Capteur de courant sur l'élément Hall. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
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Le schéma fonctionnel du capteur de courant de type compensation est illustré à la fig. 1. L'élément Hall sensible au champ magnétique est situé dans l'entrefer du circuit magnétique annulaire.
Fig. 1
Le courant mesuré Imeas, traversant l'enroulement I. crée un flux magnétique dans le circuit magnétique, induisant une FEM proportionnelle à ce courant dans l'élément de détection à effet Hall. Le signal prélevé sur l'élément après amplification entre dans l'enroulement de compensation IL Le courant Ik qui le traverse crée un flux magnétique en sens inverse dans le circuit magnétique. Le système magnétique, l'élément Hall et l'amplificateur forment une boucle de rétroaction négative qui maintient l'égalité
,
où W1 et W|| - le nombre de spires des enroulements I et II. La résistance R1, connectée en série avec l'enroulement II, convertit le courant de compensation en tension de sortie du capteur. Si nous choisissons la résistance de cette résistance en ohms numériquement égale au rapport du nombre de tours de l'enroulement II au nombre de tours de l'enroulement I, alors la tension de sortie en volts deviendra numériquement égale au courant mesuré en ampères.
Fig. 2
Le dessin général de l'élément Hall DKhK-0.5A utilisé dans le capteur est illustré à la fig. 2 La tension Hall, proportionnelle au courant de commande et à l'induction du champ magnétique, est mesurée entre les bornes +U et -U. La sensibilité de l'élément à une valeur nominale du courant de commande de 3 mA (circulant dans la sortie +I et sortant de la sortie -I) est de 280 mV / T. La polarité de tension et la direction du courant spécifiées correspondent au vecteur d'induction magnétique B, dirigé comme indiqué sur la fig. 2 flèche. La tension de sortie résiduelle (en l'absence de champ magnétique) ne dépasse pas 7 mV Résistance d'entrée (entre les bornes I) - 1,8 ... 3 kOhm, résistance de sortie (entre les bornes U) - pas plus de 3 kOhm.
Fig. 3
S'il existe un élément Hall de sensibilité inconnue, il peut être déterminé expérimentalement en plaçant l'élément dans un entrefer de longueur d de n'importe quel circuit magnétique sur lequel un nombre connu de tours W de n'importe quel fil est enroulé. Une source de courant de commande est connectée aux bornes "courant" de l'élément, et un millivoltmètre est connecté aux deux autres. Un courant continu I traverse l'enroulement.La sensibilité (mV / T) est le quotient de la division des lectures du millivoltmètre par l'induction magnétique, calculée par la formule
Le circuit du capteur de courant est illustré à la fig. 3 Le système magnétique y est représenté sous la forme d'un transformateur T1, dans l'entrefer du circuit magnétique dont l'élément Hall B1 est inséré. L'amplificateur est assemblé sur l'ampli-op DA1 et les transistors VT2, VT3. Le stabilisateur de courant sur le transistor VT1 définit le courant de commande traversant l'élément Hall.
Pour alimenter le capteur, il faut une source de tension continue bipolaire +/-15 V. Le principal consommateur de son énergie est l'enroulement II du transformateur T1. Dans la conception décrite, les enroulements sont enroulés sur un anneau de ferrite à partir d'une alimentation d'ordinateur. Enroulement II - 1000 tours de fil PEV-2 d'un diamètre de 0.15 mm Un enroulement de 1 à 10 tours d'un fil de montage isolé d'une section de 0,35 mm2 est enroulé dessus. Un espace d'air de 2 mm de long est réalisé dans l'anneau - il est égal à l'épaisseur de l'élément Hall collé dans l'espace.
Fig. 4
Il convient de noter que le circuit magnétique ne doit pas nécessairement être en ferrite, il peut être constitué de n'importe quel matériau ferromagnétique.La section optimale du circuit magnétique est de 10...12 mm2. Il ne faut pas chercher à augmenter la section, cela conduirait à augmenter la longueur des spires de l'enroulement de compensation et, par conséquent, sa résistance Pour la même raison, un fil du plus grand diamètre possible doit être choisi pour l'enroulement de compensation.
