霍爾電壓傳感器工作原理：一文讀懂「霍爾傳感器工作原理」
原標題：一文讀懂「霍爾傳感器工作原理」
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，霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種，高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式，閉環(huán)式霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理。今天小編就來為大家介紹一下霍爾電流傳感器工作原理、測量方法及應(yīng)用。
工作原理
開環(huán)電流傳感器
當原邊電流IP流過一根長導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生一磁場，這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為4V。
閉環(huán)電流傳感器
磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器，即原邊電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，其補償電流Is精確的反映原邊電流Ip，從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個補償電流Is。
這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時可以通過Is來測試Ip。當Ip變化時，平衡受到破壞，霍爾器件有信號輸出，即重復(fù)上述過程重新達到平衡。
被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。因此，從宏觀上看，次級的補償電流安匝數(shù)在任何時間都與初級被測電流的安匝數(shù)相等。
測量方法
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)接近于傳感器的標準額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個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。
例如當用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時，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)。
4
當欲測量的電流值為IPN/10的時，在25℃仍然可以有較高的精度。
實際應(yīng)用
近年來，自動化系統(tǒng)中大量使用大功率晶體管、整流器和可控硅，普遍采用交流變頻調(diào)速及脈寬調(diào)制電路，使得電路中不再只是傳統(tǒng)的50周的正弦波，出現(xiàn)了各種不同的波形。對于這類電路，采用傳統(tǒng)的測量方法不能反應(yīng)其真實波形，而且電流、電壓檢出元件也不適應(yīng)中高頻、高di/dt電流波形的傳感和檢測。
霍爾效應(yīng)傳感器，可以測量任意波形的電流和電壓。輸出端能真實地反映輸入端電流或電壓的波形參數(shù)。針對霍爾效應(yīng)傳感器普遍存在溫度漂移大的缺點，采用補償電路進行控制，有效地減少了溫度對測量精度的影響，確保測量準確;具有精度高、安裝方便、售價低的特點。
霍爾效應(yīng)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、電力機車、變電站、數(shù)控機床、電解電鍍、微機監(jiān)測、電網(wǎng)監(jiān)測等需要隔離檢測電流電壓的設(shè)施中。
通過霍爾電流傳感器工作原理、測量方法及應(yīng)用的講解，相信大家對霍爾電流傳感器應(yīng)該有所了解了。霍爾電流傳感器尤其是閉環(huán)式霍爾電流傳感器因其寬頻帶、交直流兩用、不易磁飽和等特點，在工業(yè)測控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。返回搜狐，查看更多
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發(fā)燒友 2021-03-27 08:47:34
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關(guān)于霍爾傳感器模塊使用的詳細說明，及電路原理圖。
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li 2016-06-08 14:55:42
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主要介紹了霍爾傳感器的原理以及用法。。。
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zhangyu0713 2016-04-28 17:49:38
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2017-02-07 15:16:06
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2021 南京智博會AIOTE 第十四屆南京智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)博覽會
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為了滿足不斷擴大的市場需求，支持設(shè)備開發(fā)商、設(shè)計公司、系統(tǒng)集成商和用戶在這些宏大的新賽道中快速導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)，自連科技精心打造了一個全面的智能與物聯(lián)產(chǎn)品和解決方案技術(shù)平臺，并通過持續(xù)深耕醫(yī)療和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，形成了以下四條物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品主線并在此基礎(chǔ)上不斷推出新品，以及可根據(jù)不同場景中的設(shè)備狀態(tài)和客戶需求，快速實現(xiàn)定制方案的服務(wù)能力。
