Датчики на основе гальваномагнитного эффекта Холла в машинах контактной сварки
Эффект Холла заключается в возникновении
э.д.с. на гранях проводника, перпендикулярных приложенному электрическому и
магнитному полю. Если по проводнику, находящемуся в магнитном поле 
(рис. 1),
направленном по оси 
, в направлении оси 
пропустить ток
плотностью 
, то в нем возникает электрическое поле,
перпендикулярное направлению векторов и и по величине равное
,
где
— постоянная Холла. Если проводник
имеет форму пластинки, как показано на рис. 71, размерами 
, 
и 
, то:
,
где
— полный ток; 
— параметрическая функция, выражающая
зависимость э.д.с. Холла от конечных размеров пластинки. При отношении 
можно принять 
Рис. 1. Схема прибора ДСТ-2М
Величина э.д.с. Холла зависит не только от геометрических размеров пластинки, но и от свойств материала. Наибольшая величина э.д.с. наблюдается у полупроводников с большой подвижностью носителей тока. В промышленности для изготовления датчиков применяют германий, селенид или теллурид ртути, мышьяковистый и. сурьмянистый индий. В связи с тем, что электропроводность полупроводников зависит от температуры, э.д.с. Холла датчиков зависит от температуры окружающей среды. Датчики, при подключении нагрузки, имеют нелинейные характеристики. Внутреннее сопротивление дат-инков зависит от напряженности магнитного поля. Датчики, изготовляемые серийно, имеют малые геометрические размеры (5×3×0,2 мм), поэтому они реагируют на Топографию магнитных полей сварочной машины. Они фиксируют резкие переходы в сечении токопроводящих элементов вторичного контура, присутствие в каждом Конкретном месте малых по размерам деталей из ферромагнитных металлов, например винтов, болтов и т.п. Известно, что поле вокруг проводника быстро по линейному закону изменит свою напряженность в зависимости от расстояния от проводника. Соответственно, э.д.с. датчиков также зависит от расстояния до проводника. В связи с большим количеством переменных факторов, от которых зависит э.д.с. Холла и которые трудно учесть в обычной практике измерений, датчики на основе эффекта Холла применяют в основном в целях наблюдения и визуальной оценки характера изменения тока контактных сварочных машин.
На рис. 2 показан серийно выпускаемый
прибор ДСТ-2М для измерения сварочного тока, работающий на эффекте Холла. Для
изготовления датчиков прибора применяют германий либо мышьяковистый индий.
Датчики с германием дают более высокое значение э.д.с. Холла. Прибор ДСТ-2М питается
как от сети, так и от внутреннего автономного источника. В случае использования
прибора для измерений, показания прибора тарируют, например путем
осциллографирования сигналов с датчика и шунта. После тарировки местоположение
датчика изменить нельзя. Выходной сигнал с датчика регулируется изменением тока
(рис. 1) с помощью 
.
Рис. 2. Прибор ДСТ-2М (а) и расположение датчика в процессе измерений (б)
Для повышения чувствительности, устранения влиянии местных искажений поля, уменьшения зависимости от расстояния датчика до проводника можно использовать специальные ферромагнитные преобразователи. Преобразователь представляет собой кольцо из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью. В воздушный зазор магнитопровода помещается пластина полупроводника или несколько пластин, соединенных последовательно. Применение преобразователя позволяет избежать тарировки датчика. Однако область его применения ограничена из-за больших размеров магнитопровода, как и в случае с трансформатором тока, размещенном во вторичном контуре.
Это интересно
В качестве источника теплоты при газовой сварке, как правило, используют ацетилен, дающий наилучшее качество пламени, реже его заменители: сжиженные (пропан, бутан или их смесь) и сжижаемые газы. В перечень оборудования для газовой сварки входят: горелка или резак, расходомеры, смесители, обратные клапаны, электромагнитные газовые клапаны, регуляторы давления, подогреватели и осушители, пламегасители, огнепреградители, предохранительные затворы и пр.