Zāles sensors: ierīce, darbības princips un mērķis

Magnētiskās zāles sensori ir plaši izplatīti mūsdienu apstākļos un tiek izmantoti ne tikai specializētos produktos, bet arī parastajās sadzīves tehnikas ierīcēs. Lielākajai daļai lietotāju pat nav aizdomas, kādi jutīgie elementi, piemēram, darbojas viņu tālrunī un kādi tos var uzstādīt ne tikai elektroniskajās iekārtās, bet arī transportlīdzekļos (automašīnā vai motocikls). Šajā rakstā mēs apskatīsim Hallas sensora struktūru, darbības principu un mērķi.

Darbības princips un veidi

Sensoru izmantošana dažādās ierīcēs (jo īpaši planšetdatorā) ir izskaidrojama ar to spēju reaģēt uz lauka izmaiņām un izslēgties, kad korpusa magnētiskais vāks ir aizvērts. Pateicoties šim īpašumam, tie ir uzstādīti veļas mazgājamās mašīnās, ļaujot kontrolēt bungas rotācijas ātrumu. Vienkārši izsakoties, šeit Hall sensors tiek izmantots kā tahometrs.

Vēsturiska atsauce

Lai saprastu, kā šis elements darbojas, ir nepieciešama neliela vēsture. 1879. gadā amerikāņu fiziķis Hols atklāja interesantu parādību, kas saistīta ar diriģenta uzvedību ar strāvu magnētiskajā laukā. Pārbaude parādīja, ka, ja caur vara plāksni, kas novietota starp magnētiem, tiek novadīta strāva, tad uz tās sānu virsmām parādās potenciāla starpība. Rodas dabisks jautājums: kā pārbaudīt šo spriegumu mājās?

Izrādījās, ka praksē tā var būt mēra ar multimetru vai jebkuru citu ierīci atbilstošās robežās. To pašu var izdarīt ar jebkuru piemērotu testeri vai līdzīgu ierīci.

Pievienojot skaitītāju, tiek apstiprināts, ka kustīgie elektroni magnētiskā lauka ietekmē tiek novirzīti uz sāniem (perpendikulāri to kustības virzienam).

Svarīgs! Šīs novirzes vai potenciālu starpības lielums ir proporcionāls magnētu "jaudai" un strāvas stiprumam caur plāksni.

Pamatojoties uz to, Hols secināja, ka šāds vadītājs ir labs magnētiskā lauka mērīšanas līdzeklis. Īpaša jutīga elementa, ko sauc par Hall sensoru, darbība balstās uz šo efektu. Noskaidrojis, kā tas darbojas katrā konkrētajā ierīcē, jūs varat būt pārliecināti par tās darbības principa galīgo asimilāciju.

Klasifikācija

Ir svarīgi saprast, kas ir Hall sensori un pēc kāda principa tie parasti tiek klasificēti. Atbilstoši darba īpatnībām un tam, kas tam nepieciešams vai pēc mērķa, Hall sensoram var būt dažādi dizaini. Viena no šķirnēm ir analogās ierīces, kas izvadā rada nepārtrauktu signālu.

Atšķirībā no tiem digitālajam elementam ir tikai divi diskrēti stāvokļi ("nulle" un "viens"). Šāda veida ierīce var būt vienpolāra vai bipolāra. Pirmais no tiem tiek aktivizēts, kad tiek atklāts jebkuras polaritātes lauks, un izslēdzas, kad tas pazūd. Tas ir, vienpolārais digitālais sensors reaģē tikai uz magnētiskās spriedzes neesamību vai klātbūtni. Katras pasugas apsvērtās iezīmes arī palīdz saprast, kas tas ir - Hall sensors.

Unipolārie sensori pārslēdzas uz "vienotību" tikai tad, kad lauks sasniedz sliekšņa līmeni un nespēj noteikt tā klātbūtni pie vāja sprieguma. Šis īpašums ir ievērojams šādu ierīču trūkums, kas ievērojami ierobežo to pielietojuma jomu. Bipolārais sensors tiek iedarbināts, ņemot vērā magnētiskā lauka polaritāti, no kurām viena to ieslēdz, bet otra izslēdz.

Šīs klases ierīču parastais grafiskais apzīmējums ir parādīts zemāk esošajā fotoattēlā:

Ierīce un lietošanas piemēri

Vienkāršākā sistēma ar Hall sensoru ietver šādus elementus:

1. Pastāvīgais magnēts (tā funkcija ir radīt magnētisko lauku).
2. Pārvietojams rotors ar asmeņiem vai zobiem.
3. Īpašs stienis, kas izgatavots no magnētiskā materiāla (magnētiskais kodols).
4. Plastmasas korpuss.

