Бул изилдөө, электр унааларыın жогорку ток кабельlarında өткөргүчтү kesmeden же кабельyu kapalı bir сенсор halбулчуңının үчүнden geçirmek zorunda kalmadan ток ölçmek amacıyla жарым тегерек ачык түзүлүшya sahip тийбестен bir сенсор geliştiriyor. Система tek tip магниттик сенсорe dайanmak yerine dört Hall эффекттүү сенсор менен iki туннелдик магнитокаршылык (Tunneling Magnetoresistance, TMR) сенсорун ошол эле жарым тегерек тизеi üzerinde бириктирет. Максат, Hall сенсоруnün geniş өлчөө aralığı менен TMR сенсоруnün жогорку сезгичтикini ошол эле өлчөө архитектурасыnde kullanmak.

Sensör тизеisi болжол менен 50 × 70 mm boyutlu bir басма схема тактасы üzerinde düzenlenmiştir жана изилдөө визуалдыкinde 5 cm'den küçük çaplı кабельlar үчүн ачык bir өлчөө bölgesi gösterilmektedir. Dört Allegro A1324 Hall сенсоруnün сезгичтикi 5 mV/Gs жана сызыктуу талаа аралыгы ±10 Gs; iki TMR2905 сенсорунn сезгичтик aralığı 45–65 mV/V/Oe жана сызыктуу талаа аралыгы ±5 Gs катары берилген. Altı ар түрдүү жайгашууdan elde edмененn магниттик талаа örnekleri гана токı эсептөөk үчүн değil, кабельnun геометриялык борборden ne kadar saptığını жана жакынdaki başka bir ток taşıyan өткөргүчтүn өлчөөü ne kadar bozduğunu болжол etmek үчүн de колдонулат.

Laboratuvar тажрыйбаlerinde hedef ток 10 A'dan 210 A'ya kadar 20 A artımlarla değiştirilmiştir. İletken сенсор массивиnin merkezindeyken гибриддик система үчүн орточо өлчөө тактыгы %99,05 катары баяндалган. Hall сенсорлору 10–50 A төмөн ток bölgesinde %96,69–98,49 тактык gösterirken 130 A üzerindeki токlarda %99'un üzerinde kalmıştır. TMR сенсорлору 30–170 A арасында %99'un üzerinde тактык sтармакlamış бирок ±5 Gs түз alan чекının aşılması эмне үчүнiyle 210 A'da %96,36'ya gerмененmiştir.

Изилдөөnın ikinci bölümü, чыныгы montajda kaçınılması zor olan кабель merkezleme катаsına фокусlanmaktadır. Kablo merkezi сенсор массивиnin геометриялык борборinden uzaklaştığında сенсорlerin өткөргүчe olan аралыкleri eşit kalmaz жана өлчөнгөн магниттик талаа асимметриялыкleşir. Изилдөөчүлөр сенсор çiftleri арасындаki normalize edilmiş магниттик талаа айырмаlarından өткөргүчтүn эксцентристик büжүктөлгөнğünü жана багытын болжол eden bir компенсация алгоритми geliştirmiştir. Сыноо bölümünde (+0,2 mm, +0,2 mm) жайгашууu үчүн Hall grubunun орточо doğruluğu %97,07, TMR grubunun uygun изилдөө аралыгындаki doğruluğu %99,48 жана гибриддик системанын жалпы doğruluğu %97,69 катары баяндалган. Daha büжүк (+0,6 mm, +0,6 mm) жана (+1,0 mm, +1,0 mm) yawlarda her iki сенсор grubunun doğruluğunun kademeli катары düştüğü көрсөтүлгөн.

Üçüncü пробlem, ошол эле кабель түйүнү үчүнde bulunan başka ток taşıyan өткөргүчlerin oluşturduğu магниттик кийлигишүүdir. Изилдөөчүлөр çoklu магниттик талаа dтармакılımını, tek bir виртуалдык өткөргүчin eşмаани жайгашуу yawsı катары болжол менен temsil eden bir модель önermiştir. 210 A'lik tek bir тышкы кийлигишүү өткөргүчтүyle түзүмlan тажрыйбаlerde Hall сенсорлоруnin 10–210 A tam аралык орточоsı %92,71, TMR сенсорлоруnin орточоsı %97,51 катары берилген. TMR'nin 10–170 A түз изилдөө bölgesindeki орточоsı %98,00'dır. Ыкма zайıf кийлигишүүde daha başarılı olmakta; кийлигишүү alanı кубатlendikçe же булак сенсор массивиne yaklaştıkça tek sanal булак мамилесиnın катаsı büyümektedir.

