Dlaczego nie istnieją czujniki prądu Halla dla niskich prądów?

Wydaje się, że nie są dostępne czujniki prądu Halla dla małych prądów, powiedzmy rzędu 500mA. Zgaduję, że wynika to z pewnych ograniczeń technicznych lub fizycznych. Co to jest?

Czujniki prądu z efektem Halla mierzą strumień magnetyczny wytwarzany wokół prądu przewodzącego przewodnik. Jako taka, czułość jest ograniczona przez podłogę szumów z powodu zewnętrznego „szumu” magnetycznego w pobliżu przewodnika.

Można to przezwyciężyć w różnym stopniu poprzez skoncentrowanie strumienia magnetycznego z powodu przewodnika przewodzącego prąd, w dość prosty sposób: Przepuścić prąd do pomiaru przez cewkę otaczającą czujnik efektu Halla.

Na przykład sekcja 12.1 arkusza danych czujnika prądu liniowego Melexis MLX91206 z czujnikiem Halla ilustruje zastosowanie cewki do pomiaru małych prądów:

Niskie prądy można mierzyć za pomocą MLX91206 poprzez zwiększenie pola magnetycznego za pomocą cewki wokół czujnika. Czułość (napięcie wyjściowe vs. prąd w cewce) pomiaru będzie zależeć od wielkości cewki i liczby zwojów. Dodatkową czułość i zwiększoną odporność na pola zewnętrzne można uzyskać, dodając osłonę wokół cewki. Szpulka zapewnia bardzo wysoką izolację dielektryczną, dzięki czemu jest to odpowiednie rozwiązanie dla zasilaczy wysokiego napięcia o względnie niskich prądach. Wyjście powinno być skalowane w celu uzyskania maksymalnego napięcia dla najwyższego mierzonego prądu w celu uzyskania najlepszej dokładności i rozdzielczości.

W praktyce, o ile konstrukcja toleruje indukcyjność na ścieżce prądowej, MLX91206 działa wystarczająco dobrze przy prądzie do 100 mA, aby uzyskać pełną skalę wyjściową. Podczas pomiaru prądu szyny zasilającej można to wykorzystać w celu zwiększenia korzyści, wykorzystując indukcyjność do tłumienia tętnień „za darmo”.

Domysł: warto zbadać, czy nieprostokątna (toroidalna) cewka zapewnia lepsze tłumienie zewnętrznego hałasu magnetycznego niż forma prostokątna - być może można wówczas zmierzyć nawet niższe prądy.

$I$$B$$t$$e$$n$

$\mu$

W tym momencie możemy zepsuć dwie rzeczy, aby uzyskać napięcie powyżej poziomu szumu. Możemy zwiększyć prąd zasilający lub zmniejszyć grubość płytki czujnikowej. Oczywiście istnieją praktyczne ograniczenia zwiększania prądu i twarde ograniczenie zmniejszania grubości płyty. Te dwie opcje również są sobie przeciwne, zmniejszenie grubości powoduje wzrost rezystancji, która wytworzy więcej ciepła dla wyższych prądów.

Wydaje się prawdopodobne, że pomiar bardzo małych prądów byłby prosty przy bardzo drogim sprzęcie. Wydaje mi się, że pamiętam, że akceleratory cząstek robią to z nadprzewodnikami chłodzonymi prawie całkowicie zera, ale nie mogę teraz znaleźć na to dowodów.