Salės jutiklis: prietaisas, veikimo principas ir paskirtis

Magnetiniai salės jutikliai yra plačiai paplitę šiuolaikinėmis sąlygomis ir naudojami ne tik specializuotuose gaminiuose, bet ir įprastuose buitiniuose prietaisuose. Dauguma vartotojų net neįtaria, kokie jautrūs elementai veikia, pavyzdžiui, jų telefone ir kas jie gali būti montuojami ne tik elektroninėje įrangoje, bet ir transporto priemonėse (automobilyje ar motociklas). Šiame straipsnyje apžvelgsime „Hall“ jutiklio struktūrą, veikimo principą ir paskirtį.

Veikimo principas ir rūšys

Jutiklių naudojimas įvairiuose įrenginiuose (ypač planšetiniame kompiuteryje) paaiškinamas jų gebėjimu reaguoti į lauko pokyčius ir išsijungti, kai magnetinis korpuso dangtelis yra uždarytas. Šios savybės dėka jie taip pat montuojami skalbimo mašinose, todėl galite valdyti būgno sukimosi greitį. Paprasčiau tariant, čia Hall jutiklis naudojamas kaip tachometras.

Istorinė nuoroda

Norint suprasti, kaip veikia šis elementas, reikia šiek tiek istorijos. 1879 metais amerikiečių fizikas Hallas atrado įdomų reiškinį, susijusį su laidininko elgesiu su srove magnetiniame lauke. Bandymas parodė, kad jei srovė praeina per varinę plokštę, esančią tarp magnetų, tada jos šoniniuose paviršiuose atsiranda potencialų skirtumas. Kyla natūralus klausimas: kaip patikrinti šią įtampą namuose?

Paaiškėjo, kad praktiškai tai gali būti išmatuokite multimetru ar bet kuris kitas prietaisas, neviršijantis atitinkamų ribų. Tą patį galima padaryti naudojant bet kurį tinkamą testerį ar panašų prietaisą.

Prijungus skaitiklį patvirtinama, kad judantys elektronai veikiami magnetinio lauko yra nukreipti į šoną (statmenai jų judėjimo krypčiai).

Svarbu! Šio nuokrypio arba potencialo skirtumo dydis yra proporcingas magnetų „galiai“ ir srovės stiprumui per plokštę.

Tuo remdamasis Hallas padarė išvadą, kad toks laidininkas yra gera magnetinio lauko matavimo priemonė. Šiuo efektu grindžiamas specialus jautrus elementas, vadinamas Hall jutikliu. Išsiaiškinę, kaip tai veikia kiekviename konkrečiame įrenginyje, galite būti tikri dėl galutinio jo veikimo principo įsisavinimo.

klasifikacija

Svarbu suprasti, kas yra „Hall“ jutikliai ir kokiu principu jie paprastai klasifikuojami. Atsižvelgiant į darbo ypatumus ir tai, ko jam reikia ar pagal paskirtį, „Hall“ jutiklis gali būti įvairių konstrukcijų. Viena iš veislių yra analoginiai įrenginiai, kurie išvestyje skleidžia nuolatinį signalą.

Skirtingai nuo jų, skaitmeninis elementas turi tik dvi atskiras būsenas („nulį“ ir „vieną“). Šio tipo prietaisas gali būti vienpolis arba bipolinis. Pirmasis iš jų suaktyvinamas aptikus bet kokio poliškumo lauką ir išnyksta, kai jis išnyksta. Tai yra, vienpolis skaitmeninis jutiklis reaguoja tik į magnetinės įtampos nebuvimą ar buvimą. Apsvarstytos kiekvieno porūšio savybės taip pat padeda suprasti, kas tai yra - „Hall“ jutiklis.

Vienpoliai jutikliai pereina į „vienybę“ tik tada, kai laukas pasiekia slenkstinį lygį ir negali nustatyti jo buvimo esant silpnai įtampai. Ši savybė yra reikšmingas tokių prietaisų trūkumas, kuris žymiai apriboja jų taikymo sritį. Bipolinis jutiklis suaktyvinamas atsižvelgiant į magnetinio lauko poliškumą, iš kurių vienas įjungia, o kitas išjungia.

Įprastas šios klasės prietaisų grafinis žymėjimas parodytas žemiau esančioje nuotraukoje:

Prietaisas ir naudojimo pavyzdžiai

Paprasčiausia sistema su „Hall“ jutikliu apima šiuos elementus:

1. Nuolatinis magnetas (jo funkcija yra sukurti magnetinį lauką).
2. Judantis rotorius su ašmenimis ar dantimis.
3. Specialus strypas iš magnetinės medžiagos (magnetinė šerdis).
4. Plastikinis dėklas.