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國際網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)展覽會 ，是中國（上海）國際技術(shù)進出口交易會（簡稱上交會CSITF），的主體活動之一，是經(jīng)國務(wù)院批準，由中華人民共和國商務(wù)部、科技部、國家知識產(chǎn)權(quán)局和上海市人民政府共同主辦，聯(lián)合國工發(fā)組織UNIDO、聯(lián)合國開發(fā)計劃署UNDP、世界知識產(chǎn)權(quán)組織WIPO支持，上海市國際技術(shù)進出口促進中心、中國機電產(chǎn)品進出口商會、東浩蘭生（集團）有限公司、上海杰程國際展覽有限公司共同承辦的專門為技術(shù)
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烤箱不可或缺的濕度傳感器
新物聯(lián)號：上海高傳電子 2021-8-25 共有: 215 瀏覽
SST 的氧化鋯氧氣傳感器測量氧氣的分壓。空氣中的水分子置換并稀釋氧分子，導(dǎo)致水蒸氣壓發(fā)生變化。接接通過RS485數(shù)字協(xié)議讀取氧分壓，并將其上傳到烤箱控制器中，從而計算出水汽含量。
環(huán)保用水位監(jiān)測計
新物聯(lián)號：萬和儀表 2021-8-25 共有: 191 瀏覽
環(huán)保井深儀水位計特有的三重防水設(shè)計，經(jīng)過3999次水下測試，IP68防水等級大大的提升了產(chǎn)品的防水性能（貴州某地質(zhì)局1000米量程深井使用均無故障） 萬和儀表承諾，三年內(nèi)水位探頭進水包換新機。Wh311水位傳感器采用德州儀器（TI）公司，原裝芯片放大電路 三重防雷是一種全密封潛入式擴散硅液位測量儀表，專用線纜與外殼密封連接，可長期投入與變送器結(jié)構(gòu)材料相兼容的液體中使用。用微機械加工技術(shù)制作的高靈敏
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)--2021智慧城市（成都）建筑產(chǎn)業(yè)展覽會
新物聯(lián)號：展會咨詢 2021-8-26 共有: 332 瀏覽
2021成都智慧城市建設(shè)產(chǎn)業(yè)博覽會將于2021年11月19-21日在成都西部國際博覽城舉辦。參展聯(lián)系：（微信同號）
2022杭州國際傳感器與微系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用展覽會
新物聯(lián)號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 159 瀏覽
2022杭州國際傳感器與微系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用展覽會，將于2022年3月30日-4月1日在“杭州國際博覽中心”隆重舉行，本屆展會秉承著"創(chuàng)造客戶價值與引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展"的宗旨，強化以"采購商協(xié)約式邀請"為核心的買家組織手段，打造以展覽展示與貿(mào)易洽談為核心的實效活動體系，全力以赴打造高規(guī)格、品質(zhì)高、高實效的交流貿(mào)易盛會！
2022中國（重慶）國際機器視覺技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用展覽會
新物聯(lián)號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 113 瀏覽
近年來，機械視覺行業(yè)正以34%的比例快速增長。人們正逐步將焦點集中在機械視覺行業(yè)的更高價值區(qū)域。越來越多的中國機械視覺技術(shù)開發(fā)商希望能在行業(yè)內(nèi)分一杯羹。
2022中國（重慶）國際嵌入式系統(tǒng)展覽會
新物聯(lián)號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 140 瀏覽
重慶國際嵌入式系統(tǒng)展覽會將于2022年7月31-8月2日 重慶 ? 重慶國際博覽中心由上海昶文展覽服務(wù)有限公司主辦，30余行業(yè)協(xié)會及40多個國際使館商會的鼎力支持。將深度挖掘西部及周邊制造業(yè)市場需求，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，深度學(xué)習(xí)與AI人工智能技術(shù)在各行業(yè)開始應(yīng)用，嵌入式技術(shù)的發(fā)展將備受矚目。以展示“智能化、自動化、信息化、數(shù)字化”等新技術(shù)新理念，匯聚來自世界各地科研及工業(yè)領(lǐng)域的專
2022重慶國際AGV小車暨智能倉儲應(yīng)用技術(shù)展覽會
新物聯(lián)號：昶文展覽 2021-8-26 共有: 146 瀏覽
《中國制造2025》提出了實現(xiàn)中國從制造大國到制造強國的目標，本質(zhì)上是要大力發(fā)展以先進制造業(yè)為基礎(chǔ)的實體經(jīng)濟，否則無法實現(xiàn)真正的大國崛起。而制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵點是智能工廠物流與智能供應(yīng)鏈，智能化和自動化是降低全社會物流費用率的終極解決方案。國內(nèi)企業(yè)在智能物流領(lǐng)域的技術(shù)積累較好，并且正在加速吸收國外先進技術(shù)，有望快速切入中高端市場、實現(xiàn)高速成長。工業(yè)4.0的核心組成部分——智能物流倉儲裝備行業(yè)將成
安森美(onsemi)將收購GT Advanced Technologies
新物聯(lián)號：科技前沿 2021-8-26 共有: 124 瀏覽
領(lǐng)先的智能電源和感知技術(shù)供應(yīng)商安森美(onsemi，美國納斯達克股票代號：ON)和碳化硅 (SiC) 生產(chǎn)商GT Advanced Technologies ("GTAT") 于美國時間8月25日宣布已達成最終協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，安森美將以4.15億美元現(xiàn)金收購GTAT。
SF6氣體泄漏監(jiān)測的重要意義
新物聯(lián)號：上海高傳電子 2021-8-26 共有: 193 瀏覽
SF6氣體泄漏監(jiān)測系統(tǒng)可實時監(jiān)測開關(guān)室內(nèi)SF6濃度。當SF6濃度大于或等于1000ppm時，自動報警并啟動風(fēng)機。
霍爾電壓傳感器工作原理：霍爾電壓傳感器的電路圖 工作原理
