Ushbu tadqiqot elektr transport vositalarining yuqori tok kabellarida oʻtkazgichni kesmasdan yoki kabelni yopiq sensor halqasidan oʻtkazishga majbur boʻlmasdan tokni oʻlchash uchun ochiq yarim doira tuzilishiga ega kontaktsiz sensorni ishlab chiqadi. Tizim faqat bitta turdagi magnit sensorga tayanmay, toʻrtta Hall effekti sensori bilan ikkita tunnellanish magnitorezistivligi (Tunneling Magnetoresistance, TMR) sensorini bir xil yarim doira massivida birlashtiradi. Maqsad Hall sensorining keng oʻlchash diapazoni bilan TMR sensorining yuqori sezgirligini bitta oʻlchash arxitekturasida qoʻllashdir.

Sensor massivi taxminan 50 × 70 mm oʻlchamdagi bosma plata ustida joylashtirilgan va tadqiqot tasvirida diametri 5 cm dan kichik kabellar uchun ochiq oʻlchash sohasi koʻrsatilgan. Toʻrtta Allegro A1324 Hall sensorining sezgirligi 5 mV/Gs va chiziqli maydon diapazoni ±10 Gs; ikkita TMR2905 sensorining sezgirlik diapazoni 45–65 mV/V/Oe va chiziqli maydon diapazoni ±5 Gs deb berilgan. Oltita turli joydan olingan magnit maydon namunalari faqat tokni hisoblash uchun emas, balki kabelning geometrik markazdan qanchalik siljiganini va yaqin atrofdagi boshqa tok tashuvchi oʻtkazgich oʻlchovni qanchalik buzayotganini baholash uchun ham qoʻllanadi.

Laboratoriya tajribalarida maqsad tok 10 A dan 210 A gacha 20 A qadamlar bilan oʻzgartirilgan. Oʻtkazgich sensor massivining markazida turganda gibrid tizim uchun oʻrtacha oʻlchash aniqligi %99,05 deb xabar qilingan. Hall sensorlari 10–50 A past tok sohasida %96,69–98,49 aniqlik koʻrsatgan boʻlsa, 130 A dan yuqori toklar uchun %99 dan yuqori darajada qolgan. TMR sensorlari 30–170 A oraligʻida %99 dan yuqori aniqlikni ta’minlagan, biroq ±5 Gs chiziqli maydon chegarasi oshib ketgani sababli 210 A da %96,36 gacha pasaygan.

Tadqiqotning ikkinchi qismi amaliy montajda oldini olish qiyin boʻlgan kabelni markazlash xatosiga qaratilgan. Kabel markazi sensor massivining geometrik markazidan uzoqlashganda sensorlarning oʻtkazgichgacha boʻlgan masofalari teng boʻlmay qoladi va oʻlchanadigan magnit maydon assimetriklashadi. Tadqiqotchilar sensor juftlari orasidagi normallashtirilgan magnit maydon farqlaridan oʻtkazgich eksantrikligining kattaligi va yoʻnalishini baholaydigan kompensatsiya algoritmini ishlab chiqqan. Tajriba boʻlimida (+0,2 mm, +0,2 mm) holati uchun Hall guruhining oʻrtacha aniqligi %97,07, TMR guruhining mos ish diapazonidagi aniqligi %99,48 va gibrid tizimning umumiy aniqligi %97,69 deb xabar qilingan. Kattaroq (+0,6 mm, +0,6 mm) va (+1,0 mm, +1,0 mm) siljishlarda har ikki sensor guruhining aniqligi bosqichma-bosqich pasayishi koʻrsatilgan.

Uchinchi muammo bir xil kabel toʻplamidagi boshqa tok tashuvchi oʻtkazgichlar hosil qiladigan magnit xalaqitdir. Tadqiqotchilar koʻp manbali magnit maydon taqsimotini bitta virtual oʻtkazgichning ekvivalent joylashuv siljishi sifatida taxminan ifodalovchi modelni taklif qilgan. 210 A li bitta tashqi xalaqit beruvchi oʻtkazgich bilan oʻtkazilgan tajribalarda Hall sensorlarining 10–210 A toʻliq diapazondagi oʻrtacha aniqligi %92,71, TMR sensorlariniki esa %97,51 deb berilgan. TMR ning 10–170 A chiziqli ish sohasidagi oʻrtachasi %98,00 ni tashkil etadi. Usul zaif xalaqitda samaraliroq; xalaqit maydoni kuchaygan sari yoki manba sensor massiviga yaqinlashgan sari bitta virtual manba yondashuvining xatosi ortadi.

