¿Cómo funciona un sensor de corriente Hall?

Un sensor de corriente Hall se basa en el efecto Hall, un fenómeno físico fundamental descubierto por Edwin Hall. Cuando un conductor que transporta corriente se encuentra dentro de un campo magnético perpendicular al flujo de carga eléctrica, los portadores de carga dentro del conductor experimentan una fuerza lateral. Esta fuerza empuja cargas positivas y negativas hacia lados opuestos del material, creando una diferencia de voltaje medible llamada voltaje Hall. Los sensores de corriente Hall modernos utilizan este principio para detectar corriente eléctrica sin contacto eléctrico directo con el circuito medido.

Hay dos tipos comunes: sensores de circuito abierto y de circuito cerrado. Para un diseño de bucle abierto, la corriente objetivo pasa a través de un núcleo magnético. La corriente genera un campo magnético proporcional concentrado por el núcleo ferromagnético, que dirige el flujo magnético a través de un elemento Hall colocado en el entrehierro del núcleo. El elemento Hall genera un pequeño voltaje Hall directamente proporcional a la intensidad del campo magnético y, por tanto, proporcional a la corriente medida. Un amplificador interno amplifica esta señal débil en una señal de corriente o voltaje de salida estándar utilizable para controladores y medidores.

Los sensores Hall de circuito cerrado, también conocidos como sensores de flujo cero, ofrecen una mayor precisión. La corriente primaria produce un flujo magnético en el núcleo. El chip Hall detecta este flujo y envía una señal a una bobina auxiliar enrollada en el núcleo. La bobina genera una corriente secundaria opuesta que crea un campo magnético opuesto para cancelar el flujo original. Cuando el flujo magnético dentro del núcleo llega a cero, la corriente secundaria mantiene el equilibrio. La magnitud de esta corriente secundaria de compensación refleja con precisión la corriente primaria medida. Los modelos de circuito cerrado presentan baja deriva, excelente linealidad y errores de temperatura mínimos, lo que los hace ideales para aplicaciones industriales de alta precisión.

La mayor ventaja de los sensores de corriente Hall es el aislamiento galvánico. No existe una conexión eléctrica directa entre el circuito medido de alto voltaje y el lado de salida de la señal de bajo voltaje. Esto aísla los circuitos de control de los circuitos de potencia y evita sobretensiones y daños por ruido. A diferencia de las resistencias en derivación, casi no consumen energía y pueden medir tanto corriente alterna como corriente continua, incluidas corrientes de pulso irregulares.

Sin embargo, existen limitaciones de rendimiento. Los sensores de bucle abierto sufren histéresis magnética y deriva de temperatura. La sensibilidad del elemento Hall cambia con la temperatura, lo que puede introducir errores de medición sin circuitos de compensación. La interferencia magnética de cables o imanes cercanos también puede distorsionar las lecturas. Los fabricantes integran acondicionamiento de señal, compensación de temperatura y blindaje para reducir estos efectos negativos.