Hallův senzor: zařízení, princip činnosti a účel

Magnetické Hallovy senzory jsou v moderních podmínkách rozšířené a používají se nejen ve specializovaných výrobcích, ale také v běžných domácích spotřebičích. Většina uživatelů ani netuší, jaké citlivé prvky v jejich telefonu například fungují a jaké mohou být instalovány nejen do elektronických zařízení, ale také do vozidel (do auta nebo motocykl). V tomto článku se podíváme na strukturu, princip činnosti a účel Hallova senzoru.

Princip činnosti a typy

Použití senzorů v různých zařízeních (zejména v tabletu) se vysvětluje jejich schopností reagovat na změny pole a vypnout, když je magnetický kryt pouzdra zavřený. Díky této vlastnosti jsou také instalovány v pračkách, což vám umožňuje ovládat rychlost otáčení bubnu. Jednoduše řečeno, zde se Hallův senzor používá jako otáčkoměr.

Historický odkaz

Abychom pochopili, jak tento prvek funguje, je zapotřebí malá historie. V roce 1879 americký fyzik Hall objevil zajímavý jev spojený s chováním vodiče s proudem v magnetickém poli. Test ukázal, že pokud proud protéká měděnou deskou umístěnou mezi magnety, objeví se na jeho bočních plochách potenciální rozdíl. Nabízí se přirozená otázka: jak zkontrolovat toto napětí doma?

Ukázalo se, že v praxi to může být měřte multimetrem nebo jakékoli jiné zařízení v příslušných mezích. Totéž lze provést s jakýmkoli vhodným testerem nebo podobným zařízením.

Připojení měřiče potvrzuje, že pohybující se elektrony pod vlivem magnetického pole jsou vychýleny do strany (kolmo na směr jejich pohybu).

Důležité! Velikost této odchylky nebo rozdílu potenciálu je úměrná „síle“ magnetů a síle proudu skrz desku.

Na tomto základě Hall dospěl k závěru, že takový vodič je dobrým prostředkem pro měření magnetického pole. Na tomto efektu je založena činnost zvláštního citlivého prvku zvaného Hallovo čidlo. Když jste zjistili, jak to funguje v každém konkrétním zařízení, můžete si být jisti konečnou asimilací jeho principu fungování.

Klasifikace

Je důležité pochopit, co jsou Hallova čidla a podle jakého principu jsou obvykle klasifikována. Podle zvláštností práce a toho, co je k účelu nebo účelu zapotřebí, může mít Hallovo čidlo různé provedení. Jednou z variant jsou analogová zařízení, která na výstupu produkují spojitý signál.

Na rozdíl od nich má digitální prvek pouze dva diskrétní stavy („nula“ a „jedna“). Tento typ zařízení může být unipolární nebo bipolární. První se spustí, když je detekováno pole jakékoli polarity, a vypne se, když zmizí. To znamená, že unipolární digitální senzor reaguje pouze na nepřítomnost nebo přítomnost magnetického napětí. Uvažované vlastnosti každého z poddruhů také pomáhají pochopit, co to je - Hallovo čidlo.

Unipolární senzory se přepnou na „jednotu“ pouze tehdy, když pole dosáhne prahové úrovně a není schopno určit jeho přítomnost při slabém napětí. Tato vlastnost je významnou nevýhodou takových zařízení, která výrazně omezuje rozsah jejich aplikace. Bipolární senzor se spouští s přihlédnutím k polaritě magnetického pole, z nichž jeden jej zapne a druhý vypne.

Konvenční grafické označení zařízení této třídy je uvedeno na fotografii níže:

Zařízení a příklady použití

Nejjednodušší systém s Hallovým senzorem obsahuje následující prvky:

1. Permanentní magnet (jeho funkcí je vytvářet magnetické pole).
2. Pohyblivý rotor s lopatkami nebo zuby.
3. Speciální tyč z magnetického materiálu (magnetické jádro).
4. Plastový obal.

