Hall -érzékelő: eszköz, működési elve és célja

A mágneses Hall -érzékelők széles körben elterjedtek a modern körülmények között, és nem csak a speciális termékekben, hanem a szokásos háztartási készülékekben is használatosak. A legtöbb felhasználó nem is sejti, hogy milyen érzékeny elemek működnek például a telefonjukban és mi nemcsak elektronikus berendezésekbe, hanem járművekbe is felszerelhetők (autóba vagy motorbicikli). Ebben a cikkben megvizsgáljuk a Hall -érzékelő szerkezetét, működési elvét és célját.

Működési elv és típusok

Az érzékelők használatát különböző eszközökben (különösen táblagépben) azzal magyarázzák, hogy képesek reagálni a mező változásaira, és kikapcsolnak, amikor a tok mágneses fedele le van zárva. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően mosógépekbe vannak szerelve, lehetővé téve a dob forgási sebességének szabályozását. Egyszerűen fogalmazva, itt a Hall -érzékelőt használják fordulatszámmérőként.

Történelmi hivatkozás

Az elem működésének megértéséhez egy kis előzmény szükséges. 1879 -ben Hall amerikai fizikus felfedezett egy érdekes jelenséget, amely egy mágneses térben árammal rendelkező vezető viselkedéséhez kapcsolódik. A teszt azt mutatta, hogy ha áramot vezetnek át a mágnesek közé helyezett rézlemezen, akkor potenciális különbség jelenik meg az oldalsó felületein. Természetes kérdés merül fel: hogyan lehet ellenőrizni ezt a feszültséget otthon?

Kiderült, hogy a gyakorlatban lehet multiméterrel mérni vagy bármely más eszköz a megfelelő határokon belül. Ugyanez elvégezhető bármely alkalmas tesztelővel vagy hasonló eszközzel.

A mérő csatlakoztatása megerősíti, hogy a mozgó elektronok a mágneses mező hatására (merőlegesek mozgásuk irányára) oldalra terelődnek.

Fontos! Ennek az eltérésnek vagy potenciálkülönbségnek a nagysága arányos a mágnesek "teljesítményével" és a lemezen keresztül érkező áram erősségével.

Ennek alapján Hall arra a következtetésre jutott, hogy egy ilyen vezető jó eszköz a mágneses tér mérésére. A Hall -szenzornak nevezett speciális érzékeny elem működése ezen a hatáson alapul. Miután rájött, hogyan működik az egyes eszközökön, biztos lehet benne, hogy végső soron asszimilálja működési elvét.

Osztályozás

Fontos megérteni, hogy melyek a Hall -érzékelők, és milyen elv szerint szokták osztályozni őket. A munka sajátosságaitól és attól függően, hogy mire vagy célra van szükség, a Hall -érzékelő különféle kialakítású lehet. Az egyik változat az analóg eszközök, amelyek folyamatos jelet adnak a kimeneten.

Velük ellentétben a digitális elemnek csak két diszkrét állapota van ("nulla" és "egy"). Ez a típusú eszköz lehet unipoláris vagy bipoláris. Az első akkor aktiválódik, ha bármilyen polaritású mezőt észlel, és kikapcsol, amikor eltűnik. Vagyis az egypólusú digitális érzékelő csak a mágneses feszültség hiányára vagy jelenlétére reagál. Az egyes alfajok figyelembe vett jellemzői szintén segítenek megérteni, hogy mi ez - Hall -érzékelő.

Az unipoláris érzékelők csak akkor kapcsolnak "egységre", ha a mező eléri a küszöbszintet, és gyenge feszültségek esetén nem képesek meghatározni jelenlétét. Ez a tulajdonság az ilyen eszközök jelentős hátránya, ami jelentősen korlátozza alkalmazásuk körét. A bipoláris érzékelő a mágneses tér polaritásának figyelembevételével aktiválódik, az egyik be-, a másik kikapcsolja.

Az ebbe az osztályba tartozó eszközök hagyományos grafikus megnevezését az alábbi kép mutatja:

Eszköz és használati példák

A legegyszerűbb Hall -érzékelővel ellátott rendszer a következő elemeket tartalmazza:

1. Állandó mágnes (funkciója mágneses mező létrehozása).
2. Mozgatható rotor pengével vagy fogakkal.
3. Különleges rúd mágneses anyagból (mágneses mag).
4. Műanyag tok.

