Skip to content
RFrftools.io
Sensor

ホール効果センサーカリキュレータ

ホール効果センサーのホール電圧、ホール係数、および感度を計算します。磁場測定、電流検知、位置検出に役立ちます。

Loading calculator...

公式

VH=RH⋅I⋅Bt,RH=1n⋅eV_H = \frac{R_H \cdot I \cdot B}{t}, \quad R_H = \frac{1}{n \cdot e}
V_H— ホール電圧 (V)
R_H— ホール係数 (m³/C)
I— 制御電流 (A)
B— 磁束密度 (T)
t— エレメントの厚さ (m)
n— 電荷キャリア密度 (m⁻³)
e— エレメンタリーチャージ (1.602×10¹) (C)

仕組み

この計算機は、モーター制御エンジニア、位置センサー設計者、および電流測定システム開発者にとって不可欠な磁場パラメータと電流パラメータからホール電圧を計算します。ホール効果は、磁場 B が電流 I と垂直な場合に導体に横方向電圧を生成します。ここで、Rh はホール係数 (金属では1/ (n*e)、半導体では異なる)、n はキャリア密度、e = 1.602176634e-19 C (正確なSI)、t は材料の厚さです。半導体の場合、Vh = I B/(n e * t) で、通常はテスラあたり1〜100 mVを生成します。アンチモン化インジウム (InSb) は、電子移動度が高い (NISTあたり78,000 cm^2/Vs) ため、2.5 mV/mtで最高の感度を示します。一方、シリコンセンサーは+/-1000 mTで+/ -1% の直線性を示します。内蔵ホールIC（Allegro、Infineon、Melexis）は、センシング素子とシグナルコンディショニングを組み合わせて、アナログ出力（20〜40 mV/mt）、デジタルPWM、またはI2C/SPIデジタルインターフェイスを提供します。温度係数は通常、InSbで-0.04％/C、シリコンで-0.06％/Cであり、AMSセンサーのアプリケーションノートに従って高精度アプリケーションの補償が必要です。

計算例

問題:Melexis MLX91208 リニアホール IC を使用して、0 ～ 100 A DC 用のホール効果電流センサーを設計してください。この磁気回路は 100A で 20 mT を供給します。ADC は 12 ビットで、リファレンスは 3.3 V です。

解決策: 1。センサー感度:50 mV/m (MLX91208 データシートより、ゲイン 50) 2.フルスケール・フィールド:100AでB = 20mT-> 0.2 MT/A 3.フルスケール出力:電圧 = 50 mV/mT * 20 mT = 1.0V (プラス静止電圧は 1.65 V) 4.出力範囲:1.65V (0A) から2.65V (100A) から0.65V (-100A 双方向) 5.ADC 解像度:3.3V/4096 = 0.806 mV/LSB 6.現在の解像度:0.806 mV/50 mV/mT/mT/0.2 mT/A = 80.6 mA/LSB 7.+/-50℃での温度ドリフト:0.06% /℃* 50℃ = 3% = 3A フルスケール誤差 8.帯域幅:120 kHz (-3 dB)、モーターコントロール PWM センシングに適しています

結果：20mT/100Aのフラックスコンセントレータを搭載したMLX91208は、81mAの分解能を達成しました。温度補償は、センサーデータシートアルゴリズムごとに 3% のドリフトを 0.5% 未満に低減します。

実践的なヒント

  • ✓電流検出には、磁気集光器を含む内蔵ホール電流センサー (Allegro ACS712、LEM HLSR) を使用してください。ACS712 データシートによると、66-185 mV/A の感度で、合計精度は +/ -1.5% です。
  • ✓NIST規格に準拠したガウスメータを使用して既知の磁場強度で出力を測定して校正し、25℃および極端な動作温度での2点校正を使用してオフセットとゲインのドリフトを補正します
  • ✓厳しい環境での位置検出では、SOIC-8パッケージのホールICはAEC-Q100認定に基づく-40～+150℃の自動車用温度範囲に耐えます

よくある間違い

  • ✗キャリア密度の温度依存性を無視すると、InSbキャリア濃度が3％/C上昇し、感度が低下します。インフィニオンのアプリケーションノートAN-MRSによると、補償されていないホールセンサーは-40〜+85Cの範囲で2〜5％ドリフトします。
  • ✗均一な磁場を想定：エッジ効果と漏洩磁束によって有効磁場が10～ 30% 減少します。アンペールの法則に基づく理論計算ではなく、実際の磁気回路で校正してください
  • ✗誤った単位変換:B はガウスではなくテスラ (1 T = 10,000 G)、I はアンペア、t はmm、Vh はボルト。単位を混乱させると 1000 倍の誤差が生じる

よくある質問

アンチモン化インジウム (InSb) は最も高い感度 (2.5 mV/Mt、電子移動度は78,000 cm^2/V/s) ですが、+85℃に制限されています。ガリウム・ヒ素 (GaAs) は、+150℃までの動作で1.0mV/mtの感度を実現します。シリコンベースの統合センサーは、Allegro MicroSystemsの中で最小のコストで +/ -1% の直線性、+150C の動作、および統合シグナルコンディショニングを実現します。極低温用途では、NIST テクニカルノート 1297 によると、ビスマス-アンチモン合金は 4K 以下で動作します。
キャリア密度の増加により、ホール電圧は温度とともに減少します (キャリアの数が多いほど、ホール係数が低くなります)。InSbのドリフトは -0.04% /C、シリコンのドリフトは標準で -0.06% /Cです。100°Cの範囲を超えると、これは4～ 6% の未補正誤差になります。内蔵ホールICには温度センサーと多項式補償が内蔵されており、MelexisおよびAllegroのデータシートではドリフトが+/ -0.1% /Cに低減されています。高精度アプリケーションでは、外部温度測定とソフトウェア補償により +/ -0.05% の精度が得られます。

関連電卓

Sensor

ホイートストンブリッジ

ホイートストンブリッジの出力電圧、バランス状態、および感度を計算します。ひずみゲージ、RTD、高精度抵抗測定に使用されます。

Sensor

ストレインゲージブリッジ

ひずみゲージのホイートストンブリッジ出力電圧を計算します。構造監視およびロードセル設計用のクォーター、ハーフ、フルブリッジ構成をサポートします。

Signal

SNR

RF レシーバとシグナルチェーンの SNR、ノイズフロア、感度、ダイナミックレンジを計算

Sensor

NTC サーミスタ

Steinhart-Hart ベータ方程式を使用して NTC サーミスタ抵抗から温度を計算します。PT100/PT1000 および一般的な NTC サーミスタに役立ちます。