Turkiya nuqtai nazaridan ahamiyati: Tadqiqot elektr transport vositalari batareya boshqaruvi, quvvat elektronikasi, yuqori kuchlanish kabel monitoringi va zaryadlash tizimlarida kabelni kesmasdan tokni oʻlchash uchun e’tiborga molik sensor arxitekturasini taklif etadi. Biroq tajribalar haqiqiy avtomobil kabel toʻplamida emas, laboratoriyada va koʻpi bilan 210 A darajasida bajarilgan. Turkiyadagi avtomobil yoki zaryadlash infratuzilmasiga tatbiq etishdan oldin haqiqiy kabel toʻplamlarida koʻp manbali xalaqit, harorat oʻzgarishi, tebranish, ishlab chiqarish tolerantliklari, uzoq muddatli kalibrlash barqarorligi va yuqoriroq tok sharoitlari mustaqil ravishda tasdiqlanishi kerak. Manba tadqiqotning oʻzi ham zich joylashtirilgan koʻp oʻtkazgichli muhitlarni kelajakdagi asosiy tekshiruv yoʻnalishlaridan biri sifatida belgilaydi.

Nima uchun kontaktsiz tok sensori ishlab chiqilmoqda?

Elektr transport vositalaridagi batareya boshqaruv tizimi, yuqori kuchlanish batareya paketi, elektr motor drayveri, DC ulanishi, bort zaryadlagichi va DC/DC oʻzgartirgichlar kabi tizimlar tok ma’lumotidan uzluksiz foydalanadi. An’anaviy shuntga asoslangan usullar oʻtkazgichga elektr jihatdan ulanadi, magnit maydonga asoslangan sensorlar esa oʻtkazgich bilan galvanik aloqa oʻrnatmasdan tokni baholashi mumkin.

Biroq kontaktsiz oʻlchashning ham oʻziga xos muammolari bor. Kabelning sensor markaziga aniq joylashmasligi magnit maydon taqsimotini buzadi. Xuddi shu kabel toʻplamidagi boshqa oʻtkazgich esa maqsad tok maydoniga qoʻshimcha magnit maydon qoʻshadi. Tadqiqotning asosiy maqsadi faqat yuqori sezgir sensor yaratish emas, balki ushbu ikki real montaj muammosini oʻlchash algoritmiga kiritishdir.

Hall sensori tokni qanday aniqlaydi?

Hall effektida yarimoʻtkazgichdan oʻtuvchi zaryad tashuvchilar tok yoʻnalishiga perpendikulyar magnit maydon ta’sirida Lorens kuchiga uchraydi. Zaryadlarning bir chetda toʻplanishi Hall kuchlanishini hosil qiladi. Tadqiqotda bu fizik bogʻlanish Ampère kontur qonuni bilan birga qoʻllanib, kabel toki bilan bogʻlanadi:

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

va toʻgʻri, uzun tok tashuvchi oʻtkazgich atrofidagi magnit oqim zichligi uchun:

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

munosabatidan foydalaniladi. Bu yerda \(I\) oʻlchanishi kerak boʻlgan tok, \(r\) sensor bilan oʻtkazgich markazi orasidagi masofa, \(\mu_0\) vakuumning magnit singdiruvchanligi va \(B\) sensor aniqlaydigan magnit oqim zichligidir.

Bu munosabat tadqiqotning asosiy muammosini ham tushuntiradi: kabel markazi siljisa, \(r\) barcha sensorlarda bir xil miqdorda oʻzgarmaydi. Shuning uchun bir xil haqiqiy tok uchun sensorlar turli maydon kattaliklarini koʻradi.

Nima uchun TMR sensori Hall sensori bilan birga ishlatiladi?

TMR sensorining asosida Magnetic Tunnel Junction, ya’ni magnit tunnellanish birikmasi yotadi. Ikki ferromagnit qatlam juda yupqa izolyatsion toʻsiq bilan ajratilgan. Qatlamlarning magnitlanish yoʻnalishlari parallel yoki antiparallel boʻlganda elektronlarning toʻsiqdan tunnellanish ehtimoli va shu bilan elektr qarshilik oʻzgaradi.

