關(guān)于傳感器，超過8成的工程師都不知道的小技巧

一、霍爾電流傳感器的原理

先簡(jiǎn)單說明下傳感器的原理（已經(jīng)了解的讀者或不想了解的讀者可直接跳過，看下面的實(shí)用小技巧），霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理，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。如圖1：

圖1 霍爾閉環(huán)電流傳感器原理圖

當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時(shí)，原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應(yīng)電壓，通過后續(xù)電子電路可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流IS，并存在以下關(guān)系式： IS*NS = IP*NP

其中， IS—副邊電流；

IP—原邊電流；

NP—原邊線圈匝數(shù)；

NS—副邊線圈匝數(shù)；

NP / NS—匝數(shù)比，一般取NP=1。

電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS，它與輸入信號(hào)（原邊電流IP）成正比。

以致遠(yuǎn)電子PA333功率計(jì)測(cè)試直流充電樁電源模塊為例，電源模塊為三相交流輸入，直流輸出，PA333配套LEM霍爾傳感器采用兩表法測(cè)試輸入端，整體測(cè)試方案如圖2所示：

圖2 電源模塊測(cè)試方案

圖中PA333的最小量程為250mA，霍爾傳感器的變比為1:1000，最小可測(cè)精準(zhǔn)電流為量程的1%，乘以變比1000，實(shí)際最小可測(cè)到的精準(zhǔn)電流為2.5A，因此，對(duì)于圖2的測(cè)試方案，實(shí)際電流大于2.5A時(shí)才可正常測(cè)試，那么當(dāng)輸入端電流小于2.5A時(shí)，如何準(zhǔn)確測(cè)量呢？

像這種情況，在無法更換電流傳感器，而實(shí)測(cè)電流比額定值小得多時(shí)，為了提高測(cè)量的精度，可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈，通過增加一次側(cè)的匝數(shù)，來改變輸入輸出的變比，比如，霍爾傳感器變比為1:1000，原邊導(dǎo)線多繞5圈，此時(shí)，輸入輸出的實(shí)際變比為1:200，并在功率計(jì)上更改變比值，這樣測(cè)量的最小精確電流值為250mA*0.01*200=0.5A,霍爾傳感器測(cè)量小電流的能力又提升了一個(gè)檔次！如下圖：

另外，測(cè)試過程中注意以下因素，也可提高測(cè)量精度：

1、霍耳傳感器基于霍耳效應(yīng)原理工作，對(duì)環(huán)境磁場(chǎng)較為敏感，要遠(yuǎn)離變壓器、電抗器等強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)備；

2、原邊導(dǎo)線從傳感器內(nèi)孔中心穿過，盡可能不要放偏，盡量占滿內(nèi)孔；

3、傳感器信號(hào)線與功率線（功率母排、電纜等）避免近距離平行走線；

4、定期標(biāo)定校準(zhǔn)；

測(cè)試儀器結(jié)合霍爾傳感器的測(cè)試方案應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、汽車、新能源等各大領(lǐng)域，測(cè)量精度不僅有測(cè)試儀器決定，同時(shí)，傳感器也發(fā)揮著不可或缺的作用，在測(cè)試過程中，關(guān)注如何提高霍爾傳感器的精度有重要意義。