Түркия жагынан мааниси: Изилдөө, электр унаа батарея башкаруусу, кубат электроникасы, жогорку чыңалуу кабель издөө жана заряддоо системаlerinde кабельyu kesmeden ток ölçmeye yönelik dikkat çekici bir сенсор архитектурасы сууnmaktadır. Бирок тажрыйбаler чыныгы bir унаа кабель түйүнүnde değil лабораторияda жана эң көп 210 A seviyesinde түзүмlmıştır. Түркия'deki автомобилдик же заряддоо инфраструктураsına uygulanmadan önce чыныгы кабель demetlerinde çoklu кийлигишүү, температура değiшимi, титирөө, өндүрүш толеранстары, uzun döнымдуулук калибрлөө туруктууlığı жана daha жогорку ток koşullarının көз карандысыз катары тастыкталышы керек. Булак изилдөөнүн kendisi de sık пакетlenmiş çoklu өткөргүч ortamlarını gelecekteki ana тастыктоо alanlarından biri катары диагнозmlamaktadır.

Neden тийбестен ток сенсору geliştiriliyor?

Elektrikli унааlardaki батарея башкаруу системаi, жогорку чыңалуу батарея пакетi, электр мотору айдоочуsü, DC туташууsı, унаа üstü заряддоо түзмөкı жана DC/DC өзгөрткүчтөр gibi системаler ток bilgisini үзгүлтүксүз kullanmaktadır. Geleneksel şönt tabanlı ыкмалар өткөргүчe elektriksel катары bтармакlanırken магниттик талаа tabanlı сенсорler токı өткөргүчe galvanik туташуу kurmadan болжол eагымlir.

Бирок тийбестен өлчөөün de kendine özgü пробlemleri бар. Kablonun сенсоруn merkezine tam oturmaması магниттик талаа dтармакılımını bozar. Aynı кабель түйүнүndeki başka bir өткөргүч болсо hedef токın alanına ek bir магниттик талаа bindirir. Изилдөөнүн негизги amacı гана жогорку сезгичтикli bir сенсор yapmak değil, bu iki чыныгы montaj пробlemini өлчөө алгоритмsının үчүнe dahil etmektir.

Hall сенсору токı кантип algılıyor?

Hall эффектиnde bir жарым өткөргүчden geçen ташыгычlar, ток багытыne dik bir магниттик талаа астында Lorentz күчүne maruz kalır. Yüklerin bir кырda toplanması Hall чыңалууini oluşturur. Изилдөөda bu физикалык ilişki Ampère айланма мыйзамыyla бирге kullanılarak кабель токına bтармакlanmaktadır:

\[ V_H= \frac{R_H I_C}{d}B \]

жана düz, uzun bir ток taşıyan өткөргүч çстадияsindeki магнит агымынын тыгыздыгы үчүн:

\[ B \propto \frac{\mu_0 I}{2\pi r} \]

ilişkisi колдонулат. Бул жерде \(I\) ölçülmek istenen ток, \(r\) сенсор менен өткөргүч merkezi арасындаki uzaklık, \(\mu_0\) boşluğun магниттик geçirgenliği жана \(B\) сенсоруn algıladığı магнит агымынын тыгыздыгыdur.

Bu ilişki ошол эле убакытda изилдөөнүн негизги пробlemini de ачыкlar: кабель merkezi yer değiştirirse \(r\) бардык сенсорlerde ошол эле miktarda değişmez. Демек ошол эле чыныгы ток үчүн сенсорler ар түрдүү alan büжүктөлгөнkleri görür.

TMR сенсору эмне үчүн Hall сенсоруyle бирге kullanılıyor?

TMR сенсоруnün негизгиinde Magnetic Tunnel Junction, yani магниттик туннелдик байланыш bulunur. İki ферромагниттик катмар çok ince bir yalıtkan bariyerle өзүнчөlır. Katmanların manyetizasyon yönleri акчаlel же antiакчаlel болгонуnda электронların bariyerden tünelleme мүмкүнlığı жана dolайжылуулукyla elektrik direnci değişir.

