כיצד פועל חיישן זרם הול?

חיישן זרם הול ​​מסתמך על אפקט הול, תופעה פיזיקלית בסיסית שהתגלתה על ידי אדווין הול. כאשר מוליך נושא זרם יושב בתוך שדה מגנטי בניצב לזרימת המטען החשמלי, נושאי המטען בתוך המוליך חווים כוח צדדי. כוח זה דוחף מטענים חיוביים ושליליים לצדדים מנוגדים של החומר, ויוצר הפרש מתח מדיד הנקרא מתח הול. חיישני זרם הול ​​מודרניים משתמשים בעיקרון זה כדי לזהות זרם חשמלי ללא מגע חשמלי ישיר עם המעגל הנמדד.

ישנם שני סוגים נפוצים: חיישני לולאה פתוחה וחיישני לולאה סגורה. עבור עיצוב לולאה פתוחה, זרם המטרה עובר דרך ליבה מגנטית. הזרם יוצר שדה מגנטי פרופורציונלי המרוכז על ידי הליבה הפרומגנטית, המכוון את השטף המגנטי דרך אלמנט הול המוצב במרווח האוויר של הליבה. אלמנט ההול מוציא מתח Hall קטן ביחס ישר לעוצמת השדה המגנטי, ובכך פרופורציונלי לזרם הנמדד. מגבר פנימי מגביר את האות החלש הזה למתח מוצא או אות זרם שמיש סטנדרטי עבור בקרים ומדדים.

חיישני Hall בלולאה סגורה, הידועים גם בשם חיישני שטף אפס, מספקים דיוק גבוה יותר. הזרם הראשוני מייצר שטף מגנטי בליבה. שבב הול מזהה את השטף הזה ושולח אות לסליל עזר שנפצע על הליבה. הסליל יוצר זרם משני מנוגד שיוצר שדה מגנטי הפוך כדי לבטל את השטף המקורי. כאשר השטף המגנטי בתוך הליבה מגיע לאפס, הזרם המשני שומר על איזון. גודלו של זרם משני מפצה זה משקף במדויק את הזרם הנמדד העיקרי. דגמי לולאה סגורה כוללים סחיפה נמוכה, ליניאריות מצוינת ושגיאות טמפרטורה מינימליות, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור יישומים תעשייתיים בעלי דיוק גבוה.

היתרון הגדול ביותר של חיישני זרם הול ​​הם בידוד גלווני. אין קשר חשמלי ישיר בין המעגל הנמדד במתח גבוה לצד הפלט של אות המתח הנמוך. זה מבודד את מעגלי הבקרה ממעגלי החשמל ומונע עליות מתח ונזקי רעש. בניגוד לנגדי shunt, הם כמעט ולא צורכים חשמל ויכולים למדוד גם זרם חילופין וגם זרם ישר, כולל זרמי פעימה לא סדירים.

עם זאת, קיימות מגבלות ביצועים. חיישני לולאה פתוחה סובלים מהיסטרזיס מגנטי ומסחף טמפרטורה. הרגישות של אלמנט ההול משתנה עם הטמפרטורה, מה שעלול להכניס שגיאות מדידה ללא מעגלי פיצוי. הפרעות מגנטיות מחוטים או מגנטים בקרבת מקום עלולה גם היא לעוות קריאות. היצרנים משלבים מיזוג אותות, פיצוי טמפרטורה ומיגון כדי להפחית את ההשפעות השליליות הללו.