¿Cómo funciona este sensor actual? (con solo medio núcleo magnetico)

"Cerrar el bucle magnético" mejora la sensibilidad del medidor, pero no necesariamente su precisión.

La intensidad del campo magnético alrededor de un cable es proporcional a la corriente que fluye en él. Sin embargo, al aire libre, este campo es demasiado débil para medirlo con un medidor convencional. Un bucle de material magnético de alta permeabilidad, como el acero al silicio, atrae el campo hacia sí mismo y hace que la señal sea hasta 10,000 veces más fuerte. Esto puede luego transformarse a un voltaje más alto para la medición con un medidor. Pero el núcleo magnético también sufre de histéresis, corrientes de Foucault y saturación, todo lo cual puede reducir la precisión de la medición.

Alternativamente, el campo podría medirse directamente usando un sensor de efecto Hall. Con buenos amplificadores y compensación de temperatura, un sensor de efecto Hall puede medir con precisión campos magnéticos mucho más débiles que un medidor de bobina móvil. Sin usar un núcleo, el campo magnético variará más dependiendo de la orientación y la distancia del cable. Pero si el sensor se puede posicionar con precisión, no hay razón para que no sea tan preciso como un medidor de pinza.

Los dispositivos como MLX91208 tienen una pequeña cantidad de material magnético incrustado en ellos para concentrar el campo, tanto para aumentar la sensibilidad como para reducir la necesidad de un posicionamiento preciso. Dado que no "cierran completamente el bucle magnético", la ganancia es menor que un núcleo de pinza, pero el gran espacio de aire puede mejorar la precisión.

Los 'pequeños pines enchapados' en el Wi-Beee pueden tener sensores Hall incrustados con material magnético a su alrededor que realiza una función similar a los concentradores en el MLX91208. El Wi-Beee se coloca de manera precisa sobre el bloque de terminales cerca de los cables, por lo que debería ser capaz de obtener una buena sensibilidad y precisión.

No importa si el núcleo está cerrado o no, en teoría, ni siquiera necesitas un núcleo de hierro.

Pero un núcleo se agrupa y contiene casi todo el campo magnético del conductor. Esto no solo protege al campo de las influencias externas en cierta medida, sino que también conduce a todo el campo a través del devanado secundario.

Ahora eche un vistazo al campo de un imán de herradura. Contiene (casi) todo el flujo a su vez. Entonces, si un conductor se coloca profundamente dentro de la hendidura de un núcleo en forma de herradura, el campo magnético se vería igual.

Compara esto con tu dispositivo. Parece que consta de cuatro hileras en forma de herradura apiladas en dos filas, la fila inferior para el primero y el tercero, la fila superior para el segundo y cuarto conductor.

Otro beneficio de los materiales ferromagnéticos es la alta amplificación del campo magnético por ese factor de \ $ \ mu_r \ $. Por lo general, en el orden de 1, el valor es del orden de 10'000-50'000 (y más) para esos materiales. Al utilizar un núcleo abierto, este efecto se reduce un poco. La ley de Ampere dice:

\ $ I = \ oint H \, ds = \ oint \ mu_0 \ mu_r B \, ds \ $

O en palabras: el campo auxiliar resumido a lo largo de un camino cerrado da la corriente a través de la superficie encerrada por este camino. Si la trayectoria pasa solo un 75% a través del hierro y el resto a través del aire, el campo medido dentro del hierro también es solo un 75% de eso en un núcleo cerrado (menos algunas pérdidas). Eso no es tan dramático.

Por supuesto, el dispositivo debe calibrarse para dar lecturas correctas.

Por supuesto, es posible engañar al dispositivo. Supongo que colocar una barra de hierro en los dedos por detrás aumentaría mucho las lecturas, ya que esto reduce el espacio de aire y aumenta el campo integrado. Pero dado que la extensión del campo de un imán de herradura no es tan grande, el material ferromagnético colocado cerca, no directamente en los dedos, no debería influir mucho en las lecturas.

(Y, por supuesto, no importa si la corriente se mide mediante un devanado secundario o por un sensor de efecto Hall, que también se colocaría en un pequeño espacio en el núcleo de hierro).