安科瑞虞佳豪

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種。

這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。

通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。

一、線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

二、開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。

根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點，因此，在測量、自動化、計算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于半導(dǎo)體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側(cè)就開始聚積異號電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場。電場的指向取決定于試樣的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，

當(dāng)載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側(cè)電荷的積累就達(dá)到平衡，故有：

⑴ 其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設(shè)試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則

⑵由⑴、⑵兩式可得

⑶ 即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù) 稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應(yīng)強(qiáng)弱的重要參數(shù)，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（高斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）

霍爾電流傳感器的應(yīng)用范圍

霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，廣泛應(yīng)用于電流監(jiān)控及電池應(yīng)用、逆變電源及太陽能電源管理系統(tǒng)、直流屏及直流馬達(dá)驅(qū)動、電鍍、焊接應(yīng)用、變頻器，UPS伺服控制等系統(tǒng)電流信號采集和反饋控制，具有響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。

直流列頭柜是一款針對數(shù)據(jù)中心機(jī)房能源末端，綜合采集所有能源數(shù)據(jù)的智能配電柜。為終端能源監(jiān)測系統(tǒng)提供高精度測量數(shù)據(jù)，通過顯示單元，實時反映電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過 RS485 通訊將數(shù)據(jù)上傳至后臺環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，以達(dá)到對整個配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控和運行質(zhì)量的管理。幫助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，加強(qiáng)能耗管理，提高服務(wù)器機(jī)架運行效率。其主要運用于電信、金融、政府 IT 等數(shù)據(jù)中心或工業(yè)企業(yè)等重要客戶，為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等重要設(shè)備提供電力分配，配電回路保護(hù)、計量、管理與計算機(jī)接地等服務(wù)。

霍爾電流傳感器助力數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗

直流列頭柜采用多回路監(jiān)控裝置，它既可以通過測量進(jìn)線電流、電壓、功率、電能參數(shù)等，還可以同時監(jiān)測出多路支路電流、漏電流、電壓、功率、電能參數(shù)等。同時可顯示累積的電能和增量電能，監(jiān)測了系統(tǒng)運行的各項參數(shù)，并通過 HMI 綜合顯示，降低了對配電柜空間的占用，提高了配電柜的容積率。

霍爾電流傳感器可以采集主進(jìn)線電流、多路支路直流電流及漏電流。霍爾電流傳感器將一次側(cè)直流電流轉(zhuǎn)化為模擬量信號輸出給多回路監(jiān)控裝置，多回路監(jiān)控裝置對模擬量信號進(jìn)行采樣，計算出測量電流大小。直流列頭柜一次系統(tǒng)圖和實物圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 直流列頭柜一次系統(tǒng)圖

圖2 直流列頭柜實物圖

2020年，數(shù)據(jù)中心建設(shè)被正式列入新基建戰(zhàn)略。近幾年越來越受到國家重視，數(shù)據(jù)中心是新基建有序運行的基礎(chǔ)保障，被視為“新基建的基礎(chǔ)設(shè)施”。

在“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，第十一章中明確指出，“加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點和大數(shù)據(jù)中心集群”。

裝有安科瑞霍爾電流傳感器的直流列頭柜已經(jīng)在多個數(shù)據(jù)中心正式投運，對數(shù)據(jù)中心各配電設(shè)備和用電設(shè)備的電力運行參數(shù)進(jìn)行采集，實現(xiàn)多回路在線監(jiān)測以及故障報警，滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的需求。

審核編輯黃宇