Capteur à effet Hall: appareil, principe de fonctionnement et objectif

Les capteurs à effet Hall magnétique sont répandus dans les conditions modernes et sont utilisés non seulement dans des produits spécialisés, mais également dans des appareils ménagers ordinaires. La plupart des utilisateurs ne soupçonnent même pas quels éléments sensibles fonctionnent dans leur téléphone, par exemple, et ce ils peuvent être installés non seulement dans des équipements électroniques, mais aussi dans des véhicules (dans une voiture ou moto). Dans cet article, nous examinerons la structure, le principe de fonctionnement et le but du capteur Hall.

Principe de fonctionnement et types

L'utilisation de capteurs dans divers appareils (dans une tablette notamment) s'explique par leur capacité à réagir aux changements de champ et à s'éteindre lorsque le couvercle magnétique du boîtier est fermé. Grâce à cette propriété, ils sont également installés dans les machines à laver, vous permettant de contrôler la vitesse de rotation du tambour. En termes simples, ici le capteur Hall est utilisé comme tachymètre.

Référence historique

Pour comprendre le fonctionnement de cet élément, un petit historique est nécessaire. En 1879, le physicien américain Hall découvrit un phénomène intéressant associé au comportement d'un conducteur soumis à un courant dans un champ magnétique. Le test a montré que si un courant passe à travers une plaque de cuivre placée entre les aimants, alors une différence de potentiel apparaît sur ses faces latérales. Une question naturelle se pose: comment vérifier cette tension chez soi ?

Il s'est avéré qu'en pratique, il peut être mesurer avec un multimètre ou tout autre appareil dans les limites appropriées. La même chose peut être faite avec n'importe quel testeur approprié ou appareil similaire.

La connexion du compteur confirme que les électrons en mouvement sous l'influence du champ magnétique sont déviés sur le côté (perpendiculairement à la direction de leur mouvement).

Important! L'amplitude de cette déviation ou différence de potentiel est proportionnelle à la "puissance" des aimants et à la force du courant à travers la plaque.

Sur cette base, Hall a conclu qu'un tel conducteur est un bon moyen de mesurer le champ magnétique. Le fonctionnement d'un élément sensible spécial appelé capteur Hall est basé sur cet effet. Après avoir compris comment cela fonctionne dans chaque appareil spécifique, vous pouvez être sûr de l'assimilation finale de son principe de fonctionnement.

Classification

Il est important de comprendre ce que sont les capteurs à effet Hall et selon quel principe ils sont généralement classés. Selon les particularités du travail et ce dont il a besoin pour ou par but, le capteur Hall peut avoir différentes conceptions. L'une des variétés est constituée de dispositifs analogiques qui produisent un signal continu à la sortie.

Contrairement à eux, un élément numérique n'a que deux états discrets ("zéro" et "un"). Ce type de dispositif peut être unipolaire ou bipolaire. Le premier d'entre eux est déclenché lorsqu'un champ de n'importe quelle polarité est détecté et s'éteint lorsqu'il disparaît. C'est-à-dire que le capteur numérique unipolaire ne réagit qu'à l'absence ou à la présence de tension magnétique. Les caractéristiques considérées de chacune des sous-espèces aident également à comprendre ce que c'est - un capteur à effet Hall.

Les capteurs unipolaires ne passent à "l'unité" que lorsque le champ atteint un niveau seuil et ne sont pas en mesure de déterminer sa présence à des tensions faibles. Cette propriété est un inconvénient important de tels dispositifs, ce qui limite considérablement le champ de leur application. Le capteur bipolaire se déclenche en tenant compte de la polarité du champ magnétique, l'un l'allume et l'autre l'éteint.

La désignation graphique conventionnelle des appareils de cette classe est illustrée sur la photo ci-dessous :

Appareil et exemples d'utilisation

Le système le plus simple avec un capteur Hall comprend les éléments suivants :

1. Aimant permanent (sa fonction est de créer un champ magnétique).
2. Rotor mobile avec pales ou dents.
3. Une tige spéciale en matériau magnétique (noyau magnétique).
4. Boite en plastique.