Tadqiqotda toʻrtta TMR elementi Wheatstone koʻprigi shaklida koʻrib chiqiladi. Magnit maydon boʻlmaganda koʻprik muvozanatda boʻladi va:

\[ V_{out}=0 \]

deb qabul qilinadi. Maydon qoʻllanganda qarshilik juftlari qarama-qarshi yoʻnalishda oʻzgarsa:

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

munosabati olinadi. \(\Delta R\) ning chiziqli sohada magnit maydon bilan bogʻlanishi tufayli TMR chiqishi ham kabel hosil qiladigan magnit maydonga va demak, tokka bogʻlanadi.

TMR ning afzalligi yuqori sezgirlikdir; kamchiligi esa ishlatilgan TMR2905 ning ±5 Gs chiziqli maydoni Hall A1324 ning ±10 Gs diapazonidan torroq ekanidir. Shu sabab tadqiqot ikki texnologiyani bir-birining oʻrniga emas, balki bir-birini toʻldiradigan tarzda qoʻllaydi.

Yarim doira sensori nima uchun muhim?

Yopiq halqa shaklidagi sensor ishlatilganda kabelni sensor teshigidan oʻtkazish kerak boʻladi. Tadqiqot taklif qilgan ochiq yarim doira geometriyasida esa kabel sensorning ochiq tomonidan oʻlchash sohasiga joylashtirilishi mumkin.

Yarim doira boʻylab jami oltita sezish nuqtasi mavjud: toʻrtta Hall va ikkita TMR. Sensorlarning turli burchak joylashuvlarida boʻlishi bitta magnit maydon qiymatidan koʻra fazoviy maydon naqshini olish imkonini beradi.

Kabel markazdan siljiganda nima sodir boʻladi?

Ideal holatda oʻtkazgich markazi massivning geometrik markazi \(O(0,0)\) da joylashadi. Kabel \(d\) masofaga va \(\theta\) yoʻnalishda siljiganda uning markazi:

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

boʻladi.

Agar i-chi sensor koordinatasi \(S_i(x_i,y_i)\) boʻlsa, yangi oʻtkazgich–sensor masofasi:

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

koʻrinishida hisoblanadi.

Bu holatdagi nazariy maydon:

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

boʻlgani uchun oʻtkazgichga yaqinlashgan sensorda maydon ortadi, uzoqlashgan sensorda esa kamayadi.

Eksantriklik qanday aniqlanadi?

Tadqiqotchilar qarama-qarshi yoki turli geometrik joylashuvdagi sensorlarning normallashtirilgan maydon farqlaridan foydalanadi. Doiraviy modeldagi asosiy misol:

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

va:

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

koʻrinishidadir.

MATLAB da magnit maydon bilan kabel siljishi orasidagi bogʻlanish oldindan modellashtiriladi, oʻlchangan normallashtirilgan farqlardan \(d\) va \(\theta\) baholanadi va topilgan joylashuv sensorlarning tok hisobiga qayta qoʻllanadi.

Haqiqiy yarim doira tuzilishida sensorlar toʻliq qarama-qarshi doira elementlari boʻlmagani uchun tadqiqot vaznli yigʻindidan foydalanadi:

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

va:

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

deb ta’riflangan.

Bu yerdagi muhim qayta ishlab boʻlish cheklovi shundaki, \(j_i\) va \(k_i\) vaznlari “sensor ishlash koʻrsatkichiga koʻra” belgilangani aytiladi, biroq maqolada haqiqiy sonli vaznlar berilmagan.

Qoʻshni kabel xalaqiti qanday modellashtiriladi?

