Αισθητήρας Hall: αρχή λειτουργίας και εφαρμογές

Αισθητήρας Hall: αρχή λειτουργίας και εφαρμογές
Αισθητήρας Hall: αρχή λειτουργίας και εφαρμογές
Anonim

Το φαινόμενο Hall πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα E. G. Hall, ο οποίος το ανακάλυψε το 1879 ενώ εργαζόταν με λεπτές χρυσές πλάκες. Το αποτέλεσμα είναι η εμφάνιση μιας τάσης όταν μια αγώγιμη πλάκα τοποθετείται σε ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτή η τάση ονομάζεται τάση Hall. Η βιομηχανική εφαρμογή αυτού του φαινομένου έγινε δυνατή μόλις 75 χρόνια μετά την ανακάλυψη, όταν άρχισαν να παράγονται φιλμ ημιαγωγών με ορισμένες ιδιότητες. Έτσι εμφανίστηκε ο αισθητήρας Hall, η αρχή λειτουργίας του οποίου βασίζεται στο ομώνυμο εφέ. Αυτός ο αισθητήρας είναι μια συσκευή για τη μέτρηση της ισχύος του μαγνητικού πεδίου. Στη βάση του δημιουργούνται επίσης πολλές άλλες συσκευές: αισθητήρες γωνιακής και γραμμικής μετατόπισης, μαγνητικού πεδίου, ρεύματος, ροής κ.λπ. Ο αισθητήρας Hall έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα, χάρη στα οποία έχει γίνει ευρέως διαδεδομένος. Πρώτον, η ενεργοποίηση χωρίς επαφή εξαλείφει τη μηχανική φθορά. Δεύτερον, είναι εύκολο στη χρήση με αρκετά χαμηλό κόστος. Τρίτον, η συσκευή έχει μικρό μέγεθος. Τέταρτον, μια αλλαγή στη συχνότητα απόκρισης δεν οδηγεί σε μετατόπιση της ίδιας της στιγμής της μέτρησης. Πέμπτον, το ηλεκτρικό σήμα του αισθητήρα δεν έχει χαρακτήρα ριπής και όταν ενεργοποιείται αμέσωςαποκτά σταθερή αξία. Τα άλλα πλεονεκτήματά του είναι: μετάδοση σήματος χωρίς παραμόρφωση, φύση της ίδιας της μετάδοσης σήματος χωρίς επαφή, πρακτικά απεριόριστη διάρκεια ζωής, μεγάλο εύρος συχνοτήτων κ.λπ. Ωστόσο, έχει και τα μειονεκτήματά του, τα κυριότερα από τα οποία είναι η ευαισθησία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές στο κύκλωμα ισχύος και οι αλλαγές θερμοκρασίας.

Αισθητήρας Hall
Αισθητήρας Hall

Η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα Hall. Ο αισθητήρας Hall είναι μια δομή οπής με σχισμή με ημιαγωγό στη μία πλευρά και μόνιμο μαγνήτη στην άλλη. Όταν ένα ρεύμα ρέει σε ένα μαγνητικό πεδίο, μια δύναμη δρα στα ηλεκτρόνια, το διάνυσμα της οποίας είναι κάθετο τόσο στο ρεύμα όσο και στο πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται μια διαφορά δυναμικού στα πλαϊνά της πλάκας. Στο κενό του αισθητήρα υπάρχει μια οθόνη μέσω της οποίας κλείνουν οι γραμμές δύναμης. Αποτρέπει το σχηματισμό διαφοράς δυναμικού στην πλάκα. Εάν δεν υπάρχει οθόνη στο κενό, τότε υπό τη δράση ενός μαγνητικού πεδίου, μια διαφορά δυναμικού θα αφαιρεθεί από την πλάκα ημιαγωγών. Όταν η οθόνη (λεπίδα ρότορα) περάσει μέσα από το κενό, η επαγωγή στο ολοκληρωμένο κύκλωμα θα είναι μηδενική και θα εμφανιστεί μια τάση στην έξοδο.

Αρχή λειτουργίας του αισθητήρα Hall
Αρχή λειτουργίας του αισθητήρα Hall

Ο αισθητήρας Hall και οι συσκευές που βασίζονται σε αυτόν χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροπορία, την αυτοκινητοβιομηχανία, τα όργανα οργάνων και πολλές άλλες βιομηχανίες. Παράγονται από γνωστές εταιρείες όπως η Siemens, η Micronas Intermetall, η Honeywell, η Melexis, η Analog Device και πολλές άλλες.

Αισθητήρας Hall, αρχή λειτουργίας
Αισθητήρας Hall, αρχή λειτουργίας

Το πιο συνηθισμένο είναι το λεγόμενο κλειδίΑισθητήρας Hall, η έξοδος του οποίου αλλάζει τη λογική κατάσταση εάν το μαγνητικό πεδίο υπερβεί μια ορισμένη τιμή. Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρικούς κινητήρες χωρίς ψήκτρες ως αισθητήρες θέσης ρότορα (RPS). Οι αισθητήρες λογικής Hall χρησιμοποιούνται σε συσκευές συγχρονισμού, συστήματα ανάφλεξης, αναγνώστες μαγνητικών καρτών, κλειδιά, ρελέ χωρίς επαφή κ.λπ. Οι ενσωματωμένοι γραμμικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της γραμμικής ή γωνιακής μετατόπισης και του ηλεκτρικού ρεύματος.

Συνιστάται: