ホール電流センサーはどのように機能しますか?

ホール電流センサーは、エドウィン ホールによって発見された基本的な物理現象であるホール効果に依存しています。電流が流れる導体が電荷の流れに垂直な磁場の中にあると、導体の内部の電荷キャリアは横方向の力を受けます。この力により、正と負の電荷が材料の反対側に押し出され、ホール電圧と呼ばれる測定可能な電圧差が生じます。最新のホール電流センサーは、この原理を使用して、被測定回路と直接電気的に接触することなく電流を検出します。

一般に、開ループ センサーと閉ループ センサーの 2 つのタイプがあります。開ループ設計の場合、ターゲット電流は磁気コアを通過します。電流は強磁性コアによって集中された比例磁場を生成し、コアの空隙に配置されたホール素子を通る磁束を導きます。ホール素子は、磁場の強さに直接比例し、したがって測定された電流に比例する小さなホール電圧を出力します。内部アンプは、この微弱な信号をコントローラやメーターに使用可能な標準的な出力電圧または電流信号に増幅します。

ゼロ磁束センサーとしても知られる閉ループ ホール センサーは、より高い精度を実現します。一次電流はコア内に磁束を生成します。ホールチップはこの磁束を検出し、コアに巻かれた補助コイルに信号を送ります。コイルは逆向きの二次電流を生成し、逆向きの磁場を生成して元の磁束を打ち消します。コア内の磁束がゼロになると、二次電流はバランスを保ちます。この補償二次電流の大きさは、測定された一次電流を正確に反映します。閉ループ モデルは、低ドリフト、優れた直線性、最小限の温度誤差を特徴としており、高精度の産業用アプリケーションに最適です。

最大の利点は、 ホール電流センサー はガルバニック絶縁されています。高電圧の被測定回路と低電圧信号の出力側の間には直接の電気的接続はありません。これにより、制御回路が電源回路から分離され、電圧サージやノイズによる損傷が防止されます。シャント抵抗器とは異なり、電力をほとんど消費せず、交流電流と直流電流（不規則なパルス電流を含む）の両方を測定できます。

ただし、パフォーマンスには制限があります。開ループセンサーは磁気ヒステリシスと温度ドリフトの影響を受けます。ホール素子の感度は温度によって変化するため、補償回路がないと測定誤差が生じる可能性があります。近くのワイヤーや磁石からの磁気干渉によっても、測定値が歪む可能性があります。メーカーは、信号調整、温度補償、シールドを統合して、これらの悪影響を軽減します。