霍爾傳感器在測量系統(tǒng)中的原理及測量方法

　　系統(tǒng)結構簡圖

　　檢測系統(tǒng)構成如圖2，被測量經霍爾傳感器轉換為電壓信號，經信號調理電路和多路轉換開關選擇，通過A／D轉換器送給單片機，單片機采用89C51，是該系統(tǒng)的主控器，鍵盤選用2×4鍵盤，用于選擇被測量的種類，采用數(shù)碼管或液晶顯示被測量的大小。

　　電參量的測量方法

　　1電壓、電流信號的測量

　　電流的測量可采用磁平衡式霍爾電流傳感器(亦稱為零磁通式霍爾傳感器)如圖3所示。

　　當被測電流IIN流過原邊回路時，在導線周圍產生磁場HIN這個磁場被聚磁環(huán)*，并感應給霍爾器件，使其有一個信號UH輸出；這一信號經放大器A 放大，輸人到功率放大器中Q1，Q2中，這時相應的功率管導通，從而獲得一個補償電流IO；由于此電流通過多匝繞組所產生的磁場HO與原邊回路電流所產生的磁場HIN相反；因而補償了原來的磁場，使霍爾器件的輸出電壓UH逐漸減小，最后當IO與匝數(shù)相乘N2IO所產生的磁場與原邊N1IIN所產生的磁場相等時，IO不再增加，這時霍爾器件就達到零磁通檢測作用。

　　這一平衡所建立的時間在1μs之內，這是一個動態(tài)平衡過程，即原邊回路電流IIN的任何變化均會破壞這一平衡的磁場，一旦磁場失去平衡，就有信號輸出，經過放大后，立即有相應的電流流過副邊線圈進行補償。因此從宏觀上看副邊補償電流的安匝數(shù)在任何時間都與原邊電流的安匝數(shù)保持相等，即 N1IIN=N2IO，所以IIN=N2I2／N1(IIN為被測電流，即磁芯中初級繞組中的電流，N1為初級繞組的匝數(shù)；IO為補償繞組中的電流；N2 為補償繞組的匝數(shù))。

　　由原、副邊匝數(shù)可知，只要測得補償線圈的電流IO，即可知道原邊電流IIN，如原邊為導線穿心式，則N1=l，IIN=N2IO。利用同樣的原理可進行電壓測量，只需在原邊線圈回路中串聯(lián)一個電阻R1，將原邊電流IIN轉換成被測電壓UIN。即UIN=(R1+RIN)IIN= (R1+RIN)N2IO／N1，RIN為原邊繞阻的內阻(一般很小不計)。對特高壓交流電壓的測量，先經隔離變壓器降壓后，對降壓后的電壓進行測量，然后對測量數(shù)據乘以倍數(shù)，即可得被測電壓的大小。

　　該測量輸出信號為電流形式IO。若在霍爾電流傳感器的輸出電路與電源零點之間串接恰當?shù)碾娮鑂0，并在該電阻上取電壓，就構成了電壓形式的輸出。輸出電壓經電壓調整電路、線性放大電路、不等位補償電路、射集跟隨等獲得所需的電壓，便于測量與顯示。