Un sensore di corrente Hall si basa sull'effetto Hall, un fenomeno fisico fondamentale scoperto da Edwin Hall. Quando un conduttore percorso da corrente si trova all'interno di un campo magnetico perpendicolare al flusso di carica elettrica, i portatori di carica all'interno del conduttore subiscono una forza laterale. Questa forza spinge le cariche positive e negative verso i lati opposti del materiale, creando una differenza di tensione misurabile chiamata tensione di Hall. I moderni sensori di corrente Hall utilizzano questo principio per rilevare la corrente elettrica senza contatto elettrico diretto con il circuito misurato.
Esistono due tipi comuni: sensori ad anello aperto e ad anello chiuso. Per un progetto ad anello aperto, la corrente target passa attraverso un nucleo magnetico. La corrente genera un campo magnetico proporzionale concentrato dal nucleo ferromagnetico, che dirige il flusso magnetico attraverso un elemento Hall posto nel traferro del nucleo. L'elemento Hall emette una piccola tensione Hall direttamente proporzionale all'intensità del campo magnetico e quindi proporzionale alla corrente misurata. Un amplificatore interno amplifica questo segnale debole in una tensione di uscita o un segnale di corrente standard utilizzabile per controller e misuratori.
I sensori Hall a circuito chiuso, noti anche come sensori a flusso zero, offrono una maggiore precisione. La corrente primaria produce un flusso magnetico nel nucleo. Il chip Hall rileva questo flusso e invia un segnale ad una bobina ausiliaria avvolta sul nucleo. La bobina genera una corrente secondaria opposta che crea un campo magnetico opposto per annullare il flusso originale. Quando il flusso magnetico all'interno del nucleo raggiunge lo zero, la corrente secondaria mantiene l'equilibrio. L'entità di questa corrente secondaria di compensazione riflette accuratamente la corrente primaria misurata. I modelli a circuito chiuso presentano una deriva bassa, un'eccellente linearità e errori di temperatura minimi, che li rendono ideali per applicazioni industriali ad alta precisione.
Il più grande vantaggio di I sensori di corrente Hall sono dotati di isolamento galvanico. Non esiste alcun collegamento elettrico diretto tra il circuito misurato ad alta tensione e il lato di uscita del segnale a bassa tensione. Ciò isola i circuiti di controllo dai circuiti di alimentazione e previene picchi di tensione e danni dovuti al rumore. A differenza dei resistori di shunt, non consumano quasi energia e possono misurare sia la corrente alternata che quella continua, comprese le correnti impulsive irregolari.
Tuttavia, esistono limitazioni delle prestazioni. I sensori ad anello aperto soffrono di isteresi magnetica e deriva della temperatura. La sensibilità dell'elemento Hall cambia con la temperatura, il che può introdurre errori di misurazione senza circuiti di compensazione. Anche le interferenze magnetiche provenienti da fili o magneti vicini possono distorcere le letture. I produttori integrano il condizionamento del segnale, la compensazione della temperatura e la schermatura per ridurre questi effetti negativi.
Oggi i sensori di corrente Hall sono ampiamente utilizzati nei veicoli elettrici, negli inverter fotovoltaici, nei motori e nei sistemi di alimentazione. Offrono un modo sicuro, compatto ed efficiente per monitorare la corrente. Convertendo la variazione del campo magnetico causata dalla corrente elettrica in segnali elettrici misurabili, l'effetto Hall consente una misurazione affidabile della corrente senza contatto per la moderna elettronica di potenza.