Изилдөөda dört TMR элементı Wheatstone көпүрөсү biçiminde ele alınmaktadır. Магниттик alan bulunmadığında köprü тең салмакdedir жана:

\[ V_{out}=0 \]

kabul edilir. Alan uygulandığında direnç çiftleri zıt yönde değişirse:

\[ V_{out} = V_{CC} \frac{\Delta R}{R} \]

ilişkisi elde edilmektedir. \(\Delta R\)'nin магниттик талааla түз bölgedeki ilişkisi sайesinde TMR чыгууı da кабельnun oluşturduğu магниттик талааa жана dolайжылуулукyla токa bтармакlanmaktadır.

TMR'nin avantajı жогорку сезгичтикtir; dezavantajı болсо kullanılan TMR2905'in ±5 Gs түз alanının Hall A1324'ün ±10 Gs аралыгындаn dar olmasıdır. Ошондуктан изилдөө iki технологияyi birbirinin yerine değil, birbirini tamamlайacak сүрөтde kullanmaktadır.

Yarım dairesel сенсор эмне үчүн маанилүү?

Kapalı halka biçimindeki bir сенсор kullanıldığında кабельnun сенсор ачыкlığından geçirilmesi керек. Изилдөөnın önerdiği ачык жарым тегерек геометрияde болсо кабель сенсоруn ачык tarafından өлчөө аймагыna yerleştirмененbilir.

Yarım daire üzerinde toplam altı аныктоо noktası бар: dört Hall жана iki TMR. Sensörlerin ар түрдүү бурчтук жайгашууlarda bulunması, tek bir магниттик талаа мааниinden çok uzamsal bir alan örüntüsü elde edilmesini sтармакlar.

Kablo merkezden kайınca ne oluyor?

İdeal durumda өткөргүч merkezi тизеinin геометриялык борборi \(O(0,0)\)'dadır. Kablo \(d\) uzaklığı жана \(\theta\) багыты kadar kайdığında merkezi:

\[ O'=(d\cos\theta,d\sin\theta) \]

olur.

i'nci сенсоруn координатаı \(S_i(x_i,y_i)\) болсо yeni өткөргүч–сенсор аралыкsi:

\[ d_i= \sqrt{ (x_i-d\cos\theta)^2+ (y_i-d\sin\theta)^2 } \]

түрүндө hesaplanır.

Bu жайгашууdaki теориялык alan:

\[ B_i= \frac{\mu_0 I}{2\pi d_i} \]

болгонуndan, өткөргүчe yaklaşan сенсорde alan büyürken uzaklaşan сенсорde küçülür.

Eksantriklik кантип бар?

Изилдөөчүлөр karşılıklı же ар түрдүү геометриялык жайгашууlardaki сенсорlerin normalize edilmiş alan айырмаlarından yararlanıyor. Dairesel модельde негизги örnek:

\[ ratio_1= \frac{B_1-B_3}{B_1+B_3} \]

жана:

\[ ratio_2= \frac{B_2-B_4}{B_2+B_4} \]

түрүндөdir.

MATLAB'da магниттик талаа менен кабель yawsı арасындаki ilişki önceden модельlenmekte, өлчөнгөн normalize edilmiş айырмаlardan \(d\) жана \(\theta\) болжол edilmekte жана bulunan жайгашуу сенсорlerin ток hesabına geri uygulanmaktadır.

Gerçek жарым тегерек түзүмda сенсорler tam karşılıklı bir dairenin элементları olmadığı үчүн изилдөө салмакlı toplam kullanmaktadır:

\[ ratio_x= \frac{1}{M} \sum_{i=1}^{M} j_i \frac{B_{i1}-B_{i2}} {B_{i1}+B_{i2}}, \qquad M=4 \]

жана:

\[ ratio_y= \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} k_i \frac{B_{i1}-B_{i2}} {B_{i1}+B_{i2}}, \qquad N=3 \]

катары аныкталган.

Бул жердеki маанилүү кайра өндүрүлө ала турганlik чекı, \(j_i\) жана \(k_i\) салмактарыnın “сенсор аткарымına göre” belirlendiğinin söylenmesi fakat макалаde чыныгы сандык салмактарыn маалыматlmemesidir.

Komşu кабель кийлигишүүi кантип модельleniyor?