Technické vlastnosti senzoru navíc umožňují použití mikroobvodů zapojených do procesu měření.

Princip fungování tohoto zařízení je možné pochopit, pokud se seznámíte s podrobným schématem zapnutí Hallova senzoru v oblasti měření. Schéma připojení a podstatu činnosti senzoru lze znázornit následovně:

• V mezeře tvořené polovinami magnetického obvodu se pohybují kovové listy rotoru.
• Když se otáčejí, magnetický tok je periodicky posunován.
• Vestavěný mikroobvod zajišťuje stanovení nulového indukčního indexu (v těchto okamžicích je napětí na jeho výstupu maximální).
• Frekvence těchto výbojů, vypočtená stejným mikroobvodem, se používá k posouzení rychlosti otáčení ovládaného objektu (například hřídel motoru v motocyklu).

Aby tento proces probíhal normálně, je třeba při připojení senzoru k měřicímu obvodu vzít v úvahu vývod tohoto vzorku (může být odlišný).

Shrneme -li uvažované schéma, mělo by se předpokládat, že senzory této třídy jsou schopné měřit rychlost otáčení klikového hřídele jakéhokoli pohybujícího se vozidla. Univerzálnost snímače, která nevylučuje možnost jeho instalace například na koloběžku, umožňuje použít Hallovo čidlo nejen ve složitých technických zařízeních, ale i v běžných domácích spotřebičích.

Aplikace v zapalovacích systémech a pračkách

Při použití Hallova senzoru v zapalovacím systému automobilu lze pomocí něj zaznamenat okamžik otevření rozdělovače. V tomto případě funguje jako analogový převodník, který určuje okamžik přerušení palubního napájení. Jeho použití v pracovních modulech pračky je založeno na stejném principu, který umožňuje určit zvýšení hmotnosti prádla rychlostí otáčení bubnu.

Hallovy senzory jsou instalovány v některých vzorcích měřicího zařízení. Nejčastěji jsou vybaveny bezkontaktními svorkami používanými k měření proudu ve vodičích. Vestavěné zařízení reaguje na změny v elektromagnetickém poli generovaném kolem napájecího kabelu. Navíc pasuje na rukojeť plynu elektrokola, což vám umožňuje ovládat jeho úhel otáčení.

V domácím prostředí

V počítačových klávesnicích tato zařízení poskytují bezkontaktní způsob čtení informací. Senzor, který je součástí chladiče domácího počítače, je schopen řídit polaritu vinutí rotoru, tj. Změnit směr jeho otáčení.

Zejména při použití takového prvku ve smartphonu zajišťuje, že se zařízení vypne, když je vloženo do pouzdra s „magnetickým“ zapínáním.

Když vezmeme v úvahu oblast použití Hallových senzorů jednoduchými slovy, můžeme říci, že jeho použití v technické oblasti je prakticky neomezené. Například v elektronickém návrháři Arduino existuje sada s takovým senzorem, který umožňuje v praxi ilustrovat Hallův efekt.

Nejedná se o jediný vzdělávací případ pomoci začínajícím uživatelům porozumět tomu, jak se připojit a používat senzory v terénu.

Na závěr poznamenáváme, že mezi nevýhody Hallových senzorů patří jejich citlivost na elektromagnetické rušení, které se často vyskytuje v pracovních obvodech. Kromě toho použití složitých elektronických modulů při konstrukci zařízení do určité míry ovlivňuje jeho spolehlivost, poněkud jej snižuje. Tyto nevýhody senzoru nejsou považovány za jeho vady, ale jsou jednoduše zohledněny při práci se zařízením.

Nyní víte, co je Hallův senzor, jak funguje a proč ho potřebujete. Doufáme, že poskytnuté informace byly užitečné a zajímavé!

Související materiály:

• Co je siloměr a jak funguje
• K čemu slouží koncové spínače?
• Jaký je rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem