Por que os sensores de corrente de efeito Hall não existem para correntes baixas?

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Não parece haver senores de efeito Hall disponíveis para pequenas correntes, digamos da ordem de 500mA. Suponho que isso se deva a alguma limitação técnica ou física. O que é isso?

current-measurement hall-effect

— Phil Frost
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Você não encontrará produtos comerciais nessa faixa simplesmente porque não há demanda real por eles. Existem maneiras melhores e mais fáceis de medir as correntes CC e CA nesse nível.

— Dave Tweed

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Os sensores de corrente de efeito Hall medem o fluxo magnético gerado em torno de um condutor que carrega corrente. Como tal, a sensibilidade é limitada pelo piso de ruído devido ao "ruído" magnético estranho nas proximidades do condutor.

Isso pode ser superado em graus variados, concentrando o fluxo magnético devido ao condutor de corrente, por um meio bastante simples: passe a corrente a ser medida através de uma bobina ao redor do sensor de efeito hall.

Por exemplo, a seção 12.1 da folha de dados do sensor de corrente linear efeito Melexis MLX91206 ilustra o uso de uma bobina para medir pequenas correntes:

Fig.3

Correntes baixas podem ser medidas com o MLX91206 aumentando o campo magnético através de uma bobina ao redor do sensor. A sensibilidade (tensão de saída x corrente na bobina) da medição dependerá do tamanho da bobina e do número de voltas. Sensibilidade adicional e maior imunidade a campos externos podem ser obtidos com a adição de um escudo ao redor da bobina. A bobina fornece isolamento dielétrico muito alto, tornando-a uma solução adequada para fontes de alimentação de alta tensão com correntes relativamente baixas. A saída deve ser dimensionada para obter a tensão máxima para a corrente mais alta a ser medida, a fim de obter a melhor precisão e resolução.

Na prática, desde que o projeto possa tolerar uma indutância no caminho atual, o MLX91206 funciona bem o suficiente até 100 mA de corrente para saída em escala completa. Ao medir a corrente do trilho de suprimento, isso pode realmente ser aproveitado para obter vantagens adicionais, usando a indutância para a supressão de ondulações "de graça".

Conjectura: Talvez valha a pena explorar se uma bobina não retangular (toroidal) fornece melhor atenuação de ruído magnético estranho que a forma retangular - talvez até mesmo correntes mais baixas possam ser medidas.

— Anindo Ghosh
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V_{H} = - \frac{I B}{n t e}

$V_H = -{{{IB}}\over{nte}}$

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

B = \frac{μ_{0} I}{2 π r}

$B = {{\mu _0 I }\over{2\pi r}}$

$\mu$

Neste ponto, podemos mexer com duas coisas para obter uma tensão acima do nível de ruído. Podemos aumentar a corrente de suprimento ou diminuir a espessura da placa sensora. Claramente, existem limites práticos para aumentar a limitação de corrente e alta para diminuir a espessura da placa. As duas opções também se opõem, diminuindo a espessura aumenta a resistência que gera mais calor para correntes mais altas.

Parece provável que a medição de correntes muito pequenas seja simples com equipamentos muito caros. Parece que me lembro que os aceleradores de partículas fazem isso com supercondutores com refrigeração zero quase absoluta, mas não consigo encontrar evidências disso agora.

— Samuel
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Medimos correntes com SQUIDs supercondutores operando a 4,2 K, mas isso é um pouco impraticável para o uso diário. O nível de ruído é de cerca de 1pA (sqrt-Hz) para um intervalo de 100uA (8 dígitos decimais).

— Spehro Pefhany