Hedef өткөргүчтүn токı \(I_0\), komşu кийлигишүү өткөргүчтүnin токı \(I_1\) olсууn. Her сенсорde өлчөнгөн toplam alan iki өткөргүчтүn alanlarının жанаktörel toplamıdır:

\[ \mathbf{B}^{total}_i = \mathbf{B}_{0,i} + \mathbf{B}_{int,i} \]

Изилдөөнүн özgün мамилеси, bu iki булакlı татаал dтармакılımı tek bir “eşмаани виртуалдык өткөргүч” менен болжол менен temsil etmektir. Sanal өткөргүчтүn жайгашууu \(P_{eq}=(x_{eq},y_{eq})\), сенсор noktalarındaki eşмаани alan менен чыныгы toplam alan арасындаki айырмаı en aza indirecek сүрөтde aranır:

\[ \min_{x_{eq},y_{eq}} \sum_{i=1}^{N} \left\| \mathbf{B}^{eq}_i- \mathbf{B}^{total}_i \right\| \]

Bu модель физикалык катары ikinci кабельyu yok etmez. Ama сенсорlerin gördüğü bozulmuş uzamsal alanı, hedef өткөргүч sanki merkezden белгилүү bir miktar kайmış gibi yorumlaачыткы çсатып алууır. Böylece эксцентристик үчүн geliştirмененn düzeltme mantığı кийлигишүү пробlemine de uygulanabilir.

Verianla Liжана: Процесс görünümü көрүнгөн bilimsel таблицаdan runtime'da oluşturulur; таблица илимий source-of-truth катары korunur.

Giriшим модельi кайсы koşullarda zorlanıyor?

MATLAB R2024b менен beş симуляция durumu изилденген. Натыйжаlar кийлигишүүin hem ток büжүктөлгөнğüne hem аралыкsine hem de сенсор массивиnin ana өткөргүчe uzaklığına bтармакlı болгонуnu көрсөтөт.

Verianla Liжана: Булак Tablo 2 маанилерi değiştirilmeden көрсөтүлгөн.

Tablonun en net салыштырууlarından biri Case 1 менен Case 2'dir. Giriшим/ana ток катышы 0,1 жана тизеi–ana өткөргүч аралыкsi 3 cm туруктууken кийлигишүү kайnтармакının 5 cm'den 2 cm'ye yaklaşması катаyı %4,18'den %8,59'a жүкseltmektedir.

Case 1 менен Case 4 салыштырууsında аралыкler ошол эле kalırken кийлигишүү катышы 0,1'den 0,4'e çıktığında ката %4,18'den %14,77'ye жүкselmektedir. Case 2 менен Case 5'te ошол эле катыш өсүшı катаyı %8,59'dan %26,21'e tашууaktadır.

Bu натыйжалар tek sanal булак мамилесиnın zайıf жана orta кийлигишүү alanlarında daha başarılı болгонуnu, күчтүү жана жакын кийлигишүүlerde чыныгы çok-булакlı alanın жогорку mertebeli uzamsal değiшимini ошол эле тактыкla temsil edemediğini көрсөтөт.

Булак metnindeki Case 1–Case 2 çelişkisi

Изилдөөnın Tablo 2 кийинкиndaki баяндооmı, Case 1 жана Case 2'yi örnek göstererek zайıf кийлигишүүde катаların “үзгүлтүксүз %5'in астында” болгонуnu билдирет. Бирок Case 2'nin yайımlanmış ката мааниi %8,59'dur.

Aynı metinde кийлигишүү kайnтармакının yaklaşmasının etkisi Case 1 менен Case 3 üzerinden ачыкlanmıştır. Bu iki durumda гана кийлигишүү аралыкsi değil, тизеi–ana ток аралыкsi de değişmektedir жана yайımlanmış ката %4,18'den %3,49'a düşmektedir. Демек булак баяндооsı менен Tablo 2 арасында ачык bir uyuşmazlık бар.

Gerçek сыноо түзүлүшү кантип kuruldu?

Laboratuvar системанынde 1000 A sтармакlайabмененn программалануучу электрондук жүк колдонулган. Ana siyah 6 AWG кабель hedef токı taşırken акчаlel kırmızı кабель электромагниттик кийлигишүүi түзгөн. STM32 tabanlı иштеп чыгуу kartı Hall жана TMR чыгууlarını toplamış, соодаiş жана sonucu реалдуу убакыттагы көрсөткөн.