Fig. 5
Le capteur fabriqué est illustré à la Fig. 4, et sa caractéristique de transfert - sur la Fig. 5 Il a été pris lors de la mesure d'un courant sinusoïdal avec une fréquence de 50 Hz. Les valeurs efficaces de courant et de tension sont tracées le long des axes du graphique.L'appareil n'avait pas de résistance R4. qui fournissait un rapport de conversion courant-tension de 1 V/A, constant dans la plage de valeurs du courant mesuré 0,25 ... 6 A.
La violation de la linéarité des caractéristiques à faible courant s'explique par le fait que l'amplificateur de puissance sur les transistors VT2 et VT3 fonctionne en classe B sans polarisation initiale. La raison de la non-linéarité à des valeurs de courant élevées est la limitation du signal dans l'amplificateur opérationnel K140UD7, à la suite de quoi la forme du courant de compensation ne correspond plus à la forme de celle mesurée et à la compensation complète des flux magnétiques dans le circuit magnétique ne se produit pas.
En installant la même résistance R3 en parallèle avec la résistance R4, il a été possible de rendre la caractéristique linéaire lors de la mesure de courant jusqu'à 10 A. Cependant, le coefficient de conversion a diminué à 0,5 V/A.
Auteur : N. Salimov. ville de Revda, région de Sverdlovsk ; Publication : radioradar.net
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| Nouvelles aléatoires de l'Archive La matière noire peut chauffer les planètes de l'intérieur
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Les astronomes ont suggéré que la matière noire s'accumule dans les profondeurs des exoplanètes massives et que sa présence peut être détectée par une augmentation de leur température.
On pense que la majeure partie de la masse des galaxies ne tombe pas sur les étoiles, les planètes et les nuages de gaz, mais sur la matière noire. Sa présence est détectée par l'influence gravitationnelle sur la matière ordinaire - étoiles, gaz, etc. On pense que sous l'influence de la matière noire, une structure à grande échelle de l'Univers se forme, des galaxies naissent et évoluent, les entourant d'un vaste "halo sombre". Cependant, la matière noire ne participe à aucune autre forme d'interactions fondamentales, en dehors des interactions gravitationnelles.
Il n'émet ni n'absorbe d'ondes électromagnétiques, il reste donc invisible pour nos télescopes. Les astrophysiciens se disputent encore sur les particules qui le composent, où et comment les rechercher au mieux. Yuri Smirnov de l'Université de l'Ohio et Rebecca Leane de Stanford proposent une nouvelle ligne de recherche - dans les noyaux des exoplanètes.
En effet, des hypothèses antérieures ont été avancées selon lesquelles des caillots de matière noire peuvent s'accumuler au centre de corps célestes lourds et denses - principalement des étoiles à neutrons. Une chose similaire est possible pour des exoplanètes suffisamment grandes et massives - et sous son influence, les noyaux de ces planètes devraient également se réchauffer. Selon les scientifiques, la température élevée peut indiquer la présence de matière noire à l'intérieur. Pour que ce signal faible soit vu, l'exoplanète doit être grande et aussi froide que possible.
Par conséquent, elle devrait être très âgée et être le plus loin possible de son étoile afin d'avoir le temps de se rafraîchir le plus possible - sinon, selon Smirnov, il sera "difficile de voir une bougie sur fond d'un feu de forêt." Mieux encore, si la planète s'est formée dans un système plus proche du centre de la Galaxie, où la densité de matière noire est plus importante qu'à la périphérie. Et idéalement, ce devrait être une "planète orpheline", jetée hors de son système stellaire et volant librement à travers les espaces vides et froids de la Galaxie.
Les scientifiques estiment que pour une telle exoplanète avec une masse de 14 masses de Jupiter, l'annihilation des particules de matière noire devrait augmenter la température de 250 à 500 kelvins. Si nous pouvons prendre des mesures "en masse" de la température de ces exoplanètes et les répartir sur une carte de la Voie lactée, alors nous pouvons voir si elle s'élève plus près du centre. Un tel signal sera une indication de la présence de la matière noire tant attendue en eux.
Les auteurs estiment qu'il est tout à fait possible de faire les observations nécessaires. Les télescopes spatiaux James Webb et Nancy Grace RST, qui se préparent à être lancés respectivement en 2021 et 2025, pourront le faire.
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