Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang application

Nilalaman:

  • pagpapakilala
  • Mga Sensor ng Magnetic
  • Mga Sensor ng Epekto ng Hall
  • Ano ang boltahe ng Hall (VH)?
  • Hall Coefficient (RH)
  • Pagtatayo ng Mga Sensor ng Epekto ng Hall
  • Simbolo ng Hall Effect Sensor
  • Paggawa ng Prinsipyo ng mga sensor ng Hall Effect
  • Eksperimento sa Hall Effect
  • Analog at Digital Hall Effect Sensor
  • Uri ng Sensors ng Epekto ng Hall
  • Mga application ng Hall Effect Sensors

Ano ang magnetic sensor?

Mga Sensor ng Magnetic

Ang mga magnetikong sensor ay mga aparato na kung saan ay maaaring makita at pag-aralan ang mga magnetic field na nilikha ng gayuma o kasalukuyang. Maaari silang magamit para sa iba't ibang mga uri ng mga application tulad ng pag-unawa ng pagbabago sa posisyon at anggulo ng isang magnetic field, upang maunawaan ang pagbabago sa lakas o direksyon ng inilapat na magnetic field, atbp.

Mayroong iba't ibang mga uri ng mga magnetic sensor tulad ng sensor ng Hall Effect (switch ng Hall, linear Hall sensor, atbp.) Na ginagamit para sa pagtuklas ng isang pagbabago sa lakas ng magnetic field, ginamit ang Magneto Resistive sensor para sa pagtuklas ng isang direksyon sa direksyon ng magnetic field , mga sensor ng anggulo na ginamit para sa pagtuklas ng isang pagbabago sa anggulo ng isang magnetikong patlang, mga sensor ng 3D Hall at pati na rin mga sensor ng bilis ng pang-magnet. Ang mga sensor ng Hall Effect ay ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga application tulad ng sensor ng kalapitan, posisyon at pagsukat ng bilis atbp. Ginagamit pa sila sa computer printer, silindro ng niyumatik, mga keyboard ng computer atbp.

Ang mga magnetikong sensor ay karaniwang isang solid-state na aparato na kung saan ay mataas ang demand ngayon sa isang araw dahil sa mataas na katumpakan at kawastuhan nito, makipag-ugnay sa mas kaunting operasyon, medyo mababa ang gastos sa pagpapanatili, compact na disenyo, atbp Ngayon ay isang araw na walang galang na mga magnetic sensor na nakatuon para sa iba't ibang mga uri ng magagamit ang mga pang-industriya na aplikasyon halimbawa, ang mga selyadong aparato ng Hall Effect ay water-proof at ginawa sa isang paraan upang mapigilan din ang anumang panginginig ng boses.

Ang mga magnetikong sensor ay malawakan na ginagamit sa mga awtomatikong system lalo na para sa pag-aaral ng posisyon ng mga upuan ng kotse, mga sinturon ng upuan at para sa pagkontrol sa air-bag system at para rin sa pagtuklas ng bilis ng pag-ikot ng gulong para sa anti-lock braking system (ABS).

Mga Sensor ng Epekto ng Hall

Ang mga sensor ng Hall Effect ay mga magnetic sensor na ang output ay nakasalalay sa magnetikong patlang o density ng magnetic flux sa paligid ng magnetic sensor.

  • Ang salitang "Hall" ay nagmula Dr Edwin Hall, na unang natuklasan ang Hall Effect na ito.
  • Kung mayroong isang panlabas na magnetic field na patayo sa bagay kung saan dumadaan ang kasalukuyang, isang puwersang electromotive ay bubuo sa direksyon na patayo sa magnetic field at sa kasalukuyang.
Sensor ng Hall Effect
Sensor ng Hall Effect aparato 1880

Ano ang boltahe ng Hall (VH)?

Kung ang isang panlabas na magnetikong patlang ay inilapat sa magnetic sensor, maisasaaktibo ito. Ang boltahe ng output ng sensor ng Hall Effect ay katimbang sa lakas ng inilalapat na magnetic field na dumadaan. Matapos ang isang partikular na threshold ng magnetic flux density ay lumagpas sa panlabas na larangan, nabuo ang isang boltahe ng output, na karaniwang kilala bilang Boltahe ng hall (VH).

Hall Coefficient (RH)

Ang dami ng potensyal na pagkakaiba bawat yunit ng kapal ng metal na guhit sa Hall Effect na ibinahagi ng produkto ng magnetikong kasidhian at ng paayon na kasalukuyang density.

Ang mga yunit ng koepisyent ng Hall na RH ay sa pangkalahatang naisatid bilang m3/ C, o Ω · cm / G.