Her сенсор каналı өлчөөden önce sıfır ofseti жана күчөтүү үчүн негизги калибрлөөdan geçirilmiştir. Akım daha sonra 10 A'dan 210 A'ya kadar 20 A artımlarla değiştirilmiştir.

İletken tam merkezdeyken кайсы сенсор daha iyi?

Tek bir сенсор технологияsi бардык ток аралыгында üstün эмес.

Hall сенсору 10–50 A'da %96,69–98,49 тактык көрсөтөт. Булак bunu төмөн токdaki daha төмөн сезгичтикle ilişkмененndirir. 130 A üzerindeyse ±10 Gs түз alan avantajıyla тактык %99'un üzerinde туруктуу kalmaktadır.

TMR сенсору 30–170 A арасында %99'un üzerinde тактык sтармакlamaktadır. Бирок 170 A'nın üzerinde тактык düşmeye başlar жана 210 A'da %96,36'ya iner. Изилдөөчүлөр 210 A'daki магниттик талааın TMR2905'in түз üst чекının болжол менен 2,8 катууna ulaştığını жана сенсору derin doygunluğa götürdüğünü билдирет.

İki grubun füzyonuyla merkezlenmiş ideal koşuldaki орточо система doğruluğu %99,05 катары баяндалган.

Eksantriklik компенсацияsi ne kadar başarılı?

Сыноо bölümünde ilk өзүнчөntılı örnek (+0,2 mm, +0,2 mm) кабель yawsıdır. Teorik модель bu yawnın компенсацияsiz болжол менен %10 системаatik ката oluşturacтармакını öngörmektedir.

Telafiden sonra изилдөө:

Şekil 12 кошумча (+0,6 mm, +0,6 mm) жана (+1,0 mm, +1,0 mm) жайгашууlarını göstermekte жана ofset büyüdükçe doğruluğun жалпы катары azaldığını ortайa koymaktadır.

Бул жерде булак-içi маанилүү айырма şudur: кыскача жана натыйжаta эксцентристик үчүн %97,07 маалыматlmesine rтармакmen тажрыйба metninde %97,07 Hall орточоsıdır жана birlчек система үчүн %97,69 yazmaktadır.

Harici кийлигишүү астында кайсы сенсор daha чыдамдуу?

Сынооlerde кийлигишүү кабельсууnun токı 210 A катары маалыматlmiş жана сенсор массивиne 5, 12 жана 20 cm аралыкler бааланган.

Verianla Liжана: Karşılaştırma ошол эле 10–210 A аралыгындаki yайımlanmış Hall жана TMR орточоlarını kullanır.

TMR сенсоруnün гана daha түз 10–170 A bölgesi alındığında орточо doğruluğu %98,00 катары берилген.

Изилдөөчүлөр кийлигишүү/ana ток катышы \(k\) küçük болгонуnda модельin daha etkili болгонуnu, күчтүү кийлигишүү alanlarında tek eşмаани булак мамилесиnın giderek daha фазаla калдык ката bıraktığını билдирет. Kайnтармакın ар түрдүү bölümlerindeki чек ifadeleri tam катары ошол эле эмес: теориялык tөсүшmada haдиагнозn \(k>0,2\) civarında маанилүү hâle geldiği, hedef колдонмолорın çoğunda \(k<0,3\) beklendiği belirtilirken тажрыйба bölümünde bastırmanın айрыкча \(k<0,2\)'de күчтүү болгону жана \(k>0,5\)'te аткарымın giderek bozulduğu yazmaktadır.

%94,31 кийлигишүү doğruluğu nereden geliyor?

Özet жана натыйжа bölümü, тышкы кийлигишүү астында жалпы doğruluğu %94,31 катары жанаrmektedir. Сыноо bölümünde болсо гибриддик toplam үчүн bu sайı өзүнчө bir satırda ачыкlanmamış; Hall үчүн %92,71 жана TMR үчүн %97,51 берилген.

Sensör тизеisinde dört Hall жана iki TMR bulunması эмне үчүнiyle гана сенсор sайжылуулукna göre 4:2 салмакlı орточо:

\[ \frac{4}{6}(92{,}71) + \frac{2}{6}(97{,}51) = 94{,}31 \]

sonucunu tam катары üretmektedir. Bu matematiksel eşleşme dikkat çekicidir. Ошентсе да булак füzyon салмактарыnın гана сенсор sайжылуулукna değil, сенсорlerin баштапкы калибрлөөнүndaki орточо катаlarına da bтармакlı болгонуnu söylemekte жана чыныгы \(w_H\), \(w_T\) katsайılarını yайımlamamaktadır. Ошондуктан %94,31'in так hesap методу булак metninden tamamen кайра oluşturulamamaktadır.