Maqsad oʻtkazgich toki \(I_0\), qoʻshni xalaqit beruvchi oʻtkazgich toki esa \(I_1\) boʻlsin. Har bir sensorda oʻlchanadigan umumiy maydon ikki oʻtkazgich maydonlarining vektor yigʻindisidir:

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

Tadqiqotning oʻziga xos yondashuvi ushbu ikki manbali murakkab taqsimotni bitta “ekvivalent virtual oʻtkazgich” bilan taxminan ifodalashdir. Virtual oʻtkazgichning joylashuvi \(P_{eq}=(x_{eq},y_{eq})\) sensor nuqtalaridagi ekvivalent maydon bilan haqiqiy umumiy maydon orasidagi farqni minimallashtiradigan tarzda qidiriladi:

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

Bu model jismonan ikkinchi kabelni yoʻq qilmaydi. Biroq sensorlar koʻrayotgan buzilgan fazoviy maydonni maqsad oʻtkazgich markazdan ma’lum miqdorda siljigandek talqin qilishga urinadi. Shunday qilib eksantriklik uchun ishlab chiqilgan tuzatish mantiqi xalaqit muammosiga ham qoʻllanishi mumkin.

Verianla Live: Jarayon koʻrinishi runtime paytida koʻrinadigan ilmiy jadvaldan yaratiladi; jadval ilmiy source-of-truth sifatida saqlanadi.

Xalaqit modeli qaysi sharoitlarda qiynaladi?

MATLAB R2024b yordamida beshta simulyatsiya holati oʻrganilgan. Natijalar xalaqit tok kattaligiga ham, masofaga ham, sensor massivining asosiy oʻtkazgichgacha boʻlgan masofasiga ham bogʻliq ekanini koʻrsatadi.

Verianla Live: Manba 2-jadval qiymatlari oʻzgartirilmasdan koʻrsatilgan.

Jadvaldagi eng aniq taqqoslashlardan biri Case 1 bilan Case 2 dir. Xalaqit/asosiy tok nisbati 0,1 va massiv–asosiy oʻtkazgich masofasi 3 cm oʻzgarmagan holda xalaqit manbasining 5 cm dan 2 cm gacha yaqinlashishi xatoni %4,18 dan %8,59 gacha oshiradi.

Case 1 bilan Case 4 taqqoslanganda masofalar oʻzgarmagan holda xalaqit nisbati 0,1 dan 0,4 gacha oshsa, xato %4,18 dan %14,77 gacha koʻtariladi. Case 2 bilan Case 5 da xuddi shu nisbat ortishi xatoni %8,59 dan %26,21 gacha olib chiqadi.

Bu natijalar bitta virtual manba yondashuvi zaif va oʻrtacha xalaqit maydonlarida samaraliroq ekanini, kuchli va yaqin xalaqitlarda esa haqiqiy koʻp manbali maydonning yuqori tartibli fazoviy oʻzgarishini bir xil aniqlikda ifodalay olmasligini koʻrsatadi.

Manba matnidagi Case 1–Case 2 ziddiyati

Tadqiqotning 2-jadvaldan keyingi bayoni Case 1 va Case 2 ni misol qilib, zaif xalaqitda xatolar “doimiy ravishda %5 dan past” ekanini aytadi. Biroq Case 2 ning e’lon qilingan xato qiymati %8,59 dir.

Xuddi shu matnda xalaqit manbasining yaqinlashish ta’siri Case 1 va Case 3 orqali izohlangan. Bu ikki holatda nafaqat xalaqit masofasi, balki massiv–asosiy tok masofasi ham oʻzgaradi va e’lon qilingan xato %4,18 dan %3,49 gacha kamayadi. Demak, manba bayoni bilan 2-jadval orasida ochiq nomuvofiqlik mavjud.

Haqiqiy tajriba qurilmasi qanday tashkil etilgan?

Laboratoriya tizimida 1000 A bera oladigan dasturlanadigan elektron yuk ishlatilgan. Asosiy qora 6 AWG kabel maqsad tokni tashigan, parallel qizil kabel esa elektromagnit xalaqitni hosil qilgan. STM32 asosidagi ishlab chiqish platasi Hall va TMR chiqishlarini yigʻgan, qayta ishlagan va natijani real vaqtda koʻrsatgan.

Har bir sensor kanali oʻlchashdan oldin nol ofseti va kuchaytirish koeffitsiyenti uchun asosiy kalibrlashdan oʻtkazilgan. Soʻng tok 10 A dan 210 A gacha 20 A qadamlar bilan oʻzgartirilgan.

Oʻtkazgich aynan markazda boʻlganda qaysi sensor yaxshiroq?

Bitta sensor texnologiyasi butun tok diapazonida mutlaq ustun emas.

