Perché non esistono sensori di corrente ad effetto hall per correnti basse?

Sembra che non ci siano senors a effetto hall disponibili per piccole correnti, diciamo nell'ordine di 500mA. Immagino che ciò sia dovuto a qualche limitazione tecnica o fisica. Che cos'è?

I sensori di corrente ad effetto hall misurano il flusso magnetico generato attorno a un conduttore che trasporta corrente. Come tale, la sensibilità è limitata dal rumore di fondo dovuto al "rumore" magnetico estraneo in prossimità del conduttore.

Questo può essere superato a vari livelli concentrando il flusso magnetico dovuto al conduttore che trasporta la corrente, con un mezzo abbastanza semplice: passare la corrente da misurare attraverso una bobina che circonda il sensore ad effetto hall.

Ad esempio, la sezione 12.1 del foglio dati del sensore di corrente ad effetto hall lineare MLX91206 Melexis illustra l'uso di una bobina per misurare piccole correnti:

Le correnti basse possono essere misurate con MLX91206 aumentando il campo magnetico tramite una bobina attorno al sensore. La sensibilità (tensione di uscita vs. corrente nella bobina) della misurazione dipenderà dalla dimensione della bobina e dal numero di giri. È possibile ottenere ulteriore sensibilità e maggiore immunità ai campi esterni aggiungendo uno scudo attorno alla bobina. La bobina fornisce un isolamento dielettrico molto elevato che la rende una soluzione adatta per alimentatori ad alta tensione con correnti relativamente basse. L'uscita deve essere ridimensionata per ottenere la massima tensione per la massima corrente da misurare al fine di ottenere la migliore precisione e risoluzione.

In pratica, finché il design può tollerare un'induttanza nel percorso corrente, MLX91206 funziona abbastanza bene fino a 100 mA di corrente per un'uscita a fondo scala. Quando si misura la corrente della barra di alimentazione, questo può effettivamente essere sfruttato per un ulteriore vantaggio utilizzando l'induttanza per la soppressione dell'ondulazione, "gratuitamente".

Congettura: potrebbe valere la pena di esaminare se una bobina non rettangolare (toroidale) fornisce una migliore attenuazione del rumore magnetico estraneo rispetto alla forma rettangolare - forse si possono quindi misurare anche correnti più basse.

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Ci sono due cose con cui possiamo pasticciare a questo punto per ottenere una tensione al di sopra del rumore di fondo. È possibile aumentare la corrente di alimentazione o ridurre lo spessore della piastra di rilevamento. Chiaramente ci sono limiti pratici per aumentare la corrente e la limitazione per diminuire lo spessore della piastra. Le due opzioni si contrappongono anche, diminuendo lo spessore aumenta la resistenza che genererà più calore per correnti più elevate.

Sembra quindi probabile che la misurazione di correnti molto piccole sarebbe semplice con apparecchiature molto costose. Mi sembra di ricordare che gli acceleratori di particelle lo fanno con superconduttori a zero quasi assoluto, ma non riesco a trovare prove di ciò in questo momento.