隨著農(nóng)林巡田、測(cè)繪巡檢等工業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用不斷普及，無(wú)人機(jī)對(duì)動(dòng)力閉環(huán)控制、電流監(jiān)測(cè)、運(yùn)行可靠性的要求持續(xù)提升。飛行控制、動(dòng)力輸出與云臺(tái)姿態(tài)維持環(huán)節(jié)，普遍依靠無(wú)刷電機(jī)完成轉(zhuǎn)子換向與轉(zhuǎn)速反饋，而各類運(yùn)行信號(hào)的精準(zhǔn)采集，離不開霍爾傳感器的支撐。霍爾傳感器憑借高精度、強(qiáng)抗干擾的特性，正在成為工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中不可忽視的核心器件。

無(wú)人機(jī)野外作業(yè)環(huán)境十分嚴(yán)苛。以巡田無(wú)人機(jī)為例，設(shè)備需要長(zhǎng)期在露天農(nóng)田執(zhí)行任務(wù)，既要面對(duì)正午高溫、晝夜溫差帶來(lái)的寬溫域變化，還要承受飛行帶來(lái)的高頻機(jī)體振動(dòng)；田間鐵塔、農(nóng)機(jī)金屬構(gòu)件、線纜會(huì)帶來(lái)較強(qiáng)電磁干擾，同時(shí)農(nóng)藥水霧、揚(yáng)塵也會(huì)對(duì)機(jī)載電氣單元形成考驗(yàn)。普通開環(huán)霍爾容易受外界磁場(chǎng)、溫度漂移影響，出現(xiàn)采樣偏差，進(jìn)而造成電機(jī)轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)、電流監(jiān)測(cè)失真，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響姿態(tài)穩(wěn)定，增大炸機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。這就對(duì)電流檢測(cè)器件的測(cè)量精度、抗干擾能力、溫漂控制、體積功耗提出了嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

霍爾傳感器基于霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)被測(cè)電流穿過(guò)磁芯或?qū)w時(shí)，會(huì)在霍爾元件上產(chǎn)生與電流大小成比例的霍爾電壓。內(nèi)部通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化并轉(zhuǎn)換為電壓輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)的非接觸式測(cè)量。

在無(wú)人機(jī)應(yīng)用中，霍爾可用于母線電流檢測(cè)、無(wú)刷電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、載荷用電監(jiān)控等場(chǎng)景，能夠?qū)崟r(shí)反饋電池放電、電機(jī)負(fù)載、藥泵或播撒機(jī)構(gòu)工作電流，為飛控系統(tǒng)提供電流數(shù)據(jù)支撐。

不過(guò)，霍爾也更容易受到外界雜散磁場(chǎng)、溫度漂移和機(jī)械振動(dòng)影響，在強(qiáng)電磁干擾、寬溫域變化、高頻振動(dòng)的無(wú)人機(jī)野外作業(yè)環(huán)境中，需要配合屏蔽結(jié)構(gòu)、溫度補(bǔ)償算法和抗干擾設(shè)計(jì)，才能保證采樣穩(wěn)定性。

對(duì)于追求小型化、低功耗和快速響應(yīng)的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)，開環(huán)霍爾仍是一種常見且具有成本優(yōu)勢(shì)的電流檢測(cè)方案；而對(duì)高精度、強(qiáng)抗干擾要求更高的場(chǎng)景，則需要在器件選型、布板設(shè)計(jì)和算法補(bǔ)償上進(jìn)行重點(diǎn)優(yōu)化。

無(wú)人機(jī)電力系統(tǒng)，為什么離不開電流監(jiān)測(cè)

一架多旋翼或垂起固定翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力鏈通常為：鋰電池組 → 電源分配板（PDB）→ 電子調(diào)速器（ESC）→ 無(wú)刷電機(jī)。這條鏈路存在四大風(fēng)險(xiǎn)：

電池過(guò)放 / 過(guò)流 → 電芯損傷甚至起火；

電調(diào)堵轉(zhuǎn)、相電流異常 → 電機(jī)燒毀、空中停車；

電機(jī)負(fù)載突變 → 飛控?zé)o法及時(shí)響應(yīng)，姿態(tài)失控；

充電過(guò)程失控 → 地面運(yùn)維安全事故。

電流作為電量（SOC）、負(fù)載、健康狀態(tài)最直接的 “體征信號(hào)"，精準(zhǔn)采集是電源管理（BMS）、過(guò)流保護(hù)、故障診斷的共同基礎(chǔ)。