De plus, les caractéristiques techniques du capteur prévoient l'utilisation de microcircuits impliqués dans le processus de mesure.

Il est possible de comprendre le principe de fonctionnement de cet appareil si vous vous familiarisez avec le schéma détaillé d'allumage du capteur Hall dans la zone de mesure. Le schéma de connexion et l'essence du fonctionnement du capteur peuvent être présentés comme suit :

• Dans l'entrefer formé par les moitiés du circuit magnétique, les pales métalliques du rotor se déplacent.
• Lorsqu'ils tournent, le flux magnétique est périodiquement shunté.
• Le microcircuit intégré permet de déterminer un indice d'induction nul (à ces moments, la tension à sa sortie est maximale).
• La fréquence de ces rafales, calculée par le même microcircuit, permet de juger de la vitesse de rotation de l'objet contrôlé (l'arbre moteur d'une moto par exemple).

Pour que ce processus se déroule normalement, lorsque le capteur est connecté au circuit de mesure, le brochage de cet échantillon doit être pris en compte (il peut être différent).

En résumant le schéma considéré, il faut supposer que les capteurs de cette classe sont capables de mesurer la vitesse de rotation du vilebrequin de tout véhicule en mouvement. La polyvalence du capteur, qui n'exclut pas la possibilité de son installation dans un scooter, par exemple, permet d'utiliser le capteur Hall non seulement dans des appareils techniques complexes, mais également dans des appareils électroménagers ordinaires.

Application dans les systèmes d'allumage et les machines à laver

Lors de l'utilisation d'un capteur Hall dans le système d'allumage d'une voiture, il peut être utilisé pour enregistrer le moment où le distributeur s'ouvre. Dans ce cas, il fonctionne comme un convertisseur analogique, qui détermine l'instant d'interruption de l'alimentation de bord. Son utilisation dans les modules de travail de la machine à laver repose sur le même principe, qui permet de déterminer l'augmentation du poids du linge par la vitesse de rotation du tambour.

Des capteurs à effet Hall sont installés dans certains échantillons d'équipements de mesure. Le plus souvent, ils sont équipés de pinces sans contact utilisées pour mesurer le courant dans les conducteurs. L'appareil intégré réagit aux modifications du champ électromagnétique généré autour du câble d'alimentation. De plus, il s'adapte à la poignée d'accélérateur d'un vélo électrique, vous permettant de contrôler son angle de rotation.

Dans un environnement domestique

Dans les claviers d'ordinateur, ces dispositifs offrent un moyen sans contact de lire des informations. Le capteur, qui fait partie du refroidisseur d'un PC domestique, est capable de contrôler la polarité des enroulements du rotor, c'est-à-dire de changer le sens de sa rotation.

Lors de l'utilisation d'un tel élément dans un smartphone, notamment, il assure que l'appareil est éteint lorsqu'il est placé dans un étui à attache "magnétique".

Considérant le domaine d'application des capteurs Hall en termes simples, on peut dire que son utilisation dans le domaine technique est pratiquement illimitée. Dans le concepteur électronique Arduino, par exemple, il existe un ensemble avec un tel capteur, qui permet d'illustrer l'effet Hall en pratique.

Ce n'est pas le seul cas d'utilisation pédagogique qui aide les utilisateurs novices à comprendre comment connecter et utiliser des capteurs de terrain.

En conclusion, nous notons que les inconvénients des capteurs Hall incluent leur sensibilité aux interférences électromagnétiques, qui se produisent souvent dans les circuits de travail. De plus, l'utilisation de modules électroniques complexes dans la conception de l'appareil affecte dans une certaine mesure sa fiabilité, la réduisant quelque peu. Ces inconvénients du capteur ne sont pas considérés comme ses défauts, mais sont simplement pris en compte lors du travail avec l'équipement.

Vous savez maintenant ce qu'est un capteur Hall, comment il fonctionne et pourquoi vous en avez besoin. Nous espérons que les informations fournies ont été utiles et intéressantes !

Matériaux associés :

• Qu'est-ce qu'une cellule de charge et comment elle fonctionne
• A quoi servent les fins de course ?
• Quelle est la différence entre le courant alternatif et le courant continu