Hall-ilmiötä käyttävillä pihtimittareilla voi mitata sekä AC- että DC-virtaa kilohertsialueelle (1000 Hz) asti. Virtamuuntajan sisältävien pihtimittarien tavoin myös Hall-ilmiötä käyttävissä pihtimittareissa on rautaleuat mitattavaa johdinta kiertävän magneettikentän keskittämiseen.
Virtamuuntajan sisältävistä pihtimittareista poiketen Hall-ilmiötä käyttävissä pihtimittareissa leukojen ympäri ei ole kierretty kuparilankaa. Sen sijaan johtimen luoma magneettikenttä keskitetään ytimen yhden tai useamman raon yli, kun leuat on puristettu johtimen ympärille. Huomaa kohta, jossa Hall-ilmiötä käyttävän pihtimittarin leukojen kärjet kohtaavat.
Hall-ilmiötä käyttävän pihtimittarin leuankärkien kohtaamispisteessä on rako. Se muodostaa ilmataskun, joka magneettikentän (eli magneettivuon) on ylitettävä. Tämä rako rajoittaa magneettivuota siten, että ydin ei voi saturoitua.
Vain AC-virtaa mittaavien virtamuuntajan sisältävien pihtimittarien leuat puolestaan ovat tiukasti toisiaan vasten, kun ne suljetaan. Kun leuat avataan, niiden kärjistä näkyy paljaan metalliytimen päät.
Tuossa ohuen muovin peittämässä raossa on Hall-anturina tunnettu puolijohde. Se on muunnin, joka vaihtelee lähtöjännitettään magneettikenttiin reagoidessaan, tässä tapauksessa siis mitattavan johtimen magneettikenttään reagoidessaan. Sen tehtävänä on mitata magneettivuo suoraan. Anturin lähtöjännite vahvistetaan ja skaalataan vastaamaan leukojen otteessa olevan johtimen läpi kulkevaa virtaa.
Miten Hall-ilmiötä käyttävät pihtimittarit toimivat?
Kun mitattavan johtimen läpi kulkee virtaa, Hall-ilmiötä käyttävän pihtimittarin leuoissa oleva rautaydin helpottaa magneettikentän etenemistä – jopa enemmän kuin ilma.
Kun magneettikenttä (-vuo) kohtaa leukojen kärjessä olevan ilmaraon, kentän on hypättävä raon yli. Koska rako on pieni, magneettikenttä pysyy keskittyneenä raon yli. Raossa sijaitseva Hall-anturi tuottaa raon magneettivuolle verrannollisen jännitteen, jonka pihdit muuntavat virtalukemaksi.
Hall-ilmiötä käyttävissä laitteissa myös DC-magneettikentät keskitetään ytimen avulla rautaan tarttuvan kestomagneetin tavoin. Maan DC-magneettikentän ja muiden mittauspaikalla mahdollisesti vallitsevien magneettikenttien vuoksi nämä pihtimittarit on nollattava ennen mittauksia poikkeamien ehkäisemiseksi.
Hall-ilmiön löysi vuonna 1879 amerikkalainen fyysikko Edwin Hall (1855–1938).
Aiheeseen liittyviä artikkeleita
- Virtamuuntajan (AC) sisältävät pihtimittarit sisältäpäin
- Joustavat käämitetyt pihtimittarit
- Miten aurinkopaneelien ammattiasentaja varmistaa laadukkaan asennuksen joka kerta
- Vertailu: pihtimittarit vs. digitaaliset yleismittarit