霍爾電流傳感器是什么？它的工作原理是什么？

霍爾傳感器的工作原理是：磁場(chǎng)中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。

什么是霍爾傳感器?

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

霍爾傳感器常見的類型?

1、霍爾壓力傳感器：敏感元件彈簧片一端固定，另一端安裝著霍爾元件。當(dāng)輸入壓力增加時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)，使處于恒定梯度磁場(chǎng)中的霍爾元件產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從霍爾元件輸出的電壓的大小即可反映出壓力的大小。

2、霍爾電流傳感器：在磁芯上開一氣隙，內(nèi)置一個(gè)線性霍爾元件，器件通電后，便可由它輸出的霍爾電壓得出導(dǎo)線中流通電流的大小。

霍爾傳感器應(yīng)用領(lǐng)域有?

1、測(cè)量領(lǐng)域：可用于測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等;

2、通訊領(lǐng)域：可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻、以及微波功率測(cè)量等;

3、自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域：可用于無刷直流電機(jī)、速度傳感、位置傳感、自動(dòng)記數(shù)、接近開關(guān)等。

基本原理：霍爾電勢(shì)VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即:H=KHICBsin霍爾電流傳感器是按照霍爾效應(yīng)原理制成，對(duì)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(chǎng)，而霍爾器件則用來測(cè)量這一磁場(chǎng)。因此，使電流的非接觸測(cè)量成為可能。通過測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)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。工作原理：

霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。它有兩種工作方式，即開環(huán)(直放式)和閉環(huán)(磁平衡式)。直放式霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低;其缺點(diǎn)是精度、線性度較差，響應(yīng)時(shí)間較慢，溫度漂移較大。為了克服它的不足，出現(xiàn)了閉環(huán)(磁平衡式)霍爾電流傳感器。

閉環(huán)式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器，如下圖所示，它是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件次級(jí)線圈、放大器等組成。當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測(cè)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IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。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.

開環(huán)式電流傳感器，如下圖所示， 當(dāng)原邊電流IP流過一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾原件進(jìn)行測(cè)量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。由于環(huán)形磁芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與原邊電流成正比，只要原邊電流足夠大，環(huán)形磁芯必然飽和。

注：不論是哪種霍爾電流傳感器，磁芯發(fā)生磁飽和后，可能導(dǎo)致剩磁，而霍爾傳感器的輸出與磁芯的磁通有關(guān)，因此，磁飽和后的霍爾電流傳感器，在一次沒有輸入的情況下，也會(huì)有一定直流信號(hào)的輸出。

功能：

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時(shí)間快，電流測(cè)量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)

擴(kuò)展資料：

霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)。

動(dòng)力電池包，作為電動(dòng)汽車上具備獨(dú)立功能的電氣單元，需要具備完善的控制和保護(hù)功能，并且需要周期性的向整車控制器匯報(bào)自身工作狀況，電流電壓等基本電路參數(shù)的測(cè)量必不可少。具體到電流的測(cè)量，主要采集回路總電流。而電池包電路系統(tǒng)末梢的每一只電芯，目前還做不到精確掌握其實(shí)時(shí)工作電流。電流測(cè)量的常用傳感器，一種是分流器，另一種就是霍爾電流傳感器。霍爾電流傳感器屬于依靠電磁特性檢測(cè)電流的一種傳感器。

1 磁電流傳感器分類和工作原理

磁電流傳感器的種類很多，按照測(cè)試原理可以劃分為：羅氏(Rogowski)線圈、電流互感器、分流器、巨磁阻效應(yīng)(GMR)、巨磁阻抗(GMI)各向異性(AMR)、隧道效應(yīng)(TMR)、光學(xué)效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等等。

Rogowski 線圈測(cè)量電流的基本原理是電磁感應(yīng)和安培環(huán)路定律，又叫電流測(cè)量線圈或者微分電流傳感器，如下圖所示。根據(jù)線圈上的感應(yīng)電流信號(hào)與通過線圈的額電流變化率成正比的顧慮，通過積分還原一次回路電流值。這是一種交流電流的測(cè)量方法。

Rogowski 線圈不含磁性材料，所以沒有磁滯效應(yīng)和磁飽和現(xiàn)象，測(cè)量的范圍從數(shù)安培到幾千安培，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量回路與被測(cè)電流之間沒有直接的關(guān)系，具有測(cè)量范圍廣、精度高、穩(wěn)定性高、響應(yīng)頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，可以用來測(cè)量交流、直流和瞬態(tài)電流，用在繼電保護(hù)、可控硅整流、變頻調(diào)速等場(chǎng)合。

電流互感器是用來測(cè)量、保護(hù)、監(jiān)控用電設(shè)備的重要器件，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，電流互感器的可靠性與整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常緊密。

電流互感器的基本原理圖如下圖所示。通過設(shè)計(jì)原邊與副邊的繞組匝數(shù)關(guān)系，用副邊的感應(yīng)電流值的大小去反應(yīng)原邊電流值的大小。由于電流互感器的特性，二次負(fù)載阻抗很小，接近于零，所以，對(duì)外部電路的要求較低。這是一種常見的交流測(cè)量方式。準(zhǔn)確度高、工藝成熟、制造方便，能滿足一般測(cè)量要求。

分流器測(cè)量電流的基本原理是歐姆定律，是通過被測(cè)電流電路中串聯(lián)電阻兩端的電壓來測(cè)量直流電流。

它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在低頻小電流測(cè)量中，具有非常高的精度和快的響應(yīng)時(shí)間，在大電流測(cè)量中，會(huì)有很大的誤差。因?yàn)榉至髌鞯牟牧弦话闶倾~的合金，為了測(cè)量準(zhǔn)確，導(dǎo)體電阻不宜過小，但大電流會(huì)產(chǎn)生大量歐姆熱;如果減小導(dǎo)體電阻，又勢(shì)必增加分流器的尺寸，降低精度，提高生產(chǎn)的成本。一般分流器更適合于偏小的電流測(cè)量，其實(shí)物圖如下圖所示。

各向異性磁電阻(簡(jiǎn)稱 AMR)電流傳感器，敏感元件的材料是坡莫合金。鐵磁材料具備一種特別的屬性，鐵磁材料的電阻率隨自身磁化強(qiáng)度和電流方向夾角的改變而變化。外部磁場(chǎng)施加到鐵磁性材料上，鐵磁材料的長(zhǎng)度方向上施加一個(gè)垂直于磁場(chǎng)的電流，鐵磁材料自身阻值的變化，可以轉(zhuǎn)化為元件端電壓的變化。如下圖所示。各向異性磁電阻，靈敏度高，對(duì)平行磁場(chǎng)的響應(yīng)迅速，主要應(yīng)用在伺服系統(tǒng)、變速傳動(dòng)裝置、過載電流保護(hù)等領(lǐng)域。