关于传感器，超过8成的工程师都不知道的小技巧

一、霍尔电流传感器的原理

先简单说明下传感器的原理（已经了解的读者或不想了解的读者可直接跳过，看下面的实用小技巧），霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。

经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。如图1：

图1 霍尔闭环电流传感器原理图

当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，并存在以下关系式： IS*NS = IP*NP

其中， IS—副边电流；

IP—原边电流；

NP—原边线圈匝数；

NS—副边线圈匝数；

NP / NS—匝数比，一般取NP=1。

电流传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比。

以致远电子PA333功率计测试直流充电桩电源模块为例，电源模块为三相交流输入，直流输出，PA333配套LEM霍尔传感器采用两表法测试输入端，整体测试方案如图2所示：

图2 电源模块测试方案

图中PA333的最小量程为250mA，霍尔传感器的变比为1:1000，最小可测精准电流为量程的1%，乘以变比1000，实际最小可测到的精准电流为2.5A，因此，对于图2的测试方案，实际电流大于2.5A时才可正常测试，那么当输入端电流小于2.5A时，如何准确测量呢？

像这种情况，在无法更换电流传感器，而实测电流比额定值小得多时，为了提高测量的精度，可以把原边导线多绕几圈，通过增加一次侧的匝数，来改变输入输出的变比，比如，霍尔传感器变比为1:1000，原边导线多绕5圈，此时，输入输出的实际变比为1:200，并在功率计上更改变比值，这样测量的最小精确电流值为250mA*0.01*200=0.5A,霍尔传感器测量小电流的能力又提升了一个档次！如下图：

另外，测试过程中注意以下因素，也可提高测量精度：

1、霍耳传感器基于霍耳效应原理工作，对环境磁场较为敏感，要远离变压器、电抗器等强磁场设备；

2、原边导线从传感器内孔中心穿过，尽可能不要放偏，尽量占满内孔；

3、传感器信号线与功率线（功率母排、电缆等）避免近距离平行走线；

4、定期标定校准；

测试仪器结合霍尔传感器的测试方案应用在工业生产、汽车、新能源等各大领域，测量精度不仅有测试仪器决定，同时，传感器也发挥着不可或缺的作用，在测试过程中，关注如何提高霍尔传感器的精度有重要意义。