Polski

Czym są mierniki cęgowe z czujnikiem Halla (AC, DC)?

3 Wrzesień 2021 | Cęgi, Podstawy

Mierniki cęgowe z czujnikiem Halla mogą mierzyć prąd AC i DC do zakresu kiloherców (1000 Hz). Mierniki cęgowe z czujnikiem Halla, podobnie jak przyrządy z przekładnikiem prądowym, wykorzystują sztywne, żelazne szczęki do skupienia pola magnetycznego występującego wokół mierzonego przewodnika.

W przeciwieństwie do mierników cęgowych z przekładnikami prądowymi szczęki nie są owinięte przewodami miedzianymi. Zamiast tego, po zaciśnięciu szczęk wokół przewodnika pole magnetyczne generowane przez przewodnik jest skupione na jednej lub kilku szczelinach w rdzeniu. Należy zwrócić uwagę na miejsce, w którym stykają się końcówki szczęk miernika cęgowego z czujnikiem Halla.

Porównanie mierników cęgowych AC z przekładnikiem prądowym z miernikami cęgowymi z czujnikiem Halla
Po lewej: Szczęki miernika cęgowego AC z przekładnikiem prądowym ściśle się zamykają. Po prawej: Czujnik jest osadzony w szczelinie powietrznej między szczękami mierników cęgowych z czujnikiem Halla.

Przerwa znajduje się w miejscu, w którym spotykają się końcówki szczęk miernika cęgowego z czujnikiem Halla, tworząc kieszeń powietrzną, którą musi pokonać pole magnetyczne (czyli strumień magnetyczny). Ta przerwa ogranicza strumień magnetyczny, aby rdzeń nie mógł się nasycić.

W przeciwieństwie do tego mierniki cęgowe AC z przekładnikiem prądowym zamykają się do końca. Po otwarciu na końcówkach szczęk widać metalowe zakończenia rdzenia.

W tej pokrytej cienką plastikową okładziną szczelinie umieszczony jest półprzewodnik nazywany czujnikiem Halla. Jest to przetwornik, który zmienia swoje napięcie wyjściowe w reakcji na pola magnetyczne, w tym przypadku pole magnetyczne przewodnika lub mierzonego przewodu. Jego celem jest bezpośredni pomiar strumienia magnetycznego. Napięcie wyjściowe z czujnika następnie jest następnie wzmacniane i skalowane w celu przedstawienia prądu przepływającego przez przewód, który znajduje się wewnątrz szczęk.

Jak działają mierniki cęgowe z czujnikiem Halla

Gdy prąd przepływa przez mierzony przewód, żelazny rdzeń, utworzony przez szczęki miernika cęgowego z czujnikiem Halla, umożliwia łatwe przejście pola magnetycznego — łatwiejsze niż w przypadku powietrza.

Gdy pole magnetyczne (strumień) dochodzi do tej małej szczeliny powietrznej w końcówkach szczęk, musi przeskoczyć tę przerwę. Ponieważ szczelina jest niewielka, pole pozostaje skupione w szczelinie, a znajdujący się w szczelinie czujnik Halla wytwarza napięcie proporcjonalne do strumienia magnetycznego w szczelinie, które następnie miernik przekłada na odczyt prądu.

W przyrządach wykorzystujących efekt Halla pola magnetyczne DC są również skupione przez rdzeń, podobnie jak w przypadku magnesu trwałego przywartego do żelaza. Ze względu na pole magnetyczne DC Ziemi i możliwość obecności innych pól magnetycznych w pobliżu miejsca pomiaru, mierniki te wymagają „wyzerowania” odczytu przed wykonaniem pomiaru w celu wyeliminowania niedokładności.

Amerykański fizyk Edwin Hall (1855-1938) odkrył efekt Halla w 1879 roku.

Powiązane artykuły

Znajdź idealny miernik cęgowy