Hall senzor: uređaj, princip rada i namjena

Magnetski Hall senzori rasprostranjeni su u suvremenim uvjetima i koriste se ne samo u specijaliziranim proizvodima, već i u običnim kućanskim aparatima. Većina korisnika niti ne sumnja koji osjetljivi elementi na primjer rade u njihovom telefonu i što mogu se instalirati ne samo u elektroničku opremu, već i u vozila (u automobil ili motocikl). U ovom ćemo članku pogledati strukturu, princip rada i namjenu Hall senzora.

Načelo rada i vrste

Upotreba senzora u raznim uređajima (posebno u tabletu) objašnjava se njihovom sposobnošću reagirati na promjene polja i isključiti se kada se magnetski poklopac kućišta zatvori. Zahvaljujući ovom svojstvu, ugrađuju se i u perilice rublja, omogućujući vam kontrolu brzine vrtnje bubnja. Jednostavno rečeno, ovdje se Hall senzor koristi kao tahometar.

Povijesna referenca

Da biste razumjeli kako ovaj element funkcionira, potrebno je malo povijesti. 1879. američki fizičar Hall otkrio je zanimljiv fenomen povezan s ponašanjem vodiča sa strujom u magnetskom polju. Test je pokazao da ako se kroz bakrenu ploču postavljenu između magneta provuče struja, tada se na njezinim bočnim stranama pojavljuje razlika potencijala. Postavlja se prirodno pitanje: kako provjeriti ovaj napon kod kuće?

Pokazalo se da u praksi to može biti mjerite multimetrom ili bilo koji drugi uređaj u odgovarajućim granicama. Isto se može učiniti s bilo kojim prikladnim testerom ili sličnim uređajem.

Spajanje mjerača potvrđuje da su pokretni elektroni pod utjecajem magnetskog polja odbijeni u stranu (okomito na smjer njihovog kretanja).

Važno! Veličina ovog odstupanja ili razlika potencijala proporcionalna je "snazi" magneta i jakosti struje kroz ploču.

Na temelju toga Hall je zaključio da je takav vodič dobro sredstvo za mjerenje magnetskog polja. Na tom se učinku temelji rad posebnog osjetljivog elementa koji se naziva Hall senzor. Shvativši kako to radi na svakom pojedinom uređaju, možete biti sigurni u konačno usvajanje njegova načela rada.

Klasifikacija

Važno je razumjeti što su Hall senzori i po kojem principu se obično razvrstavaju. Prema osobitostima rada i onome što je potrebno za ili prema namjeni, Hall senzor može imati različite izvedbe. Jedna od sorti su analogni uređaji koji na izlazu proizvode kontinuirani signal.

Za razliku od njih, digitalni element ima samo dva diskretna stanja ("nula" i "jedan"). Ova vrsta uređaja može biti unipolarna ili bipolarna. Prvi se aktivira kada se detektira polje bilo kojeg polariteta i isključuje se kad nestane. Odnosno, unipolarni digitalni senzor reagira samo na odsutnost ili prisutnost magnetske napetosti. Razmatrane značajke svake od podvrsta također pomažu razumjeti što je to - Hall senzor.

Unipolarni senzori prelaze na "jedinicu" tek kad polje dosegne graničnu razinu i ne mogu odrediti njegovu prisutnost pri slabim naponima. Ovo svojstvo je značajan nedostatak takvih uređaja, što značajno ograničava opseg njihove primjene. Bipolarni senzor pokreće se uzimajući u obzir polaritet magnetskog polja, od kojih ga jedan uključuje, a drugi isključuje.

Uobičajena grafička oznaka uređaja ove klase prikazana je na donjoj fotografiji:

Uređaj i primjeri uporabe

Najjednostavniji sustav s Hall senzorom uključuje sljedeće elemente:

1. Trajni magnet (njegova je funkcija stvaranje magnetskog polja).
2. Pokretni rotor s lopaticama ili zubima.
3. Posebna šipka od magnetskog materijala (magnetska jezgra).
4. Plastično kućište.