Bu сенсор чыныгыten унаа үчүнde doğrulandı mı?

Hайır. Сынооsel тастыктоо үстөл үстү лабораториялык түзүлүшnde түзүмlmıştır. Изилдөө электр унаа, жогорку чыңалуу кабель түйүнү жана тез заряддоо колдонмолорını hedef колдонуу alanı катары gösтескериe de физикалык тажрыйба:

tek ana өткөргүч, tek кийлигишүү өткөргүчтү, башкарууlü лаборатория ortamı жана эң көп 210 A тест токıyla чектелгенdır.

Булак kendi giriş bölümünde тез заряддоо токlarının 200–500 A деңгээлine çıkabildiğini жана bazı жогорку күчтүү durumlarda 600 A'yı aşabildiğini билдирет. Buna karşılık geliştirмененn прототипin эксперименттик тастыктооsı 210 A'da sonlanmaktadır. Ошондуктан сенсоруn çok daha жогорку ылдамдыктагы заряддоо токlarındaki аткарымı bu изилдөөдө эксперименттик катары gösterilmemiştir.

Изилдөө колдогон жана колдобогон натыйжалар

Изилдөө колдогон натыйжа: Altı элементlı жарым тегерек Hall–TMR сенсор массиви, лаборатория koşullarında 10–210 A DC ток өлчөөünde жогорку тактык sтармакlайabilmektedir. Hall жана TMR элементları ар түрдүү ток bölgelerinde birbirini tamamlamaktadır. Normalize edilmiş alan айырмаlarına dайalı эксцентристик алгоритмsı küçük montaj четтөөлөрүnın etkisini азайтууta, tek коңшу кабель үчүн geliştirмененn eşмаани alan модельi болсо айрыкча daha zайıf кийлигишүү koşullarında өлчөө катаsını azaltabilmektedir.

Изилдөө колдобогон натыйжа: Sensörün бардык электр унаа ortamlarında %99 тактык sтармакlайacтармакı gösterilmemiştir; çoklu sık кабель demetlerinde ырасталган эмес; жогорку температура же geniş температура циклleri тест edilmemiştir; унаа титирөөi жана uzun döнымдуулук сенсор тайгаланууsı incelenmemiştir; 210 A üzerindeki физикалык аткарым ырасталган эмес; TMR элементının жогорку alan doygunluğu ortadan kaldırılmamıştır; чыныгы электр унаа üzerinde yol же жогорку чыңалуу талаа тестi түзүмlmamıştır.

Изилдөөнүн методу жана натыйжалары

Sensör аппараттык жабдыкı

Merkezlenmiş тажрыйба sonucu

Eksantriklik тажрыйбаleri

Изилдөөnın Şekil 12'sinde üç yaw деңгээлi көрсөтүлгөн:

(+0,2 mm, +0,2 mm) durumu үчүн булак болжол менен %10 компенсацияsiz теориялык ката beklediğini билдирет. Telafi кийинки тажрыйба metninde birlчек система doğruluğu %97,69'dur.

Harici кийлигишүү тажрыйбаleri

Сенсор бириктирүүсү

Eksantriklik компенсацияsi кийинкиnda Hall жана TMR gruplarının өзүнчө ток болжолleri:

\[ I_{final} = w_H I_H+ w_T I_T \]

biçimindeki туруктуу салмакlı toplamla birleştirilmektedir.

Булак, \(w_H\) жана \(w_T\) katsайılarının сенсор sайжылуулук менен баштапкы калибрлөөнүndaki karakteristik орточо катаlara göre önceden belirlendiğini söyler. Бирок katsайıların чыныгы сандык маанилерini жанаrmemektedir. Ошондуктан füzyon алгоритмsının yайımlanan натыйжаларdan bire bir кайра üretilmesi mümkün эмес.

Сынооsel белгисиздик жана tekrar чекı

Изилдөө каналların sıfır ofseti жана күчөтүү үчүн kalibre edildiğini ачыкlamakta бирок ana тажрыйба натыйжаларыnda көз карандысыз кайталоо саны, стандарттык четтөө, ката тилкелери, güжанаn аралыкları же toplam өлчөө белгисиздиги raporlamamaktadır. Grafiklerde маалыматlen “meaсууrement accuracy” мааниinin өзүнчө bir formülle кантип hesaplandığı da метод bölümünde ачык bir теңдеме катары диагнозmlanmamıştır.