Hall sensori 10–50 A da %96,69–98,49 aniqlik koʻrsatadi. Manba buni past tokdagi nisbatan past sezgirlik bilan bogʻlaydi. 130 A dan yuqorida esa ±10 Gs chiziqli maydon afzalligi tufayli aniqlik %99 dan yuqorida barqaror qoladi.

TMR sensori 30–170 A oraligʻida %99 dan yuqori aniqlikni ta’minlaydi. Biroq 170 A dan yuqorida aniqlik pasaya boshlaydi va 210 A da %96,36 ga tushadi. Tadqiqotchilar 210 A dagi magnit maydon TMR2905 ning chiziqli yuqori chegarasidan taxminan 2,8 marta oshib, sensorni chuqur toʻyinishga olib kelishini bildiradi.

Ikki guruh füzyoni bilan markazlashtirilgan ideal sharoitdagi oʻrtacha tizim aniqligi %99,05 deb xabar qilingan.

Eksantriklik kompensatsiyasi qanchalik muvaffaqiyatli?

Tajriba boʻlimidagi birinchi batafsil misol (+0,2 mm, +0,2 mm) kabel siljishidir. Nazariy model bu siljish kompensatsiyasiz taxminan %10 tizimli xato hosil qilishini bashorat qiladi.

Kompensatsiyadan soʻng tadqiqot:

12-shakl shuningdek (+0,6 mm, +0,6 mm) va (+1,0 mm, +1,0 mm) holatlarini koʻrsatadi va ofset kattalashgan sari aniqlik umuman pasayishini namoyon etadi.

Bu yerda manba ichidagi muhim farq shuki: qisqacha mazmun va xulosada eksantriklik uchun %97,07 berilgan boʻlsa-da, tajriba matnida %97,07 Hall oʻrtachasi boʻlib, birlashtirilgan tizim uchun %97,69 yozilgan.

Tashqi xalaqit ostida qaysi sensor chidamliroq?

Tajribalarda xalaqit kabelining toki 210 A deb berilgan va sensor massiviga nisbatan 5, 12 va 20 cm masofalar baholangan.

Verianla Live: Taqqoslash bir xil 10–210 A diapazonda e’lon qilingan Hall va TMR oʻrtacha qiymatlaridan foydalanadi.

TMR sensorining faqat nisbatan chiziqli 10–170 A sohasi olinsa, oʻrtacha aniqligi %98,00 deb berilgan.

Tadqiqotchilar xalaqit/asosiy tok nisbati \(k\) kichik boʻlganda model samaraliroq ekanini, kuchli xalaqit maydonlarida esa bitta ekvivalent manba yondashuvi tobora koʻproq qoldiq xato qoldirishini ta’kidlaydi. Manbaning turli boʻlimlaridagi chegara ifodalari aynan bir xil emas: nazariy muhokamada xato \(k>0,2\) atrofida muhimlashishi va maqsad ilovalarning koʻpchiligida \(k<0,3\) kutilishi aytiladi; tajriba boʻlimida esa bostirish ayniqsa \(k<0,2\) da kuchli ekani va \(k>0,5\) da ishlash koʻrsatkichi asta-sekin yomonlashishi yozilgan.

%94,31 xalaqit aniqligi qayerdan keladi?

Qisqacha mazmun va xulosa boʻlimi tashqi xalaqit ostidagi umumiy aniqlikni %94,31 deb beradi. Tajriba boʻlimida esa gibrid umumiy qiymat uchun bu son alohida qatorda tushuntirilmagan; Hall uchun %92,71 va TMR uchun %97,51 berilgan.

Sensor massivida toʻrtta Hall va ikkita TMR mavjud boʻlgani sababli faqat sensor soniga koʻra 4:2 vaznli oʻrtacha:

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

natijani aynan hosil qiladi. Bu matematik moslik e’tiborga loyiq. Shunga qaramay, manba füzyon vaznlari faqat sensor soniga emas, balki sensorlarning dastlabki kalibrlashdagi oʻrtacha xatolariga ham bogʻliqligini aytadi va haqiqiy \(w_H\), \(w_T\) koeffitsiyentlarini e’lon qilmaydi. Shu sabab %94,31 ning aniq hisoblash usulini manba matnidan toʻliq qayta tiklab boʻlmaydi.

