Hallo zusammen, Ich möchte gern einen (gepulsten)Gleichstrom zwischen 0 und 5A messen. Da ich wenig Energie verschwenden möchte habe ich mich gegen einen einfachen Shunt und für einen Hallsensor entschieden. Nun stehe ich vor der Frage ob dieser Hallsensor dafür geeignet ist. Dieser hier solls sein: http://www.hallsensors.de/CYL49E.pdf Nun zu meiner Frage Im Datenblatt des Sensors ist eine Empfindlichkeit von 14-18mV/mT angegeben. Aber wie berechne ich denn die flussdichte um eine Leiterbahn? Beispiel: Ich habe eine 10mm breite Leiterbahn, die von einem Gleichstrom von 5A durchflossen wird (Gepulst mit fpwm=30kHz, ist das überheaupt wichtig??) Wie kann ich jetzt die flussdichte auf der Leiterbahn errechen? lg Georg
Das gibt es auch als IC komplett integriert, inkl. Verstärker-Schaltung etc. http://www.allegromicro.com/en/Products/Current-Sensor-ICs/Zero-To-Fifty-Amp-Integrated-Conductor-Sensor-ICs.aspx
>Ich habe eine 10mm breite Leiterbahn, die von einem Gleichstrom von 5A
durchflossen wird (Gepulst mit fpwm=30kHz, ist das überheaupt wichtig??)
Wie kann ich jetzt die flussdichte auf der Leiterbahn errechen?
Irgendwie ist das zu trivial. Lass es sein. Und nimm einem Shunt. Bei
10mOhm verpuffen nur 50mV. Sonst gibt es auch shunts von 5, 3, 2, 1
mOhm,
Danke schonmal für eure Antworten. Die Sensoren von Allegro hab ich mir auch schon angeschaut aber zum einen sind die nicht ganz billig und man muss die Leiterbahn auftrennen. Das wäre zwar nicht das Problem, da ich das Layout noch nicht fertig habe aber ich würde u.a. zu lernzwecken gerne die Hallsensoren ausprobieren. Ich hab ja schon recht lange im Internet gesucht und bin dabei auch auf folgende Seite gestoßen http://www.elektronikpraxis.vogel.de/design-tipps/power/articles/403021/ In Bild1 wird ja gezeigt wie man die Induktivität einer Leiterbahn berechnet. Leider weis ich nicht wie ich daraus die flussdichte in Abhängigkeit des Stroms errechenen kann.
Die Allegrosensoren gibts auch im SO8 Gehäuse OHNE Auftrennen der Leiterbahn. Die löteste einfach drüber.
Georg schrieb: > In Bild1 wird ja gezeigt wie man die Induktivität einer Leiterbahn > berechnet. Leider weis ich nicht wie ich daraus die flussdichte in > Abhängigkeit des Stroms errechenen kann. Phi : magnetischer Fluss B: magnetische Flussdichte I: elektrischer Strom L : elektrische Induktivität A : Magnetischer Querschnitt L = Phi / I Phi = B*A (vor. homogenes mag. Feld) L = (B*A) / I B = (L*I) / A
Danke Joe G. ich hab gerade versucht die Flussdichte mit der Formel B = (L*I) / A zu berechnen mit L=2l(ln(l/(t+w)+0,5)) //Formel aus http://www.hallsensors.de/CYL49E.pdf I=5A A=? Bei der Formel kommt für eine 10mm breite, 35µm dicke und 4mm lange (4mm lang deshalb weil der Sensor 4mm breit ist) Leiterbahn ein negativer Wert raus (weil ja das Ergebnis des ln negativ ist). Gehts hier nur um den Betrag oder kann es tatsächlich eine negative Induktivität geben?? und was ist der Magnetische Querschnitt? hat das etwas mit der größe des Hallsensors zu tun? Hab dazu folgende Definition gefunden: Magnetischer Querschnitt A Einheit mm² Der Querschnitt senkrecht zur Flussrichtung, in dem der magnetische Fluss gleichmäßig verteilt ist. Leider verstehe ich das nicht. Kann mir bitte jemand erklären was der magnetische Querschnitt ist? danke schonmal an alle
Die Formel ist Murks und eine "zugeschnittene Größengleichung" bei der nicht klar ist in welchen Einheiten Länge, Breite und Höhe eingegeben werden. Eine negative Induktivität existiert nicht. Es muß immer ein positiver Wert rauskommen. Der mag. Querschnitt ist die Fläche, die von der mag. Flussänderung durchströmt wird.