Be to, techninės jutiklio charakteristikos numato naudoti mikroschemas, dalyvaujančias matavimo procese.

Šio prietaiso veikimo principą galima suprasti, jei susipažinsite su išsamia „Hall“ jutiklio įjungimo schema matavimo srityje. Jungimo schema ir jutiklio veikimo esmė gali būti pateikta taip:

• Tarpe, kurį sudaro magnetinės grandinės pusės, juda metaliniai rotoriaus mentės.
• Kai jie sukasi, magnetinis srautas periodiškai keičiamas.
• Įmontuota mikroschema numato nulinio indukcijos indekso nustatymą (šiais momentais jo išėjimo įtampa yra maksimali).
• Tokių pliūpsnių dažnis, apskaičiuotas pagal tą pačią mikroschemą, naudojamas vertinant valdomo objekto sukimosi greitį (pavyzdžiui, motociklo variklio velenas).

Kad šis procesas vyktų normaliai, kai jutiklis yra prijungtas prie matavimo grandinės, reikia atsižvelgti į šio mėginio kištuką (jis gali būti skirtingas).

Apibendrinant svarstomą schemą, reikėtų manyti, kad šios klasės jutikliai gali išmatuoti bet kurios judančios transporto priemonės alkūninio veleno sukimosi greitį. Jutiklio universalumas, kuris neatmeta galimybės, pavyzdžiui, jį sumontuoti paspirtuke, leidžia naudoti „Hall“ jutiklį ne tik sudėtinguose techniniuose prietaisuose, bet ir paprastuose buitiniuose prietaisuose.

Naudojimas uždegimo sistemose ir skalbimo mašinose

Kai automobilio uždegimo sistemoje naudojamas „Hall“ jutiklis, juo galima užfiksuoti skirstytuvo atidarymo momentą. Šiuo atveju jis veikia kaip analoginis keitiklis, kuris lemia borto maitinimo nutraukimo momentą. Jo naudojimas skalbimo mašinos darbo moduliuose grindžiamas tuo pačiu principu, kuris leidžia nustatyti skalbinių svorio padidėjimą būgno sukimosi greičiu.

Salės jutikliai yra sumontuoti kai kuriuose matavimo įrangos pavyzdžiuose. Dažniausiai juose yra bekontakčiai spaustukai, naudojami laidininkams matuoti srovę. Įmontuotas įrenginys reaguoja į aplink maitinimo kabelį susidarančio elektromagnetinio lauko pokyčius. Be to, jis tinka elektroninio dviračio droselio rankenai, todėl galite valdyti jo sukimosi kampą.

Buitinėje aplinkoje

Kompiuterių klaviatūrose šie įrenginiai suteikia galimybę bekontaktį informacijos skaitymą. Jutiklis, kuris yra buitinio kompiuterio aušintuvo dalis, gali valdyti rotoriaus apvijų poliškumą, tai yra pakeisti jo sukimosi kryptį.

Ypač naudojant tokį elementą išmaniajame telefone, jis užtikrina, kad prietaisas būtų išjungtas, kai jis įdedamas į dėklą su „magnetiniu“ užsegimu.

Kalbant apie Hall jutiklių taikymo sritį paprastais žodžiais, galime pasakyti, kad jo naudojimas techninėje srityje yra praktiškai neribotas. Pavyzdžiui, elektroniniame dizaineryje „Arduino“ yra rinkinys su tokiu jutikliu, kuris leidžia praktiškai iliustruoti Halės efektą.

Tai ne vienintelis mokomojo naudojimo atvejis, padedantis pradedantiesiems vartotojams suprasti, kaip prijungti ir naudoti lauko jutiklius.

Apibendrinant, pažymime, kad „Hall“ jutiklių trūkumai yra jų jautrumas elektromagnetiniams trikdžiams, kurie dažnai pasitaiko darbo grandinėse. Be to, sudėtingų elektroninių modulių naudojimas kuriant prietaisą tam tikru mastu daro įtaką jo patikimumui, šiek tiek jį sumažindamas. Šie jutiklio trūkumai nėra laikomi jo defektais, tačiau į juos tiesiog atsižvelgiama dirbant su įranga.

Dabar jūs žinote, kas yra „Hall“ jutiklis, kaip jis veikia ir kodėl jums to reikia. Tikimės, kad pateikta informacija buvo naudinga ir įdomi!

Susijusios medžiagos:

• Kas yra apkrovos elementas ir kaip jis veikia
• Kam skirti ribiniai jungikliai?
• Koks skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės