Почему датчики тока с эффектом Холла не существуют для низких токов?

11

Похоже, что датчики тока с эффектом Холла не доступны для малых токов, скажем, порядка 500 мА. Я предполагаю, что это связано с некоторыми техническими или физическими ограничениями. Что это?

current-measurement hall-effect

— Фил Фрост
источник

Вы не найдете коммерческих продуктов в этом диапазоне просто потому, что на них нет реального спроса. Существуют лучшие и более простые способы измерения постоянного и переменного тока на этом уровне.

— Дэйв Твид

7

Датчики тока с эффектом Холла измеряют магнитный поток, создаваемый вокруг проводника, несущего ток. Таким образом, чувствительность ограничена минимальным уровнем шума из-за постороннего магнитного «шума» вблизи проводника.

Этого можно преодолеть в различной степени, концентрируя магнитный поток, обусловленный проводником с током, довольно простым способом: пропустите измеряемый ток через катушку, окружающую датчик Холла.

Например, раздел 12.1 таблицы характеристик датчика тока с эффектом Холла Melexis MLX91206 иллюстрирует использование катушки для измерения малых токов:

Рис.3

С помощью MLX91206 можно измерять низкие токи путем увеличения магнитного поля через катушку вокруг датчика. Чувствительность (выходное напряжение к току в катушке) измерения будет зависеть от размера катушки и числа витков. Дополнительную чувствительность и повышенную невосприимчивость к внешним полям можно получить, добавив щиток вокруг катушки. Катушка обеспечивает очень высокую диэлектрическую изоляцию, что делает его подходящим решением для высоковольтных источников питания с относительно низкими токами. Выходной сигнал должен быть масштабирован для получения максимального напряжения для максимального измеряемого тока, чтобы получить наилучшую точность и разрешение.

На практике, пока конструкция может выдерживать индуктивность в токовом тракте, MLX91206 работает достаточно хорошо до тока 100 мА для полномасштабного выхода. При измерении тока в питающей шине это можно использовать для получения дополнительного преимущества, используя индуктивность для подавления пульсаций «бесплатно».

Предположение. Возможно, стоит изучить вопрос о том, обеспечивает ли непрямоугольная (тороидальная) катушка ослабление посторонних магнитных шумов по сравнению с прямоугольной формой - возможно, тогда могут быть измерены даже более низкие токи.

— Аниндо Гош
источник

2

V_{H} = - \frac{I B}{n t e}

$V_H = -{{{IB}}\over{nte}}$

$I$ $B$ $t$ $e$ $n$

B = \frac{μ_{0} I}{2 π r}

$B = {{\mu _0 I }\over{2\pi r}}$

$\mu$

В этой точке мы можем связываться с двумя вещами, чтобы получить напряжение выше минимального уровня шума. Мы можем увеличить ток питания или уменьшить толщину чувствительной пластины. Очевидно, что существуют практические ограничения для увеличения тока и жесткие ограничения для уменьшения толщины пластины. Два варианта также противоположны друг другу, уменьшение толщины увеличивает сопротивление, которое будет генерировать больше тепла для более высоких токов.

Вероятно, тогда очень просто измерять очень малые токи с помощью очень дорогого оборудования. Кажется, я вспоминаю, что ускорители частиц делают это с почти абсолютным нулевым сверхпроводником, но я не могу найти доказательства этого прямо сейчас.

— Самуил
источник

Мы измеряем токи с помощью сверхпроводящих СКВИДов, работающих при 4.2K, но это немного непрактично для повседневного использования. Минимальный уровень шума составляет около 1 пА (квт-Гц) для диапазона 100 мкА (8 десятичных цифр).

— Спехро Пефхани