori v sorazmeren napetostni signal. Magnetno jedro koncentrira to polje okoli Hallovega elementa, zato so natančnost, linearnost in stabilnost celotnega senzorja močno odvisne od materiala jedra in geometrije. Jedra iz silicijevega jekla ostajajo široko uporabljena izbira za to vlogo, predvsem v območju od 50 Hz do 1000 Hz, kjer združujejo visoko prepustnost, dobro linearnost in predvidljivo delovanje ob zmerni ceni.

Zahteve glede materiala za senzorska jedra

Za merjenje in ne za prenos moči mora jedro zvesto reproducirati magnetno polje. Najpomembnejše zahteve so:

Visoka prepustnost, tako da majhen magnetizacijski tok proizvede dovolj toka, da ga Hallov element zazna.

Dobra linearnost v delovnem območju, ker se nelinearnost v jedru pojavi neposredno kot merilna napaka.

Nizka remanenca, tako da se odčitek vrne na nič, ko je primarni tok odstranjen, s čimer se izognete napakam zamika.

Širok razpon prepustnosti, ki omogoča, da ena zasnova jedra služi več nazivnim tokovom.

Stabilen temperaturni odziv, običajno od -40 C do +120 C za avtomobilske in industrijske razrede.

Zrnato{0}}orientirano silicijevo jeklo je običajno prednostno, kadar je zaznavna pot sklenjen obroč ali rezano C-jedro, ker njegove usmerjene magnetne lastnosti zagotavljajo največjo prepustnost vzdolž smeri valjanja.

Načrti senzorjev z odprto- in zaprto{1}}zanko

V senzorju z odprto{0}}zanko jedro koncentrira polje, Hallov element pa ga bere neposredno; izhod je sorazmeren s primarnim tokom in vezje je preprosto. V -senzorju z zaprto zanko Hallova napetost poganja sekundarno navitje, ki izniči primarno polje, tako da jedro deluje skoraj ničelnega toka. Zasnove z-zaprto zanko zagotavljajo višjo natančnost, nižji temperaturni odmik in hitrejši odziv za ceno več elektronike in sekundarnega navitja. Senzorji z odprto{6}}zanko zato potrebujejo zelo dobro linearnost in nizko remanenco, medtem ko senzorji-z zaprto zanko prenesejo manj linearno jedro, ker je tok aktivno izničen.

Osnovni slogi za tokovne senzorje

Senzorska jedra so na voljo v različnih geometrijah. Toroidna jedra dajejo popolnoma zaprt magnetni tokokrog brez zračne reže in najmanjšega puščanja. Rezana C-jedra omogočajo sestavljanje senzorja okoli obstoječe zbiralke ali kabla, kar je bistveno za naknadno vgradnjo in vzdrževalna dela. Navita jedra in pravokotni okvirji pokrivajo velike-vodilnike in zbiralke. Izbira je odvisna predvsem od tega, ali je primarni vodnik med montažo napeljan skozi okno ali pa ga je treba vpeti okoli obstoječe instalacije.

Reprezentativne osnovne dimenzije in nazivne moči

Spodnja tabela navaja tipične velikosti rez-jedra, ki se uporabljajo v trenutnih sklopih senzorjev, z debelino navitja, širino traku, možnostmi notranje višine in navidezno močjo, ki jo jedro podpira pri 50 Hz in 400 Hz.

Osnovna postavka	Debelina navitja (mm)	Širina traku (mm)	Notranja višina (mm)	Moč pri 50 Hz	Moč pri 400 Hz
CD6,5x12,5x8	6.5	12.5	8, 10, 12.5, 16	Ni določeno	9,69-20,4 VA
CD8x12,5x12,5	8	12.5	12.5, 16, 20, 25	Ni določeno	25,8-51,8 VA
CD 10x12,5x20	10	12.5	20, 25, 32, 40	2,42-6,67 VA	56,6-112 VA
CD 12,5x16x25	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
CD 16x32x40	16	32	40, 50, 65, 80	89-171 VA	470-840 VA
CD 20x40x50	20	40	50, 60, 80, 100	199-375 VA	813-1476 VA
CD 25x50x65	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

Številke moči kažejo največjo induktivno moč, ki jo podpira jedro pri dani frekvenci. Za aplikacije zaznavanja ista jedra delujejo z delčkom te ocene, tako da gostota pretoka ostane nizka, linearnost pa visoka.

