Tại sao không có hiệu ứng cảm biến hiện tại cho các dòng điện thấp?

Dường như không có hiệu ứng hội trường hiện tại có sẵn cho các dòng điện nhỏ, nói theo thứ tự 500mA. Tôi đoán điều này là do một số hạn chế về kỹ thuật hoặc vật lý. Nó là gì?

Cảm biến dòng hiệu ứng Hall đo từ thông được tạo ra xung quanh một dây dẫn mang dòng điện. Như vậy, độ nhạy bị giới hạn bởi sàn tạp âm do "nhiễu" từ tính bên ngoài trong vùng lân cận của dây dẫn.

Điều này có thể được khắc phục ở các mức độ khác nhau bằng cách tập trung từ thông do dây dẫn mang dòng điện, bằng một phương tiện khá đơn giản: Truyền dòng điện được đo thông qua một cuộn dây bao quanh cảm biến hiệu ứng hội trường.

Ví dụ, phần 12.1 của biểu dữ liệu cảm biến dòng hiệu ứng hội trường tuyến tính Melexis MLX91206 minh họa việc sử dụng một cuộn dây để đo dòng điện nhỏ:

Dòng điện thấp có thể được đo bằng MLX91206 bằng cách tăng từ trường thông qua một cuộn dây xung quanh cảm biến. Độ nhạy (điện áp đầu ra so với dòng điện trong cuộn dây) của phép đo sẽ phụ thuộc vào kích thước của cuộn dây và số vòng quay. Độ nhạy bổ sung và tăng khả năng miễn dịch với các trường bên ngoài có thể đạt được bằng cách thêm một lá chắn xung quanh cuộn dây. Các cuộn chỉ cung cấp cách ly điện môi rất cao làm cho đây là một giải pháp phù hợp cho các nguồn cung cấp điện cao áp với dòng điện tương đối thấp. Đầu ra phải được thu nhỏ để có được điện áp tối đa cho dòng điện cao nhất cần đo để có được độ chính xác và độ phân giải tốt nhất.

Trong thực tế, miễn là thiết kế có thể chịu được độ tự cảm trong đường dẫn hiện tại, MLX91206 hoạt động đủ tốt đến dòng điện 100 mA cho đầu ra toàn thang đo. Khi đo dòng đường ray cung cấp, điều này thực sự có thể được tận dụng để tăng thêm lợi thế bằng cách sử dụng cuộn cảm để triệt tiêu gợn sóng, "miễn phí".

Phỏng đoán: Có thể đáng để khám phá xem một cuộn dây không phải hình chữ nhật (hình xuyến) cung cấp sự suy giảm nhiễu từ bên ngoài tốt hơn so với dạng hình chữ nhật - có lẽ có thể đo được dòng điện thấp hơn.

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

Từ trường bạn cảm nhận được tạo ra bởi dòng điện bạn muốn đo. Trường được tạo bởi:

Chỉ cần có được một ý tưởng về độ lớn, trong trường hợp bạn mô tả, 500mA, ở khoảng cách 1cm, trường B sẽ có khoảng 10 $\mu$T (vi Teslas).

Có hai điều chúng ta có thể gây rối tại thời điểm này để có được một điện áp trên sàn tiếng ồn. Chúng ta có thể tăng dòng cung cấp hoặc chúng ta có thể giảm độ dày của tấm cảm biến. Rõ ràng có những giới hạn thực tế để tăng giới hạn hiện tại và cứng đối với việc giảm độ dày của tấm. Hai tùy chọn cũng đối lập nhau, giảm độ dày làm tăng sức cản sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn cho dòng điện cao hơn.

Có vẻ như sau đó việc đo dòng điện rất nhỏ sẽ đơn giản với thiết bị rất đắt tiền. Tôi dường như nhớ lại rằng các máy gia tốc hạt làm điều này với các chất siêu dẫn được làm lạnh gần như bằng không, nhưng tôi không thể tìm thấy bằng chứng về điều đó ngay bây giờ.