Pagtatayo ng Mga Sensor ng Epekto ng Hall:

Disenyo ng Sensor ng Hall

Ang mga sensor ng Hall Effect sa pangkalahatan ay binubuo ng isang hugis-parihaba na piraso ng semiconductor tulad ng indium antimonite (InSb) o gallium arsenide (GaAs) na kilala bilang isang Hall probe na nakakabit sa isang aluminyo plate at buong takip sa loob ng probe head. Ang isang hawakan ng probe na binubuo ng isang di-magnetikong materyal ay konektado sa ulo ng pagsisiyasat na ang eroplano ng hugis-parihaba na plato ng semiconductor ay patayo sa hawakan ng probe.

Kapag ang aparato ay naaktibo, isang tuluy-tuloy na daloy ng kasalukuyang nangyayari sa pamamagitan ng semiconductor. Kung ang mga panlabas na magnetic field ng patlang ay nasa tamang mga anggulo sa ulo ng pagsisiyasat na ang mga nai-file na linya ay dumadaan sa mga tamang anggulo sa pamamagitan ng sensor ng pagsisiyasat, nagmula ang isang boltahe na kilala bilang boltahe na "Hall effect" at ang aparato ay nagbibigay ng isang pagbasa ng density ng magnetic flux (B) ng panlabas na larangan.

Simbolo ng Hall Effect Sensor:

Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang application
Simbolo ng sensor ng Hall Effect, Credit ng Larawan - Grahamatwp at Ingles WikipediaSimbolo ng Karaniwang Hall SensorCC BY-SA 3.0

Ano ang Hall Effect Transducer?

Paggawa ng Prinsipyo ng mga sensor ng Hall Effect

  • Pangunahing gumagana ang sensor ng Hall Effect dahil sa epekto ng Lorentz Force (ito ang puwersang naranasan ng isang sisingilin na maliit na butil dahil sa isang electric field o isang magnetic field, ibig sabihin, isang electromagnetic field lamang).
  • Sa pagkakaroon ng isang umiiral na panlabas na magnetikong larangan ng sapat na lakas, ang mga electron sa slab na semiconductor ay nailihis patungo sa isang gilid ng slab, ie ang mga butas at ang mga electron ay lumilipat patungo sa magkabilang panig ng slab dahil sa puwersa ng Lorentz na kumikilos sa kanila.
  • Para dito, ang isang bahagi ng semiconductor ay negatibong sisingilin, at ang kabaligtaran ay magiging positibong sisingilin. Gumagawa ito ng gradient ng boltahe sa kabuuan ng dalawang kabaligtaran na gilid ng rektanggulo na slab dahil sa akumulasyon ng mga kabaligtaran na singil sa dalawang panig na ito. Ang boltahe na ito ay kilala bilang Hall boltahe (VH), at ang epekto ng pagbuo ng nasusukat na boltahe ng Hall na ito sa pamamagitan ng paggamit ng isang panlabas na magnetic field na kilala bilang Hall Effect.
  • Upang makabuo ng isang potensyal na pagkakaiba tulad ng isang nasusukat boltahe ay ginawa, ang panlabas na mga linya ng magnetic field ay dapat na nasa isang tamang anggulo sa eroplano kung saan ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng slab. Gayundin, isang tamang polarity ay dapat ibigay upang gumana ang mga sensor ng Hall Effect.
Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang application
Paggawa ng transducer ng epekto ng hall
  • Habang ang mga electron at butas ay lilipat sa bawat isa, isang potensyal na gradient ay nabuo, at ang paghihiwalay ay tumataas hanggang sa lakas dahil sa electric field na nagbabalanse ng puwersang ginawa ng magnetic field. Kapag ang parehong mga puwersa ay nagbalanse sa bawat isa, ang kasalukuyang ay hindi nagbabago, at ang boltahe ng Hall na napansin sa puntong ito at mula sa magnetic flux density (B) na ito ay nakalkula.                       
  • Kung ang output boltahe ay nakasalalay nang linear sa density ng magnetic flux, pagkatapos ay tinawag namin ito bilang mga sensor ng Hall Hall Effect, at kung may matalim na pagbaba ng output boltahe sa iba't ibang density ng magnetic flux, kung gayon ito ay tinawag bilang sensor ng threshold Hall Effect.
  • Narinig namin ang tungkol sa mga Inductive sensors na tumutugon sa isang pagbabago ng magnetic field dahil ito ay nag-uudyok ng isang kasalukuyang sa isang coil ng wire at samakatuwid ay bumubuo ng isang boltahe sa output nito. Samakatuwid ang mga inductive sensor ay makakakita lamang ng mga static (hindi nagbabago) na mga magnetic field samantalang ang mga sensor ng Hall Effect ay maaaring makakita ng parehong nagbabago at hindi nagbabago na magnetic field.
  • Ang sensor ng Hall Effect ay maaaring magbigay ng impormasyon hinggil sa uri ng magnetic poste na ginamit upang makabuo ng boltahe at pati na rin ang laki ng panlabas na magnetic flux density (B). Gamit ang isang pangkat ng mga sensor, mahahanap namin ang kinalalagyan na posisyon ng panlabas na magnet na ginamit.
  • Ang boltahe ng output ng sensor ng Hall Effect sa pangkalahatan ay may isang maliit na lakas, tulad ng ilang mga micro-volts kahit na ang isang malakas na panlabas na magnetic field ay inilapat sa buong sensor. Samakatuwid, ang karamihan sa magagamit na mga sensor ng Hall Effect ng sensor ay itinayo gamit ang isang built-in na DC amplifier at boltahe na mga regulator upang mapabuti ang pagkasensitibo at laki ng boltahe ng output.