Демек %99,05, %97,69 же %94,31 gibi маанилер булак изилдөөдө yайımlanmış аткарым ölçütleridir; bu Verianla metni bunlara булакta bulunачыткыn статистикалык güжанаn деңгээлi eklememektedir.

Bilimsel катары en маанилүү инженердик sonucu

Изилдөөnın asıl katkжылуулук tek bir жогорку тактык yüzdesinden daha geniştir. Изилдөө üç seviyeyi ошол эле сенсорde birleştirmektedir: ачык механикалык геометрияyle kolай кабель жайгаштыруу; Hall жана TMR'nin ар түрдүү физикалык avantajlarını kullanan heterojen сенсор массиви; кабель жайгашууu жана komşu өткөргүч кийлигишүүini uzamsal магниттик талаа örüntüsünden çıkarачыткы çсатып алууan matematiksel компенсация.

Buna karşılık натыйжалар сенсоруn чыныгы унаа içi продукт seviyesine ulaştığını көрсөтпөйт. Özellikle жогорку токda TMR doygunluğu, күчтүү жакын кийлигишүүde эквивалент модель катаsı жана çoklu кабель demetlerinin henüz тест edilmemiş olması sonraki иштеп чыгуу баскычтарыnın негизги чекlarını oluşturmaktadır.

Булак жана метод эскертүүсү

Толук оригиналдуу изилдөө аталышы: Design and Optimization of a Non-Contact Current Sensor for EVs Based on a Hybrid Semi-Circular Arrай of Hall-Effect and TMR Elements

Авторлор жана özgün рейтинг: Xiaopeng Yuan; Haoyu Wang; Lei Zhang.

Жооптуу автор: Lei Zhang.

Eş katkı/eş birinci автор: Булакта eş katkı же eş birinci авторlık beyanı жок.

Мекемелер: College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South Uniжанаrsity, Changsha, China; Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua Uniжанаrsity, Shenzhen, China.

Журнал: Vehicles.

Басма: MDPI, Basel, Switzerland.

Cilt / sайı / макала: 8 / 2 / 27.

DOI: 10.3390/жанаhicles8020027.

Жарыялоо процесси: 21 Kasım 2025'te alınmış, 10 Ocak 2026'da revize edilmiş, 18 Ocak 2026'da kabul edilmiş жана 1 Şubat 2026'da жарыяланган.

Булак түрү жана рецензияланганk durumu: Hakemli изилдөө макалаsidir. Matematiksel магниттик талаа модельlemesi, MATLAB симуляцияu жана физикалык лаборатория ток өлчөө тажрыйбаlerini бирге içermektedir.

Расмий шилтеме:https://doi.org/10.3390/жанаhicles8020027

Лицензия: Creatiжана Commons Attribution (CC BY) ачык жеткиликтүү лицензияı.

Каржылоо: Изилдөө Hunan Province Natural Science Foundation 2022JJ30759; NSFC 62004224; жана Central South Uniжанаrsity State Key Laboratory of High-Performance Complex Manufacturing ZZYJKT2019-13 tarafından desteklenmiştir.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Булак, жанаrалдыгаn макала үчүнde bulunduğunu билдирет.

Кызыкчылыктар кагылышы: Авторлор кызыкчылыктар кагылышы bildirmemiştir.

Авторлордун салымдары: Kavramsallaştırma, метод, yazılım, тастыктоо, biçimsel талдоо, изилдөө, булакlar, маалымат düzenleme, ilk taslak, визуалдаштыруу, danışmanlık жана proje башкарууi Xiaopeng Yuan tarafından; gözden geçirme жана düzenleme Haoyu Wang жана Lei Zhang tarafından; каржылоо edinimi Lei Zhang tarafından ишке ашырылган.

Сынооsel ток aralığı notu: Özet жана натыйжа 0–210 A өлчөө aralığı ifadesini kullanmaktadır; метод bölümündeki чыныгы тест protokolü 10 A'dan 210 A'ya 20 A artımlarla түзүмlmıştır. Ошондуктан 0 A normal ток өлчөө чекити катары эксперименттик taramanın parçası эмес.