Turklāt sensora tehniskie parametri paredz izmantot mikroshēmas, kas iesaistītas mērīšanas procesā.

Ir iespējams saprast šīs ierīces darbības principu, ja jūs iepazīstaties ar detalizētu Halla sensora ieslēgšanas shēmu mērījumu zonā. Savienojuma shēmu un sensora darbības būtību var attēlot šādi:

• Plaisā, ko veido magnētiskās ķēdes pusītes, pārvietojas metāla rotora lāpstiņas.
• Kad tie griežas, magnētiskā plūsma periodiski tiek mainīta.
• Iebūvētā mikroshēma nodrošina nulles indukcijas indeksa noteikšanu (šajos brīžos spriegums pie izejas ir maksimāls).
• Šādu pārrāvumu biežumu, ko aprēķina tā pati mikroshēma, izmanto, lai spriestu par kontrolētā objekta (piemēram, motora vārpstas motociklā) rotācijas ātrumu.

Lai šis process noritētu normāli, kad sensors ir pievienots mērīšanas ķēdei, jāņem vērā šī parauga piespraude (tā var būt atšķirīga).

Apkopojot apskatīto shēmu, jāpieņem, ka šīs klases sensori spēj izmērīt jebkura kustīga transportlīdzekļa kloķvārpstas griešanās ātrumu. Sensora daudzpusība, kas neizslēdz iespēju to uzstādīt, piemēram, motorollerā, ļauj izmantot Hall sensoru ne tikai sarežģītās tehniskās ierīcēs, bet arī parastajās sadzīves tehnikas ierīcēs.

Pielietojums aizdedzes sistēmās un veļas mašīnās

Izmantojot automašīnas sensoru automašīnas aizdedzes sistēmā, ir iespējams noteikt brīdi, kad sadalītājs atveras. Šajā gadījumā tas darbojas kā analogs pārveidotājs, kas nosaka borta strāvas padeves pārtraukuma brīdi. Tās izmantošana veļas mazgājamās mašīnas darba moduļos ir balstīta uz to pašu principu, kas ļauj noteikt veļas svara pieaugumu pēc bungas rotācijas ātruma.

Zāles sensori ir uzstādīti dažos mērīšanas iekārtu paraugos. Visbiežāk tie ir aprīkoti ar bezkontakta skavām, ko izmanto strāvas mērīšanai vadītājos. Iebūvētā ierīce reaģē uz elektromagnētiskā lauka izmaiņām, kas rodas ap barošanas kabeli. Turklāt tas ir piemērots e-velosipēda droseļvārsta rokturim, ļaujot kontrolēt tā griešanās leņķi.

Sadzīves vidē

Datoru tastatūrās šīs ierīces nodrošina bezkontakta informācijas lasīšanas veidu. Sensors, kas ir daļa no mājsaimniecības datora dzesētāja, spēj kontrolēt rotora tinumu polaritāti, tas ir, mainīt tā rotācijas virzienu.

Jo īpaši, izmantojot šādu elementu viedtālrunī, tas nodrošina, ka ierīce tiek izslēgta, kad to ievieto korpusā ar "magnētisko" stiprinājumu.

Ņemot vērā Hall sensoru pielietošanas jomu vienkāršiem vārdiem, mēs varam teikt, ka tā izmantošana tehniskajā jomā ir praktiski neierobežota. Piemēram, elektroniskajā dizainā Arduino ir komplekts ar šādu sensoru, kas ļauj praksē ilustrēt Halles efektu.

Šis nav vienīgais izglītojošais lietošanas gadījums, kas palīdz iesācējiem lietotājiem saprast, kā savienot un izmantot lauka sensorus.

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka Hall sensoru trūkumi ietver to jutību pret elektromagnētiskajiem traucējumiem, kas bieži rodas darba ķēdēs. Turklāt sarežģītu elektronisko moduļu izmantošana ierīces dizainā zināmā mērā ietekmē tās uzticamību, nedaudz samazinot to. Šie sensora trūkumi netiek uzskatīti par tā defektiem, bet tiek vienkārši ņemti vērā, strādājot ar iekārtu.

Tagad jūs zināt, kas ir Hall sensors, kā tas darbojas un kāpēc jums tas ir vajadzīgs. Mēs ceram, ka sniegtā informācija bija noderīga un interesanta!

Saistītie materiāli:

• Kas ir slodzes sensors un kā tas darbojas
• Kam paredzēti robežslēdži?
• Kāda ir atšķirība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu