¿Por qué no existen sensores de corriente de efecto Hall para corrientes bajas?

Los sensores de corriente de efecto Hall miden el flujo magnético generado alrededor de un conductor que lleva corriente. Como tal, la sensibilidad está limitada por el ruido de fondo debido a un "ruido" magnético extraño en las proximidades del conductor.

Esto se puede superar en diversos grados mediante la concentración del flujo magnético debido al conductor portador de corriente, por un medio bastante simple: pase la corriente a medir a través de una bobina que rodea el sensor de efecto Hall.

Por ejemplo, la sección 12.1 de la Melexis MLX91206 hoja de datos de sensor de corriente de efecto lineal ilustra la Uso de una bobina para medir pequeñas corrientes:

  

LascorrientesbajassepuedenmedirconelMLX91206aumentandoelcampomagnéticoatravésdeunabobinaalrededordelsensor.Lasensibilidad(voltajedesalidavs.corrienteenlabobina)delamedicióndependerádeltamañodelabobinaydelnúmerodevueltas.Sepuedeobtenerunasensibilidadadicionalyunamayorinmunidadaloscamposexternosalagregarunescudoalrededordelabobina.Labobinaproporcionaunaislamientodieléctricomuyalto,loquelaconvierteenunasoluciónadecuadaparafuentesdealimentacióndealtovoltajeconcorrientesrelativamentebajas.Lasalidadebeescalarseparaobtenerelvoltajemáximoparamedirlacorrientemásaltaafindeobtenerlamejorprecisiónyresolución.

Enlapráctica,siemprequeeldiseñopuedatolerarunainductanciaenlarutaactual,elMLX91206funcionalosuficientementebiencomoparaunacorrientede100mAparaunasalidaagranescala.Cuandosemidelacorrientedelrieldesuministro,estopuederealmenteaprovecharseparaobtenerunaventajaadicionalmedianteelusodelainductanciaparalasupresióndeondulación,"de forma gratuita".

Conjetura: Podría valer la pena explorar si una bobina no rectangular (toroidal) proporciona una mejor atenuación del ruido magnético extraño que la forma rectangular; tal vez se puedan medir corrientes aún más bajas.

No soy un experto, pero esta es mi mejor suposición. Primero, desde Wikipedia , la salida de voltaje de un sensor de efecto Hall es: $$ V_H = - {{{IB}} \ over {nte}} $$

Donde \ $ I \ $ es la corriente suministrada a la placa sensora, \ $ B \ $ es el campo magnético que está detectando, \ $ t \ $ es el grosor de la placa, \ $ e \ $ is la carga elemental, y \ $ n \ $ es la densidad del portador de carga de los electrones portadores.

El campo magnético que está detectando se genera a partir de la corriente que desea medir. El campo se genera mediante: $$ B = {{\ mu _0 I} \ over {2 \ pi r}} $$

Solo para tener una idea de la magnitud, en el caso que usted describe, 500 mA, a una distancia de 1 cm, el campo B sería de aproximadamente 10 \ $ \ mu \ $ T (micro Teslas).

Hay dos cosas con las que podemos meternos en este punto para obtener un voltaje por encima del piso de ruido. Podemos aumentar la corriente de suministro o podemos disminuir el grosor de la placa sensora. Claramente, hay límites prácticos para aumentar la limitación actual y difícil para disminuir el grosor de la placa. Las dos opciones también se oponen entre sí, al disminuir el espesor aumenta la resistencia, lo que generará más calor para las corrientes más altas.

Parece probable entonces que medir corrientes muy pequeñas sería simple con equipos muy caros. Me parece recordar que los aceleradores de partículas hacen esto con superconductores enfriados casi en cero, pero no puedo encontrar evidencia de eso en este momento.