¿Cómo funciona este sensor de corriente (con solo medio núcleo magnético)?

"Cerrar el bucle magnético" mejora la sensibilidad del medidor, pero no necesariamente su precisión.

La intensidad del campo magnético alrededor de un cable es proporcional a la corriente que circula por él. Sin embargo, al aire libre, este campo es demasiado débil para medirlo con un medidor convencional. Un bucle de material magnético de alta permeabilidad, como el acero al silicio, atrae el campo hacia sí mismo y hace que la señal sea hasta 10.000 veces más fuerte. Luego, esto se puede transformar a un voltaje más alto para medirlo con un medidor. Pero el núcleo magnético también sufre de histéresis, corrientes de Foucault y saturación, todo lo cual puede reducir la precisión de la medición.

Alternativamente, el campo podría medirse directamente utilizando un sensor de efecto Hall. Con buenos amplificadores y compensación de temperatura, un sensor de efecto Hall puede medir con precisión campos magnéticos mucho más débiles que un medidor de bobina móvil. Sin usar un núcleo, el campo magnético variará más dependiendo de la orientación y la distancia del cable. Pero si el sensor se puede colocar con precisión, entonces no hay ninguna razón por la que no pueda ser tan preciso como una pinza amperimétrica.

Los dispositivos como el MLX91208 tienen una pequeña cantidad de material magnético incrustado para concentrar el campo, tanto para aumentar la sensibilidad como para reducir la necesidad de un posicionamiento preciso. Dado que no 'cierran completamente el bucle magnético', la ganancia es menor que la de un núcleo con abrazadera, pero el gran espacio de aire puede mejorar la precisión.

Los 'pequeños pines enchapados' en el Wi-Beee pueden tener sensores Hall integrados con material magnético a su alrededor que realiza una función similar a los concentradores en el MLX91208. El Wi-Beee se coloca con precisión sobre el bloque de terminales muy cerca de los cables, por lo que debería poder obtener una buena sensibilidad y precisión.

No importa si el núcleo está cerrado o no, en teoría, ni siquiera necesitas un núcleo de hierro.

Pero un núcleo agrupa y contiene casi todo el campo magnético del conductor. Esto no solo protege el campo de las influencias externas hasta cierto punto, sino que también dirige todo el campo a través del devanado secundario.

Ahora echa un vistazo al campo de un imán de herradura. Contiene (casi) todo el flujo a su vez. Entonces, si se coloca un conductor en el interior de la rendija de un núcleo en forma de herradura, el campo magnético se vería igual.

Compara esto con tu dispositivo. Parece que consta de cuatro núcleos en forma de herradura apilados en dos filas, la fila inferior para el primero y el tercero, la fila superior para el segundo y el cuarto conductor.

Otro beneficio de los materiales ferromagnéticos es la alta amplificación del campo magnético por ese factor de$\mu_r$. Por lo general, del orden de 1, el valor es del orden de 10 000-50 000 (y más) para esos materiales. Al usar un núcleo abierto, este efecto se reduce un poco. La ley de Ampere dice:

$I=\oint H\,ds=\oint \mu_0\mu_r B\,ds$

O en palabras: el campo auxiliar sumado a lo largo de un camino cerrado da la corriente a través de la superficie encerrada por este camino. Si el camino pasa solo el 75% a través del hierro y el resto a través del aire, el campo medido dentro del hierro también es solo el 75% del de un núcleo cerrado (menos algunas pérdidas). Eso no es tan dramático.

Por supuesto, el dispositivo debe calibrarse para dar lecturas correctas.

Por supuesto, es posible engañar al dispositivo. Supongo que colocar una barra de hierro en los dedos por detrás aumentaría mucho las lecturas, ya que esto reduce el espacio de aire y aumenta el campo integrado. Pero dado que la extensión del campo de un imán de herradura no es tan grande, el material ferromagnético colocado cerca, no directamente en los dedos, no debería influir mucho en las lecturas.

(Y, por supuesto, no importa si la corriente se mide con un devanado secundario o con un sensor de efecto Hall, que también se colocaría en un pequeño espacio en el núcleo de hierro).