Ezenkívül az érzékelő műszaki jellemzői lehetővé teszik a mérési folyamatban részt vevő mikroáramkörök használatát.

Ha megérti a Hall -érzékelő mérési területen történő bekapcsolásának részletes diagramját, akkor megértheti a készülék működési elvét. A kapcsolási rajz és az érzékelő működésének lényege a következőképpen mutatható be:

• A mágneses kör felei által kialakított résben a fém rotorlapátok mozognak.
• Amikor forognak, a mágneses fluxust rendszeresen tolatják.
• A beépített mikroáramkör lehetővé teszi a nulla indukciós index meghatározását (ezekben a pillanatokban a kimeneten lévő feszültség maximális).
• Az ilyen kitörések gyakoriságát, ugyanazzal a mikroáramkörrel számítva, az ellenőrzött tárgy (például motorkerékpár motortengely) forgási sebességének megítélésére használják.

Annak érdekében, hogy ez a folyamat normálisan haladhasson, amikor az érzékelőt a mérőkörhöz csatlakoztatják, figyelembe kell venni ennek a mintának a pinoutját (ez eltérő lehet).

Összefoglalva a megfontolt sémát, feltételezni kell, hogy az ebbe az osztályba tartozó érzékelők képesek mérni a mozgó jármű forgattyús tengelyének forgási sebességét. Az érzékelő sokoldalúsága, amely nem zárja ki például a robogóba való beépítés lehetőségét, lehetővé teszi a Hall -érzékelő használatát nemcsak összetett műszaki eszközökben, hanem közönséges háztartási készülékekben is.

Alkalmazás gyújtórendszerekben és mosógépekben

Ha Hall érzékelőt használ az autó gyújtórendszerében, akkor ezzel rögzítheti az elosztó nyitás pillanatát. Ebben az esetben analóg átalakítóként működik, amely meghatározza a fedélzeti áramellátás megszakadásának pillanatát. Használata a mosógép munkamoduljaiban ugyanazon az elven alapul, amely lehetővé teszi a ruhanemű súlyának növekedésének meghatározását a dob forgási sebességével.

Hall -érzékelők vannak felszerelve a mérőberendezések néhány mintájába. Leggyakrabban érintkező nélküli bilincsekkel vannak felszerelve, amelyek a vezetők áramának mérésére szolgálnak. A beépített eszköz reagál a tápkábel körül keletkező elektromágneses mező változásaira. Ezenkívül illeszkedik az e-kerékpár fogantyújához, lehetővé téve a forgásszögének szabályozását.

Házias környezetben

A számítógép billentyűzetén ezek az eszközök érintésmentes módot biztosítanak az információk olvasására. Az érzékelő, amely a háztartási számítógép hűtőjének része, képes szabályozni a rotor tekercsek polaritását, azaz megváltoztatni forgásirányát.

Amikor ilyen elemet használ okostelefonon, különösen biztosítja, hogy az eszköz kikapcsoljon, amikor „mágneses” rögzítővel ellátott tokba helyezi.

Figyelembe véve a Hall -érzékelők alkalmazási területét egyszerű szavakkal, azt mondhatjuk, hogy a műszaki területen való használata gyakorlatilag korlátlan. Az Arduino elektronikus tervezőben például van egy ilyen érzékelővel ellátott készlet, amely lehetővé teszi a Hall -effektus gyakorlati bemutatását.

Nem ez az egyetlen oktatási célú felhasználási eset, amely segít a kezdő felhasználóknak megérteni a terepi érzékelők csatlakoztatását és használatát.

Összefoglalva, megjegyezzük, hogy a Hall -érzékelők hátrányai közé tartozik az elektromágneses interferenciával szembeni érzékenységük, ami gyakran előfordul a munkakörökben. Ezenkívül a komplex elektronikus modulok használata a készülék kialakításában bizonyos mértékben befolyásolja annak megbízhatóságát, némileg csökkenti azt. Az érzékelő ezen hátrányait nem tekintik hibáiknak, hanem egyszerűen figyelembe veszik, amikor a berendezéssel dolgoznak.

Most már tudja, mi a Hall -érzékelő, hogyan működik és miért van rá szüksége. Reméljük, hogy a megadott információk hasznosak és érdekesek voltak!

Kapcsolódó anyagok:

• Mi az a mérőcella és hogyan működik
• Mire szolgálnak a végálláskapcsolók?
• Mi a különbség a váltóáram és az egyenáram között