Eksantriklik тактык notu: Özet жана натыйжаta %97,07 эксцентристик doğruluğu raporlanırken Bölüm 4.2.2'de %97,07 Hall сенсор grubunun tam аралык орточоsı, %99,48 TMR'nin uygun аралык sonucu жана %97,69 birlчек система doğruluğu катары маалыматlmektedir. Мааниler tek bir metrikte birleştirilmemiştir.

Harici кийлигишүү doğruluğu notu: Özet жана натыйжаta %94,31 жалпы кийлигишүү doğruluğu маалыматlirken Bölüm 4.2.3 Hall үчүн %92,71 жана TMR үчүн %97,51 tam аралык орточоsı жанаrmektedir. Dört Hall жана iki TMR сенсоруne göre 4:2 жөнөкөй салмакlı орточо %94,31 üretmektedir; бирок булак чыныгы füzyon katsайılarını yайımlamadığı үчүн bu маани булакta ачык bir hesap adımı катары doğrulanamamaktadır.

Tablo 2 tutarsızlığı: Булак metni Case 1 жана Case 2'nin катаlarının %5'in астында болгонуnu билдирет; yайımlanmış Tablo 2'de Case 2 катаsı %8,59'dur. Aynı bölümde кийлигишүү аралыкsi etkisi Case 1–Case 3 салыштырууsıyla ачыкlanırken bu iki durumda ikinci bir геометриялык параметр de değişmektedir жана ката %4,18'den %3,49'a inmektedir.

Eksantriklik модельinin кайра өндүрүлө ала турганlik чекı: Yarım dairesel модельdeki j_i жана k_i салмактары булакta сандык катары берилген эмес.

Сенсор бириктирүүсү кайра өндүрүлө ала турганlik чекı: Hall жана TMR ток болжолlerini birleştiren w_H жана w_T katsайılarının belirlenme mantığı ачыкlanmış бирок чыныгы katsайı маанилерi raporlanmamıştır.

TMR каныгуу чекı: TMR2905'in ±5 Gs түз alanı эмне үчүнiyle 210 A'da сенсоруn түз üst чекının болжол менен 2,8 катуу alan oluştuğu жана TMR doğruluğunun %96,36'ya düştüğü булак tarafından билдирилген. Ошондуктан TMR'nin жогорку сезгичтикi бардык жогорку ток bölgesine чекsız biçimde жалпыleнымдуулукez.

Giriшим модельi чекı: Tek эквивалент виртуалдык булак модельi күчтүү же çok жакын кийлигишүүlerde жогорку mertebeli uzamsal alan değiшимini tam temsil edememektedir. MATLAB симуляцияunda en тармакır Case 5 koşulunda ката %26,21'e чыккан.

Gerçek унаа чекı: Изилдөө bir электр унаа üzerinde yol же чыныгы жогорку чыңалуу кабель түйүнү тестi эмес. Fiziksel тажрыйба башкарууlü лабораториялык түзүлүшnde ишке ашырылган.

Çoklu кабель чекı: Harici кийлигишүү тастыктооsı tek bir komşu ток kайnтармакıyla түзүмlmıştır. Булак, чыныгы автомобилдик кабель demetlerinde görülen çok sайıda жакын өткөргүчтүn sonraki изилдөөlarda incelenmesi gerektiğini ачыкça билдирет.

Çстадияsel тастыктоо чекı: Изилдөөda geniş температура taraması, унаа титирөөi, uzun döнымдуулук drift, эскирүү же чыныгы унаа электромагниттик ortamına ilişkin өзүнчө тажрыйба натыйжалары raporlanmamıştır.

İstatistiksel чек: Ana аткарым графlerinde көз карандысыз тажрыйба tekrarları, стандарттык четтөөlar, ката тилкелери же güжанаn аралыкları gösterilmemiştir. Ошондуктан yайımlanan тактык yüzdelerine булакta bulunачыткыn статистикалык такlik eklenmemelidir.

Bu Verianla ачыкlamasındaki сенсор fiziği, алгоритмдер, тажрыйба параметрleri, сандык табылгалар жана булак-içi tutarsızlıklar гана incelenen изилдөөya dайanmaktadır. Dış тастыктоо гана bibliyoграф идентификация, DOI, жарыялануу tarihi жана derginin рецензияланган жарыялануу statüsünü башкаруу etmek amacıyla колдонулган.