nimm als Näherungslösung die Formel aus Wiki für das Feld um einen geraden stromdurchflossenen Leiter: H = I / (2 pi r) http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Feldst%C3%A4rke Zur Umrechnung auf die magnetische Flussdichte (also von H auf B) musst die magnetischen Eigenschaften der Umgebung kennen. Wenn dort keine magnetischen Materialien sind ist der Umrechnungsfaktor einfach µ0 ("Permeabilität des Vakuums") µ0 = 12,6E-7 T /(A/m) Wenn du also in 1cm Entfernung von einen Draht misst, durch den 5 A fließen ist H = 5A / (2 pi 0,01m) und B = µ0 H = 12,6E-7 * 5/(2 pi 0,01) T Du landest also größenordnungsmäßig bei 1E-4 T und dein Sensor liefert irgendwas im Bereich einzelner mV. Das ist nicht richtig viel, deshalb sorgt man in Sensoren (Stromzange) normalerweise durch einen magentischen Kreis mit großem µ um den Leiter dafür, dass B um ein paar Größenordnungen verstärkt wird.
Danke Achim für deine Erklärung. Damit ist dieser Hallsensor wohl nicht der richtige für meine Anwendung Naja wenigstens hab ich was zum Thema Magnetfelder dazu gelernt :-) dank an alle mfg Georg
ein "nackter" Hall-Sensor ist bei diesen Strömen tatsächlich etwas zu unemfindlich (bei höheren Strömen sieht die Sache anders aus). Deine Feldstäkre in 1cm Abstand (ca. 100µT) liegt in der selben Größenordnung liegt wie das Erdmagnetfeld (einige 10µT). Du müsstest also zumindest eine Differenzmessung mit mehr als einem Sensor machen, wenn der Messwert nicht zu sehr von externen Feldern gestört werden soll. Das heißt aber nicht, dass das Prinzip des Hallsensors überhaupt nicht anwendebar ist- es geht nur nicht so einfach in einer direkten Messung. Prestige hat ja schon auf Allegro hingewiesen, daneben kannst du auch mal bei LEM und Melexis nachschauen. Dort findest du diverse Hall-basierte Stromsensoren. Manche messen nicht neben sondern direkt über der Leiterbahn (Abstand im Bereich mm statt cm, z.B. MLX91205). Einige hatten zumindest früher auch magnetische Materialien eingebaut um den Fluss auf den Hallsensor zu konzentrieren(da fällt mir nur gerade kein Name ein). Damit könntest du evtl auch in deiner Anwendung mit Hallsensoren messen, mit dem simplen CYL49 wird es wahrscheinlich schwierig. Wenn du prinzipiell die Möglichkeit hast, einen Shunt einzubauen, ist das für 5A aber auch keine schlechte Lösung.
Ich würde den Sensor schon direkt auf die Leiterbahn kleben und das Signal anschlißend mittels OPV verstärken aber eine einigermaßen genaue Sache wird das wohl trotzdem nicht werden (nen Fehler von 2% würd ich ja noch akzeptieren) Werd mich dann wohl nach anderen Sensoren umschaun die auf dem Halleffekt basieren.
Georg schrieb: > Ich würde den Sensor schon direkt auf die Leiterbahn kleben der CYL49E hat seine Messrichtung nach meinem Verständnis senkrecht zur flachen Gehäuseeite. Wenn der flach und mittig auf der Leiterbahn klebt sieht er überhaupt kein Feld, der müsste neben die Leiterbahn oder "stehend" über die Leiterbahn. Der MLX91205 hat die Messrichtung parallel zum Gehäuse, wenn der flach auf die Leiterbahn kommt misst er die maximale Feldkomponente.
2% Messgenauigkeit ist aber bereits ein Wert, bei dem sich die professionellen Hersteller in der Serienfertigung Mühe geben müssen...
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