صفحه اصلی تازه ها جستجو تماس با ما Language Bar فارسی English
 
 
 
معمای اندازه گیری شماره 3 - اندازه گیری جریان dc با آمپر متر کلمپی
اصول اندازه گیری جریان dc با آمپر متر کلمپی چیست؟
نویسنده : غازی
 
#1
ساعت: 13:50 - تاریخ: 16 تیر 1390
سنجش جریان مستقیم توسط آمپر مترهای کلمپی توسط سنسورهای هال انجام می شود. این آمپرمترها در دو نوع AC و DC ساخته می شوند.
اگر جریانی از یک بلور رسانا در جهت عمود بر میدان مغناطیسی یکنواخت (H) اعمال‌شده عبور کند، رسانا دارای اختلاف پتانسیل (ΔV) میان رخ‌های عمود بر جهت جریان و میدان مغناطیسی خواهد شد. این پدیده را به افتخار کاشف آن ادوین هال اثر هال می‌گویند.اثر هال نتیجهٔ طبیعت جریان عبوری از هادی است. جریان از حرکت تعداد زیادی حامل‌های بار تشکیل می‌شود که معمولاً الکترون‌ها، حفره‌ها یا ترکیبی از این دو هستند. حامل‌های بار هنگام حرکت در میدانی که بر مسیر حرکت آنها عمود است، نیرویی را تجربه می‌کنند، که نیروی لورنتز نامیده می‌شود. وقتی چنین میدان مغناطیسی‌ای حاضر نباشد، بارها تقریبا به صورت مستقیم حرکت می‌نمایند. اما وقتی یک میدان مغناطیسی عمود اعمال شود، مسیر آنها منحرف می‌شود و روی یکی سطوح ماده تجمع می‌کنند. نتیجهٔ این امر به جای ماندن بارهای مساوی اما با علامت مخالف در سطح دیگر خواهد بود، یعنی همان‌جایی که کمبود حامل بار وجود دارد. و بدین ترتیب یک توزیع نامتقارن از چگالی بار در سطح عنصر هال به وجود می‌آید که جهت آن عمود بر میدان مغناطیسی و جهت حرکت حامل‌های بار است. جدا شدن بارها یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که با ادامهٔ مهاجرت بارها مخالفت خواهد کرد. بنابراین یک اختلاف پتانسیل ثابت تا زمانی که جریان ادامه داشته باشد به وجود خواهد آمد.



برای یک فلز ساده که تنها یک نوع حامل بار (الکترون‌ها) در آن وجود دارد، ولتاژ هال (VH)، به صورت زیر بدست می‌آید:

VH=-IB/(dne)


که در آن I جریان عبوری از طول صفحه، B چگالی شار مغناطیسی، d عمق صفحه، e بار الکتریکی الکترون و n چگالی حامل‌های بار الکتریکی است.

اثر هال به صورت زیر تعریف می‌شود:

RH= Ey/JxB


که در آن j چگالی جریان الکترون‌های حامل است. در سیستم اِس‌آی این فرمول به صورت زیر ساده می‌شود:



بنابراین اثر هال به عنوان ابزاری که می‌توان به وسیلهٔ آن یا چگالی حامل و یا میدان مغناطیسی را اندازه گرفت، بسیار سودمند است.

The Hall effect device, which is probably the most familiar and widely used sensor for measuring strong magnetic fields, is based on the discovery of the Hall effect by Edwin H. Hall in 1897. The Hall effect is a consequence of the Lorentz force law, which states that a moving charge q, when acted upon by a magnetic induction field B, will experience a force F that is at right angles to the field vector and the  velocity vector v of the charge as expressed by the following equation:

F = -q (E + v x B)


The Hall effect device consists of a flat, thin rectangular conductor or semiconductor with two pairs of electrodes at right angles to one another as illustrated in Figure below.



An electric field Ex is applied along the x or control axis. When a magnetic field Bz is applied perpendicular to the surface of the device, the free charge, which is flowing along the x-axis as a result of Ex, will be deflected toward the y or Hall voltage axis. Since current cannot flow in the y-axis under open-loop conditions, this will cause a buildup of charge along the y-axis that will create an electric field which produces a force opposing the motion of the charge:

Ey = vx Bz

where vx is the average drift velocity of the electrons (or majority carriers). In a conductor that contains n free charges per unit volume having an average drift velocity of vx, the current density is:

Jx = qn vx



The value of RH varies substantially from one material to another and is both temperature and field magnitude dependent. Its characteristics can be controlled to a certain extent by doping the base material with some impurities. For example, doping germanium with arsenic can reduce the temperature dependence at the expense of magnitude.
The voltage measured across the y-axis terminals is the integral of the electric field along the y-axis. If a constant control current I is flowing along the x axis, then:



Although conductors such as copper (Cu) can be used to make a Hall effect device, semiconductor materials, such as gallium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb), and indium arsenide (InAs), produce the highest and most stable Hall coefficients. InAs, because of its combined low temperature coefficient of sensitivity (<0.1%/°C), low resistance, and relatively good sensitivity, is the material favored by commercial manufacturers of Hall effect devices.
The typical control current for Hall effect devices is 100 mA, but some do operate at currents as low as 1 mA. Sensitivities range from 10 mV/T to 1.4 V/T. Linearity ranges from 1/4% to 2% over their rated operating field range. The control input and the voltage output resistance are typically in the range of 1 Ωto 3 Ω. The sensor element is usually tiny (on the order of 10 mm square by 0.5 mm thick), and a three-axis version can be housed in a very small package. These devices are most effective for measuring flux densities ranging from 50 μT to 30 T.



There are three key advantages to using hall effect current sensors transducers:
1. They can be totally isolated from another high voltage electrical system which eliminates many safety concerns.  In other words when the wire that is carrying current passes through the donut shaped hall effect current clamp shown below in the picture,  it is not conducting at all with anything on the sensor at all.  The sensor is just measuring the magnetic field from the wire.  This is a nice advantage over current monitoring shunt precision resistors which are less safe because they require you to put in certain safeguards to protect your data acquisition system.
2. If you are not getting the resolution you want, you can loop the wire through the current clamp as many times as you want to double, triple, or quadruple the sensitivity or resolution of your sensor.  For example, if your current signal is only .03 Amps, you could loop the wire through the sensor 10 times and the signal would by 10X stronger and would appear as 0.3 Amps.  
3. Unlike the current shunt sense resistor which can have thermal temperature heat dissipation issues, the hall effect current sensor does not get hot.  Even when measuring 50 Amps!
This is a inexpensive hall effect transducer current monitoring clamp and voltage meter.  The Loop that you see is called a "Clamp".   To use it,  just push down on the lever shown on the left  and the clamp opens.  Then you put it over one of your wires coming from the generator.   Power = voltage times amps.  So when you get measure the amps going through the wire, then multiply it times how much voltage is coming out of your generator.  That gives you watts.


 
نویسنده : حمید - از: فیروزآباد فارس
 
#2
ساعت: 08:50 - تاریخ: 20 مهر 1392
باسلام
برای اندازه گیری جریان های acاز ct استفاده می شود برای dc چگونه است؟ 
نویسنده : احمد - از: ایران
 
درج پاسخ

 
 
تغییر زبان :