Aplikacije

Tokovni senzorji za upravljanje avtomobilskih baterij in pogone pogonskih motorjev.

Tokovni pretvorniki za avtomatizacijo in vodenje procesov.

Merjenje enosmernega in izmeničnega toka v pretvornikih, polnilnikih in industrijskih napajalnikih.

Zaznavanje diferenčnega toka in nadzor uhajanja v razdelilnih ploščah.

Kontrolni seznam izbire

Najprej določite nazivni tok, faktor preobremenitve in zahtevani razred točnosti; določajo velikost jedra in razred materiala.

Izberite zaprt toroid, ko je vodnik mogoče napeljati skozi, in rezano jedro, ko se mora senzor vpeti okoli obstoječe zbiralke.

Preverite frekvenčno območje: standardno silikonsko jeklo ustreza 50-1000 Hz; nad tem območjem je treba upoštevati nanokristalna ali amorfna jedra.

Potrdite temperaturno območje uporabe in ga uskladite s prevleko jedra in oceno izolacije.

Pogosto zastavljena vprašanja

Zakaj je nizka remanenca pomembna v jedru senzorja?

Remanentni tok izravna odčitek, ko se primarni tok vrne na nič, kar se prikaže kot napaka točnosti pri nizkem toku. Silicijevo jeklo z nizko-remanenco ohranja preostalo indukcijo majhno, tako da ostane izhod senzorja blizu ničle, ko tok ne teče.

Ali lahko ena velikost jedra pokriva več nazivnih tokov?

ja Večje okno sprejme debelejše vodnike ali več zavojev, razmerje zavojev pa prilagodi občutljivost. Ker jedro iz silicijevega jekla ponuja širok razpon prepustnosti, se isto telo jedra pogosto uporablja v družini nazivnih tokov z različnimi konfiguracijami navitij.

Kakšna je razlika med jedrom zaznavanja in jedrom močnostnega transformatorja?

Napajalno jedro je zasnovano tako, da učinkovito prenaša energijo pri visoki gostoti pretoka, medtem ko je zaznavno jedro zasnovano tako, da zvesto reproducira polje pri nizki gostoti pretoka. Senzorska jedra dajejo prednost linearnosti, nizki remanenci in dimenzijski stabilnosti pred največjo pretočnostjo.

Kdaj je treba namesto toroida uporabiti rezano jedro?

Rezano C{0}}jedro se uporablja, kadar je treba tipalo sestaviti okoli že nameščenega kabla ali zbiralke ali ko je primarni vodnik prevelik, da bi se lahko napeljal skozi sklenjen obroč. Rez uvaja majhno zračno režo, ki jo je treba nadzorovati, ker zmanjšuje učinkovito prepustnost.

Kako temperatura vpliva na jedra senzorjev iz silicijevega jekla?

Prepustnost in remanenca se nekoliko spreminjata s temperaturo. Dobre stopnje zaznavanja so določene s stabilnim odzivom od -40 C do +120 C, kar ohranja merilno napako znotraj deklariranega razreda točnosti v avtomobilskih in industrijskih temperaturnih območjih.

Kakšno frekvenčno območje ustreza jedru tokovnega senzorja iz silicijevega jekla?

Standardna silicijeva jeklena jedra so praktična od 50 Hz do približno 1000 Hz. Nad tem razponom so zaradi izgub na vrtinčne tokove in padca prepustnosti nanokristalna ali amorfna jedra boljša izbira za enako natančnost.