為什么選霍爾傳感器，而不是分流器

傳統(tǒng)分流器串入主回路，存在插入壓降、發(fā)熱溫漂、無(wú)電氣隔離等問(wèn)題；而無(wú)人機(jī)電動(dòng)系統(tǒng)恰恰是高頻 PWM、動(dòng)態(tài)沖擊電流、直流大電流并存的復(fù)雜工況。霍爾電流傳感器基于霍爾效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)，具備分流器沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)：

表格

這正是霍爾方案在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域持續(xù)替代分流器的根本原因。

安科瑞 AHKC-BS 產(chǎn)品亮點(diǎn)

技術(shù)參數(shù)

表格

在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部，霍爾傳感器主要落地三大核心場(chǎng)景。 首先是動(dòng)力電調(diào)單元的母線電流監(jiān)測(cè)。工業(yè)無(wú)人機(jī)電池放電電流波動(dòng)大，起飛、機(jī)動(dòng)、陣風(fēng)擾動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。霍爾可以非接觸式實(shí)時(shí)采集母線工作電流，配合飛控系統(tǒng)完成整機(jī)功率統(tǒng)計(jì)，輔助測(cè)算剩余續(xù)航里程，實(shí)現(xiàn)過(guò)流、短路快速保護(hù)。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的巡田無(wú)人機(jī)，精準(zhǔn)的電流數(shù)據(jù)也能夠輔助評(píng)估鋰電池工作狀態(tài)，規(guī)避電池異常帶來(lái)的空中故障，保障田間作業(yè)安全。

其次是無(wú)刷電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)的飛控、動(dòng)力系統(tǒng)、云臺(tái)均大量采用無(wú)刷電機(jī)?；魻柌杉姍C(jī)工作電流，反饋電機(jī)實(shí)際負(fù)載狀態(tài)，為轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)提供可靠數(shù)據(jù)。遇到槳葉磕碰、作物秸稈纏繞引發(fā)的堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，傳感器可快速識(shí)別異常電流，反饋至飛控觸發(fā)保護(hù)邏輯，降低設(shè)備損壞概率，保障云臺(tái)防抖、姿態(tài)控制穩(wěn)定，讓航拍、多光譜巡檢成像畫面清晰穩(wěn)定。

再者是機(jī)載作業(yè)載荷的用電監(jiān)控。巡田無(wú)人機(jī)搭載藥泵、離心撒肥機(jī)構(gòu)等作業(yè)部件，噴灑、播撒機(jī)構(gòu)啟停會(huì)帶來(lái)瞬時(shí)電流變化。霍爾對(duì)作業(yè)負(fù)載電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可輔助判斷藥泵、撒盤是否正常工作，配合航線實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)播撒噴灑控制，減少農(nóng)資浪費(fèi)，提升農(nóng)林作業(yè)效率。

工業(yè)無(wú)人機(jī)追求輕量化設(shè)計(jì)，機(jī)載空間緊湊。霍爾傳感器經(jīng)過(guò)小型化結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在保留高精度優(yōu)勢(shì)的前提下，做到小型化、低功耗，能夠適配電調(diào)板卡緊湊的布板空間，無(wú)需復(fù)雜額外調(diào)理電路，降低整機(jī)開發(fā)難度，方便無(wú)人機(jī)廠商集成落地。

面對(duì)無(wú)人機(jī)行業(yè)的技術(shù)痛點(diǎn)，安科瑞電氣股份有限公司深耕霍爾傳感技術(shù)，針對(duì)無(wú)人機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、機(jī)載電調(diào)應(yīng)用場(chǎng)景，積累了豐富的器件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，面向無(wú)人機(jī)及無(wú)刷電機(jī)制造企業(yè)，提供適配機(jī)載工況的霍爾傳感器選型方案，助力提升整機(jī)電流檢測(cè)精度與設(shè)備野外運(yùn)行可靠性。

未來(lái)，隨著農(nóng)林巡田、電力巡檢、測(cè)繪等工業(yè)無(wú)人機(jī)持續(xù)迭代升級(jí)，動(dòng)力安全、載荷可靠性要求會(huì)進(jìn)一步提高，霍爾傳感器作為電流感知的關(guān)鍵器件，將在無(wú)人機(jī)安全控制系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的價(jià)值。