Osim toga, tehničke karakteristike senzora omogućuju upotrebu mikro sklopova uključenih u proces mjerenja.

Princip rada ovog uređaja moguće je razumjeti ako se upoznate s detaljnim dijagramom uključivanja Hall senzora u mjernom području. Dijagram povezivanja i bit rada senzora mogu se prikazati na sljedeći način:

• U praznini koju stvaraju polovice magnetskog kruga, metalne lopatice rotora se pomiču.
• Kad se okreću, magnetski tok se povremeno smanjuje.
• Ugrađeni mikro krug omogućuje određivanje nultog indeksa indukcije (u tim je trenucima napon na izlazu maksimalan).
• Učestalost takvih rafala, izračunata po istom mikrokrugu, koristi se za procjenu brzine vrtnje kontroliranog objekta (osovina motora u motociklu, na primjer).

Da bi se ovaj proces mogao normalno odvijati, kada je senzor spojen na mjerni krug, potrebno je uzeti u obzir pinout ovog uzorka (može biti različit).

Sažimajući razmatranu shemu, treba pretpostaviti da senzori ove klase mogu mjeriti brzinu rotacije radilice bilo kojeg vozila u pokretu. Svestranost senzora, koja ne isključuje mogućnost njegove ugradnje u skuter, na primjer, omogućuje korištenje Hall senzora ne samo u složenim tehničkim uređajima, već i u običnim kućanskim aparatima.

Primjena u sustavima paljenja i perilicama rublja

Kada koristite Hall senzor u sustavu paljenja automobila, može se koristiti za bilježenje trenutka otvaranja razdjelnika. U ovom slučaju radi kao analogni pretvarač koji određuje trenutak prekida napajanja na ploči. Njegova uporaba u radnim modulima perilice rublja temelji se na istom principu, što omogućuje određivanje povećanja težine rublja prema brzini okretanja bubnja.

Hall senzori ugrađeni su u neke uzorke mjerne opreme. Najčešće su opremljeni beskontaktnim stezaljkama za mjerenje struje u vodičima. Ugrađeni uređaj reagira na promjene u elektromagnetskom polju koje nastaje oko kabela za napajanje. Osim toga, odgovara ručici za gas elektroničkog bicikla, omogućujući vam da kontrolirate njegov kut zakretanja.

U domaćem okruženju

U računalnim tipkovnicama ti uređaji pružaju beskontaktni način čitanja informacija. Senzor, koji je dio hladnjaka kućnog računala, može kontrolirati polaritet namota rotora, odnosno promijeniti smjer njegovog okretanja.

Posebno kada se takav element koristi u pametnom telefonu, osigurava da se uređaj isključi kad se stavi u kućište s "magnetskim" zatvaračem.

Uzimajući u obzir područje primjene Hall senzora jednostavnim riječima, možemo reći da je njegova primjena u tehničkom području praktički neograničena. U elektroničkom dizajneru Arduinu, na primjer, postoji set s takvim senzorom, što omogućuje ilustraciju Hallovog efekta u praksi.

Ovo nije jedini obrazovni slučaj koji pomaže korisnicima početnicima da razumiju kako spojiti i koristiti senzore na terenu.

U zaključku primjećujemo da nedostaci Hall senzora uključuju njihovu osjetljivost na elektromagnetske smetnje, što se često događa u radnim krugovima. Osim toga, uporaba složenih elektroničkih modula u dizajnu uređaja u određenoj mjeri utječe na njegovu pouzdanost, donekle je smanjujući. Ovi nedostaci senzora ne smatraju se njegovim nedostacima, već se jednostavno uzimaju u obzir pri radu s opremom.

Sada znate što je Hall senzor, kako radi i zašto vam je potreban. Nadamo se da su nam informacije bile korisne i zanimljive!

Povezani materijali:

• Što je mjerna ćelija i kako funkcionira
• Čemu služe krajnji prekidači?
• Koja je razlika između izmjenične i istosmjerne struje