Bu sensor haqiqatan avtomobil ichida tasdiqlanganmi?

Yoʻq. Eksperimental tekshiruv stol ustidagi laboratoriya qurilmasida bajarilgan. Tadqiqot elektr transport vositasi, yuqori kuchlanish kabel toʻplami va tez zaryadlash ilovalarini maqsad foydalanish sohalari sifatida koʻrsatsa-da, fizik tajriba:

bitta asosiy oʻtkazgich, bitta xalaqit beruvchi oʻtkazgich, nazorat qilinadigan laboratoriya muhiti va koʻpi bilan 210 A sinov toki bilan cheklangan.

Manba oʻz kirish qismida tez zaryadlash toklarining 200–500 A darajasiga chiqishi va ayrim yuqori quvvatli holatlarda 600 A dan oshishi mumkinligini aytadi. Bunga qaramay, ishlab chiqilgan prototipning eksperimental tekshiruvi 210 A da tugaydi. Shu sabab sensorning ancha yuqori tez zaryadlash toklaridagi ishlashi ushbu tadqiqotda tajribaviy koʻrsatilmagan.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan va qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosalar

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosa: Olti elementli yarim doira Hall–TMR sensor massivi laboratoriya sharoitida 10–210 A DC tok oʻlchashda yuqori aniqlikni ta’minlay oladi. Hall va TMR elementlari turli tok sohalarida bir-birini toʻldiradi. Normallashtirilgan maydon farqlariga asoslangan eksantriklik algoritmi kichik montaj siljishlarining ta’sirini kamaytiradi, bitta qoʻshni kabel uchun ishlab chiqilgan ekvivalent maydon modeli esa ayniqsa zaifroq xalaqit sharoitlarida oʻlchash xatosini kamaytirishi mumkin.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosa: Sensor barcha elektr transport vositasi muhitlarida %99 aniqlik beradi, deb koʻrsatilmagan; zich koʻp kabelli toʻplamlarda tasdiqlanmagan; yuqori harorat yoki keng harorat sikllari sinovdan oʻtkazilmagan; avtomobil tebranishi va uzoq muddatli sensor drifti oʻrganilmagan; 210 A dan yuqori fizik ishlash tasdiqlanmagan; TMR elementining yuqori maydon toʻyinishi bartaraf etilmagan; haqiqiy elektr transport vositasida yoʻl yoki yuqori kuchlanishli dala sinovi oʻtkazilmagan.

Tadqiqot usuli va topilmalari

Sensor apparat qismi

Markazlashtirilgan tajriba natijasi

Eksantriklik tajribalari

Tadqiqotning 12-shaklida uchta siljish darajasi koʻrsatilgan:

(+0,2 mm, +0,2 mm) holati uchun manba kompensatsiyasiz taxminan %10 nazariy xato kutilishini bildiradi. Kompensatsiyadan keyingi tajriba matnida birlashtirilgan tizim aniqligi %97,69 dir.

Tashqi xalaqit tajribalari

Sensor füzyoni

Eksantriklik kompensatsiyasidan soʻng Hall va TMR guruhlarining alohida tok baholari:

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

koʻrinishidagi doimiy vaznli yigʻindi bilan birlashtiriladi.

Manba \(w_H\) va \(w_T\) koeffitsiyentlari sensor soni hamda dastlabki kalibrlashdagi xarakterli oʻrtacha xatolarga koʻra oldindan belgilanishini aytadi. Biroq koeffitsiyentlarning haqiqiy sonli qiymatlari berilmagan. Shu sabab füzyon algoritmini e’lon qilingan natijalardan aynan qayta ishlab boʻlmaydi.

Eksperimental noaniqlik va takrorlanish chegarasi

Tadqiqot kanallar nol ofseti va kuchaytirish koeffitsiyenti uchun kalibrlanganini tushuntiradi, biroq asosiy tajriba natijalarida mustaqil takrorlar soni, standart ogʻish, xato chiziqlari, ishonch oraligʻi yoki umumiy oʻlchash noaniqligi xabar qilinmagan. Grafiklarda berilgan “measurement accuracy” qiymati alohida formula bilan qanday hisoblangani ham usul boʻlimida aniq tenglama sifatida ta’riflanmagan.

