Hallov tokovni senzor je senzor, ki se običajno uporablja za merjenje toka. Za merjenje toka uporablja Hallov učinek. Hallov učinek pomeni, da pri prehodu prevodnika skozi določeno magnetno polje tok povzroči napetostno razliko v smeri, ki je pravokotna na smer magnetnega polja in toka.
Da bi podrobno razložili princip merjenja Hallovega tokovnega senzorja, ga lahko razložimo z naslednjih vidikov: Hallov učinek, struktura in princip delovanja Hallovega tokovnega senzorja ter značilnosti in aplikacije senzorja.
1. Hallov učinek
Ko gre prevodnik ali polprevodniški material skozi magnetno polje, komponente, ki so pravokotne na smer magnetnega polja in smer toka, povzročijo ločitev naboja, kar povzroči potencialno razliko na obeh straneh. Ta pojav imenujemo Hallov učinek.
Hallov učinek nastane, ker na nosilce vpliva Lorentzova sila. Lorentzova sila se nanaša na silo, ki jo občuti tok, ki teče skozi magnetno polje. Ko sta magnetno polje in tok pravokotna drug na drugega, Lorentzova sila odkloni elektrone ali luknje znotraj prevodnika in ustvari potencialno razliko na obeh straneh prevodnika.
2. Struktura senzorja Hallovega toka
Senzorji Hallovega toka so običajno sestavljeni iz treh delov: Hallovega elementa, strukture magnetnega vezja in izhodnega vezja.
2.1 Hallov element: Hallov element je osrednji del senzorja. Običajno je sestavljen iz Hallovega čipa. Hallov element ima posebno polprevodniško strukturo, ki vključuje območje prenosa toka, Hallovo akcijsko območje in območje merjenja napetosti. Ko tok teče skozi senzor, bo na Hallovo aktivno območje vplivala Lorentzova sila, kar povzroči Hallov potencial.
2.2 Struktura magnetnega vezja: Struktura magnetnega vezja se v glavnem uporablja za nadzor porazdelitve magnetnega polja in njegov prenos na Hallov element. Struktura magnetnega vezja je običajno sestavljena iz železnega jedra, komponent za prilagajanje magnetnega polja in komponent za zaščito magnetnega polja. Železno jedro se uporablja za vodenje linij magnetnega polja, element za prilagajanje magnetnega polja se uporablja za prilagajanje jakosti in smeri magnetnega polja, element za zaščito magnetnega polja pa se uporablja za zmanjšanje motenj zunanjih magnetnih polj.
2.3 Izhodno vezje: Izhodno vezje se uporablja za merjenje in ojačanje Hallovega potenciala ter njegovo pretvorbo v tokovni ali napetostni signal. Izhodno vezje je običajno sestavljeno iz operacijskega ojačevalnika, filtrskega vezja in ojačevalnega vezja. Z obdelavo izhodnega vezja je mogoče pridobiti napetostni signal, ki je sorazmeren z vhodnim tokom, s čimer se izvede merjenje toka.