Eksperimento sa Epekto ng Hall

Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang application
Close loop Hall epekto kasalukuyang sensor
Image credit: DracheschreckSarado loop hall epekto kasalukuyang sensorCC BY-SA 3.0

Analog at Digital Hall Effect Sensor

Ang output ng Hall Effect Sensor ay maaaring maging linear (analog) o digital. Ang output ng linear Hall Effect sensor ay direktang katimbang sa panlabas na magnetic field, ibig sabihin, ang magnetic flux density na dumadaan sa sensor at ang output ay kinuha mula sa output ng kaugalian na OP-AMP. Ang mga sensor ng Hall Effect Linear (analog) ay may tuluy-tuloy na output ng boltahe na nagbabago ayon sa lakas ng panlabas na mga magnetic field na pagbabago.

Formula ng Hall effects Sensor:

Ang output ng linear sensor ng Hall Effect ay maaaring ipahayag bilang:

Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang application

Saan,

  • VH ay ang Boltahe ng Hall
  • RH ay ang Hall Effect na co-episyente
  • Ako ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng sensor (semiconductor slab)
  • t ang kapal ng sensor
  • Ang B ay ang panlabas na density ng magnetic flux

Sa kaso ng output ng Hall Effect digital sensor ay kinuha mula sa output ng OPAMP, na kung saan ay konektado sa isang Schmitt-trigger na may built-in na hysteresis na binabawasan ang mga oscillation sa output voltage. Sa kasong ito, lamang kapag ang panlabas na lakas ng patlang ay mas mataas kaysa sa isang tukoy na halaga sa aparato, ang aparato ay lilipat sa kondisyon na ON mula sa kondisyong OFF.

Uri ng Sensors ng Epekto ng Hall:

Nakasalalay sa uri ng panlabas na magnetikong poste na kinakailangan para gumana ang mga ito, ang mga sensor ng Hall Effect ay may dalawang uri.

  1. bipolar
  2. Unipolar

Ang dalawa sa pinakakaraniwang mga pagsasaayos ng sensing sa isang sensor ng Hall Effect na gumagamit ng isang solong magnet ay ang Head-on Detection at Sideways Detection. Sa patagilid na pagtuklas, kinakailangan upang ilipat ang pang-akit sa isang patagilaw na paggalaw sa harap ng mukha ng elemento ng Hall Effect. Habang nasa head-on detection ang magnet ay gumagalaw patungo at malayo sa elemento ng hall sa isang paraan na patayo sa eroplano ng elemento.

Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang application
Hall effect sensor ginamit sa engine fan
Credit ng Larawan?? Ñ ?? киClutch na may sensor ng Hall EffectCC BY 2.0

Mga application ng Hall Effect Sensors:

  • Posisyon sensor: Kapag nagpapatakbo sa on / off mode, ie pagkakaroon ng isang digital output, ang pagtuklas ng paglitaw ng mga magnetikong materyales ay isa sa mga mahahalagang aplikasyon sa industriya ng mga sensor ng Hall Effect.
  • Mga DC transformer: Ginagamit ang sensor ng Hall Effect upang sukatin ang DC magnetic flux, at bilang isang resulta, maaaring kalkulahin ang kasalukuyang DC.
  • Lumipat sa keyboard: Para sa ilang mga keyboard ng computer ay ginagamit ang mga switch ng Hall Effect. Ngunit dahil sa medyo mataas na gastos, limitado ito sa larangan ng aerospace at militar para sa kanilang mataas na pagiging maaasahan.
  • Tagapahiwatig ng antas ng gasolina: Nararamdaman ng sensor ng Hall Effect ang posisyon ng isang lumulutang na elemento gamit ang sensing ng posisyon at nagtatrabaho bilang tagapagpahiwatig ng antas ng fuel automotive.
  • Electric treadmill: Ginagamit ang mga sensor ng hall dito para sa mga speed sensor at para din sa paghinto ng pang-emergency dahil sa anumang aksidenteng pagbagsak. Ang baywang ng gumagamit sa treadmill ay nakakabit sa isang pull cord na kung saan ay naka-attach sa isang magnet. Kung hindi sinasadyang bumagsak ang gumagamit, naghiwalay ang magnet, at mayroong isang pagkagambala sa supply ng kuryente na humihinto sa makina.

Para sa higit pang artikulong nauugnay sa Elektronika pindutin dito

Tungkol kay Amrit Shaw

Mga Sensor ng Epekto ng Hall | Ito ay mga uri | 5 mahahalagang applicationKumonekta sa aming dating may-akda: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X