Shunday qilib, %99,05, %97,69 yoki %94,31 kabi qiymatlar manba tadqiqotda e’lon qilingan ishlash koʻrsatkichlaridir; ushbu Verianla matni ularga manbada mavjud boʻlmagan statistik ishonch darajasini qoʻshmaydi.

Ilmiy jihatdan eng muhim muhandislik natijasi

Tadqiqotning asosiy hissasi bitta yuqori aniqlik foizidan kengroqdir. Tadqiqot bitta sensorda uch darajani birlashtiradi: ochiq mexanik geometriya bilan kabelni oson joylashtirish; Hall va TMR ning turli fizik afzalliklaridan foydalanuvchi geterogen sensor massivi; kabel holati va qoʻshni oʻtkazgich xalaqitini fazoviy magnit maydon naqshidan chiqarishga urinuvchi matematik kompensatsiya.

Biroq natijalar sensor haqiqiy avtomobil ichidagi mahsulot darajasiga yetganini koʻrsatmaydi. Ayniqsa yuqori tokda TMR toʻyinishi, kuchli yaqin xalaqitda ekvivalent model xatosi va koʻp kabelli toʻplamlar hali sinovdan oʻtkazilmagani keyingi rivojlantirish bosqichlarining asosiy cheklovlaridir.

Manba va usul eslatmasi

Asarning toʻliq asl nomi: Design and Optimization of a Non-Contact Current Sensor for EVs Based on a Hybrid Semi-Circular Array of Hall-Effect and TMR Elements

Mualliflar va asl tartibi: Xiaopeng Yuan; Haoyu Wang; Lei Zhang.

Mas’ul muallif: Lei Zhang.

Teng hissa/teng birinchi muallif: Manbada teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti mavjud emas.

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

Jurnal: Vehicles.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Jild / son / maqola: 8 / 2 / 27.

DOI: 10.3390/vehicles8020027.

Nashr jarayoni: 21 Noyabr 2025 da qabul qilingan, 10 Yanvar 2026 da qayta koʻrib chiqilgan, 18 Yanvar 2026 da qabul qilingan va 1 Fevral 2026 da nashr etilgan.

Manba turi va ekspertiza holati: Ekspertizadan oʻtgan tadqiqot maqolasidir. Matematik magnit maydon modellashtirish, MATLAB simulyatsiyasi va fizik laboratoriya tok oʻlchash tajribalarini birgalikda oʻz ichiga oladi.

Rasmiy havola:https://doi.org/10.3390/vehicles8020027

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY) ochiq kirish litsenziyasi.

Moliyalashtirish: Tadqiqot Hunan Province Natural Science Foundation 2022JJ30759; NSFC 62004224; va Central South University State Key Laboratory of High-Performance Complex Manufacturing ZZYJKT2019-13 tomonidan qoʻllab-quvvatlangan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Manba ma’lumotlar maqola ichida mavjud ekanini bildiradi.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptuallashtirish, usul, dasturiy ta’minot, tekshirish, formal tahlil, tadqiqot, resurslar, ma’lumotlarni tartibga solish, dastlabki qoralama, vizualizatsiya, maslahat va loyiha boshqaruvi Xiaopeng Yuan tomonidan; koʻrib chiqish va tahrirlash Haoyu Wang va Lei Zhang tomonidan; moliyalashtirishni jalb qilish Lei Zhang tomonidan bajarilgan.

Eksperimental tok diapazoni eslatmasi: Qisqacha mazmun va xulosa 0–210 A oʻlchash diapazoni ifodasidan foydalanadi; usul boʻlimidagi haqiqiy sinov protokoli 10 A dan 210 A gacha 20 A qadamlar bilan bajarilgan. Shu sabab 0 A normal tok oʻlchash nuqtasi sifatida eksperimental skanerlashning qismi emas.

Eksantriklik aniqligi eslatmasi: Qisqacha mazmun va xulosada %97,07 eksantriklik aniqligi xabar qilingan boʻlsa, 4.2.2-boʻlimda %97,07 Hall sensor guruhining toʻliq diapazon oʻrtachasi, %99,48 TMR ning mos diapazon natijasi va %97,69 birlashtirilgan tizim aniqligi sifatida berilgan. Qiymatlar bitta metrikaga birlashtirilmagan.