霍爾電壓互感器的工作原理在測量交變電流的大電壓時,為能夠安全測量而在火線和地線之間并聯(lián)一個變壓器(接在變壓器的輸入端),這個變壓器的輸出端接入電壓表,由于輸入線圈的匝數(shù)大于輸出線圈的匝數(shù),因此輸出電壓小于輸入電壓,電壓互感器就是降壓變壓器. 按原理分為電磁感應(yīng)式和電容分壓式兩類。電磁感應(yīng)式多用于 220kV及以下各種電壓等級。電容分壓式一般用于110kV以上的電力系統(tǒng),330～765kV超高壓電力系統(tǒng)應(yīng)用較多。電壓互感器按用途又分為測量用和保護用兩類。對前者的主要技術(shù)要求是保證必要的準確度；對后者可能有某些特殊要求，如要求有第三個繞組，鐵心中有零序磁通等。 電磁感應(yīng)式電壓互感器 其工作原理與變壓器相同，基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設(shè)備事故。測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu)，其原邊電壓為被測電壓（如電力系統(tǒng)的線電壓），可以單相使用,也可以用兩臺接成V-V形作三相使用。實驗室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的，以適應(yīng)測量不同電壓的需要。供保護接地用電壓互感器還帶有一個第三線圈，稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形（圖1）， 開口三角形的兩引出端與接地保護繼電器的電壓線圈聯(lián)接。正常運行時，電力系統(tǒng)的三相電壓對稱，第三線圈上的三相感應(yīng)電動勢之和為零。一旦發(fā)生單相接地時,中性點出現(xiàn)位移,開口三角的端子間就會出現(xiàn)零序電壓使繼電器動作，從而對電力系統(tǒng)起保護作用。線圈出現(xiàn)零序電壓則相應(yīng)的鐵心中就會出現(xiàn)零序磁通。為此，這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心（10kV及以下時）或采用三臺單相電壓互感器。對于這種互感器，第三線圈的準確度要求不高，但要求有一定的過勵磁特性（即當原邊電壓增加時，鐵心中的磁通密度也增加相應(yīng)倍數(shù)而不會損壞）。 電磁感應(yīng)式電壓互感器的等值電路與變壓器的等值電路相同。 電容分壓式電壓互感器 在電容分壓器的基礎(chǔ)上制成。其原理接線見圖2。 電容C1和C2串聯(lián)，U1為原邊電壓,為C2上的電壓。空載時,電容C2上的電壓為 由于C1和C2均為常數(shù)，因此正比于原邊電壓。但實際上，當負載并聯(lián)于電容C2兩端時,將大大減小,以致誤差增大而無法作電壓互感器使用。為了克服這個缺點，在電容C2兩端并聯(lián)一帶電抗的電磁式電壓互感器YH，組成電容分壓式電壓互感器(圖3)。 電抗可補償電容器的內(nèi)阻抗。YH有兩個副繞組，第一副繞組可接補償電容Ck供測量儀表使用；第二副繞組可接阻尼電阻Rd，用以防止諧振引起的過電壓。 電容式電壓互感器多與電力系統(tǒng)載波通信的耦合電容器合用，以簡化系統(tǒng)，降低造價。此時，它還需滿足通信運行上的要求。電壓互感器工作原理 電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同。 圖為電磁式電壓互感器原理接線圖，電壓互感器的特點是：(1)容量很小，類似一臺小容量變壓器；(2)二次側(cè)負荷比較恒定，所接測量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很大，因此，在正常運行時，電壓互感器接近于空載狀態(tài)。電壓互感器的一、二次線圈額定電壓之比，稱為電壓互感器的額定電壓比。即：kn=U1n/U2n其中一次線圈額定電壓U1n是電網(wǎng)的額定電壓，且已標準化(如10，35,110，220，330，500千伏等),二次電壓U2n，則統(tǒng)一定為100(或100/ )伏，所以 kn也標準化。互感器原理 在供電用電的線路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬安都有。為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。較早前，顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的（如5A等）。現(xiàn)在的電量測量大多數(shù)字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器也有人稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。）電流互感器原理線路圖微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作,變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。如圖繞組N1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n微型電流互感器大致可分為兩類，測量用電流互感器和保護用電流互感器。測量用電流互感器 測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。測量用微型電流互感器主要要求：1、絕緣可靠，2、足夠高的測量精度，3、當被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時互感器應(yīng)在適當?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護測量儀表。保護用電流互感器 保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護供電系統(tǒng)的安全。保護用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。保護用互感器主要要求：1、絕緣可靠，2、足夠大的準確限值系數(shù)，3、足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。保護用互感器在額定負荷下能夠滿足準確級的要求最大一次電流叫額定準確限值一次電流。準確限值系數(shù)就是額定準確限值一次電流與額定一次電流比。當一次電流足夠大時鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準確限值系數(shù)就是表示這種特性。保護用互感器準確等級5P、10P
電磁感應(yīng)式多用于 220kV及以下各種電壓等級。電容分壓式一般用于110kV以上的電力系統(tǒng),330～765kV超高壓電力系統(tǒng)應(yīng)用較多。
當被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時互感器應(yīng)在適當?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護測量儀表。
