Neste artigo, aprendemos sobre um circuito simples de sensor de corrente sem contato usando um IC de sensor de efeito hall.
Por que Sensor de Efeito Hall
Quando se trata de detectar a corrente (Amps), os dispositivos lineares de efeito Hall são os melhores e os mais precisos.
Esses dispositivos podem detectar e medir a corrente desde alguns amperes até muitos milhares. Além disso, permite que as medições sejam feitas externamente sem a necessidade de um contato físico com o condutor.
Quando a corrente passa por um condutor, normalmente é gerado um campo magnético de espaço livre de cerca de 6,9 gauss por ampere.
Isso implica que, para obter uma saída válida do dispositivo de efeito Hall, ele precisa ser configurado dentro da faixa do campo acima.
Para condutores com baixas correntes, isso significa que o dispositivo precisa ser configurado dentro de arranjos especialmente projetados para aumentar o alcance e as capacidades de detecção do sensor.
No entanto, para condutores que transportam altas magnitudes de corrente, qualquer arranjo especial pode não ser necessário e o dispositivo linear de efeito Hall seria capaz de detectar e medir os amplificadores diretamente, posicionando-se dentro de um toróide com gap.
Calculando o fluxo magnético
A densidade de fluxo magnético sobre o dispositivo pode ser formulada como abaixo:
B = I/4(pi)r, ou I = 4(pi)rB
Onde,
B = intensidade do campo em Gauss
I = corrente em amperes
r = distância do centro do condutor ao dispositivo posicionado em polegadas.
Pode-se notar que um elemento de efeito Hall produzirá a melhor resposta quando posicionado perpendicularmente a um campo magnético. A razão é, geração reduzida de cosseno do ângulo em comparação com campos angulares a 90 graus.
Medição de corrente sem contato (baixa) usando uma bobina e um dispositivo de efeito Hall
Como discutido acima, quando correntes mais baixas estão envolvidas, medi-lo através de uma bobina torna-se útil, pois a bobina ajuda a concentrar a densidade de fluxo e, portanto, a sensibilidade.
Aplicando a lacuna entre o dispositivo e a bobina
Ao impor um entreferro de 0,060″ entre o dispositivo e a bobina, a densidade de fluxo magnético efetiva alcançada se torna:
B = 6,9nI ou n = B/6,9I
onde n = número de espiras da bobina.
Como exemplo, para visualizar 400 gauss a 12 amperes, a fórmula acima pode ser usada como:
n = 400/83 = 5 voltas
Um condutor carregando magnitudes mais baixas de corrente, normalmente abaixo de 1 gauss, torna-se difícil de detectar devido à presença de interferência inerente normalmente acompanhada de dispositivos de estado sólido e circuitos amplificadores lineares.
O ruído de banda larga emitido na saída do dispositivo é tipicamente de 400uV RMS, resultando em um erro de cerca de 32mA, que pode ser significativamente grande.
Para identificar e medir corretamente as baixas correntes, é utilizado um arranjo mostrado abaixo em que o condutor é enrolado em torno de um núcleo toroidal algumas vezes (n), fornecendo a seguinte equação:
B = 6,9nI
onde n é o número de voltas
O método permite que campos magnéticos de baixa corrente sejam aumentados o suficiente para fornecer ao dispositivo de efeito Hall dados sem erros para a conversão subsequente em volts.
Medição de corrente sem contato (alta) Usando um toróide e um dispositivo de efeito Hall
Nos casos em que a corrente através do condutor pode ser alta (cerca de 100 amperes), um dispositivo de efeito Hall pode ser usado diretamente através de um toróide de seção de espeto para medir as magnitudes em questão.
Como pode ser visto na figura abaixo, o efeito Hall é colocado entre a divisão ou o intervalo do toróide enquanto o condutor que transporta a corrente passa pelo anel toróide.
O campo magnético gerado ao redor do condutor é concentrado dentro do toróide e é detectado pelo dispositivo Hall para as conversões necessárias na saída.
As conversões equivalentes feitas pelo efeito Hall podem ser lidas diretamente conectando-se adequadamente seus terminais a um multímetro digital ajustado na faixa de mV DC.
O cabo de alimentação do IC de efeito Hall deve ser conectado a uma fonte DC conforme suas especificações.
Cortesia:
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