Tashqi xalaqit aniqligi eslatmasi: Qisqacha mazmun va xulosada %94,31 umumiy xalaqit aniqligi berilgan boʻlsa, 4.2.3-boʻlim Hall uchun %92,71 va TMR uchun %97,51 toʻliq diapazon oʻrtachasini beradi. Toʻrtta Hall va ikkita TMR sensori boʻyicha 4:2 oddiy vaznli oʻrtacha %94,31 ni hosil qiladi; biroq manba haqiqiy füzyon koeffitsiyentlarini e’lon qilmagani sabab bu qiymat manbada ochiq hisoblash qadami sifatida tasdiqlanmaydi.

2-jadval nomuvofiqligi: Manba matni Case 1 va Case 2 xatolari %5 dan pastligini aytadi; e’lon qilingan 2-jadvalda Case 2 xatosi %8,59 dir. Xuddi shu boʻlimda xalaqit masofasining ta’siri Case 1–Case 3 taqqoslash orqali tushuntiriladi, biroq bu ikki holatda ikkinchi geometrik parametr ham oʻzgaradi va xato %4,18 dan %3,49 gacha tushadi.

Eksantriklik modelining qayta ishlab boʻlish chegarasi: Yarim doira modelidagi j_i va k_i vaznlari manbada sonli ravishda berilmagan.

Sensor füzyonining qayta ishlab boʻlish chegarasi: Hall va TMR tok baholarini birlashtiruvchi w_H va w_T koeffitsiyentlarini belgilash mantiqi tushuntirilgan, biroq haqiqiy koeffitsiyent qiymatlari xabar qilinmagan.

TMR toʻyinishi chegarasi: TMR2905 ning ±5 Gs chiziqli maydoni sabab 210 A da sensorning chiziqli yuqori chegarasidan taxminan 2,8 marta katta maydon hosil boʻlishi va TMR aniqligi %96,36 gacha tushishi manba tomonidan bildirilgan. Shu sabab TMR ning yuqori sezgirligini butun yuqori tok sohasiga cheksiz umumlashtirib boʻlmaydi.

Xalaqit modeli chegarasi: Bitta ekvivalent virtual manba modeli kuchli yoki juda yaqin xalaqitlarda yuqori tartibli fazoviy maydon oʻzgarishini toʻliq ifodalay olmaydi. MATLAB simulyatsiyasidagi eng ogʻir Case 5 sharoitida xato %26,21 gacha chiqqan.

Haqiqiy avtomobil chegarasi: Tadqiqot elektr transport vositasida yoʻl sinovi yoki haqiqiy yuqori kuchlanish kabel toʻplami sinovi emas. Fizik tajriba nazorat qilinadigan laboratoriya qurilmasida bajarilgan.

Koʻp kabel chegarasi: Tashqi xalaqit tekshiruvi faqat bitta qoʻshni tok manbasi bilan bajarilgan. Manba haqiqiy avtomobil kabel toʻplamlarida uchraydigan koʻplab yaqin oʻtkazgichlarni keyingi tadqiqotlarda oʻrganish kerakligini aniq bildiradi.

Atrof-muhit tekshiruvi chegarasi: Tadqiqotda keng harorat skaneri, avtomobil tebranishi, uzoq muddatli drift, qarish yoki haqiqiy avtomobil elektromagnit muhitiga doir alohida tajriba natijalari xabar qilinmagan.

Statistik chegara: Asosiy ishlash grafiklarida mustaqil tajriba takrorlari, standart ogʻishlar, xato chiziqlari yoki ishonch oraliqlari koʻrsatilmagan. Shu sabab e’lon qilingan aniqlik foizlariga manbada mavjud boʻlmagan statistik aniqlik darajasi qoʻshilmasligi kerak.

Ushbu Verianla izohidagi sensor fizikasi, algoritmlar, tajriba parametrlari, sonli topilmalar va manba ichidagi nomuvofiqliklar faqat koʻrib chiqilgan tadqiqotga asoslanadi. Tashqi tekshiruv faqat bibliografik identifikatsiya, DOI, nashr sanasi va jurnalning ekspertizadan oʻtgan nashr maqomini tekshirish maqsadida ishlatilgan.