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

No parece haber sensores de corriente de efecto hall disponibles para pequeñas corrientes, digamos del orden de 500 mA. Supongo que esto se debe a alguna limitación técnica o física. ¿Qué es?

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

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

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

Las corrientes bajas se pueden medir con el MLX91206 aumentando el campo magnético a través de una bobina alrededor del sensor. La sensibilidad (voltaje de salida vs. corriente en la bobina) de la medición dependerá del tamaño de la bobina y del número de vueltas. Se puede obtener una sensibilidad adicional y una mayor inmunidad a los campos externos agregando un escudo alrededor de la bobina. La bobina proporciona un aislamiento dieléctrico muy alto, lo que la convierte en una solución adecuada para fuentes de alimentación de alto voltaje con corrientes relativamente bajas. La salida se debe escalar para obtener el voltaje máximo para medir la corriente más alta a fin de obtener la mejor precisión y resolución.

En la práctica, siempre que el diseño pueda tolerar una inductancia en la ruta de corriente, el MLX91206 funciona lo suficientemente bien hasta una corriente de 100 mA para una salida a escala completa. Al medir la corriente del riel de suministro, esto se puede aprovechar para obtener una ventaja adicional mediante el uso de la inductancia para la supresión de ondulación, "gratis".

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

No soy un experto, pero aquí está mi mejor suposición. Primero, desde Wikipedia , la salida de voltaje de un sensor de efecto Hall es:

Donde es la corriente suministrada a la placa de detección, es el campo magnético que está detectando, es el grosor de la placa, es la carga elemental es la densidad portadora de carga de los electrones portadores.B t e $I$$B$$t$$e$$n$

El campo magnético que está detectando está siendo generado por la corriente que desea medir. El campo es generado por:

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

Hay dos cosas con las que podemos meternos en este punto para obtener un voltaje por encima del nivel de ruido. Podemos aumentar la corriente de suministro o podemos disminuir el grosor de la placa de detección. Claramente, existen límites prácticos para aumentar la limitación actual y dura para disminuir el grosor de la placa. Las dos opciones también se oponen entre sí, al disminuir el grosor aumenta la resistencia que generará más calor para 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 con cero casi absoluto, pero no puedo encontrar evidencia de eso en este momento.