Hallsensor: enhet, prinsipp for bruk og formål

Magnetiske Hall -sensorer er utbredt under moderne forhold og brukes ikke bare i spesialiserte produkter, men også i vanlige husholdningsapparater. De fleste brukere mistenker ikke engang hvilke følsomme elementer som fungerer i telefonen, for eksempel og hva de kan installeres ikke bare i elektronisk utstyr, men også i kjøretøyer (i en bil eller motorsykkel). I denne artikkelen vil vi se på strukturen, driftsprinsippet og formålet med Hall -sensoren.

Driftsprinsipp og typer

Bruken av sensorer i forskjellige enheter (spesielt i et nettbrett) forklares med deres evne til å reagere på endringer i feltet og slå seg av når magnetdekselet på saken er lukket. Takket være denne egenskapen er de også installert i vaskemaskiner, slik at du kan kontrollere trommelens rotasjonshastighet. Enkelt sagt, her brukes Hall -sensoren som en turteller.

Historisk referanse

For å forstå hvordan dette elementet fungerer, kreves litt historie. I 1879 oppdaget den amerikanske fysikeren Hall et interessant fenomen knyttet til oppførselen til en leder med en strøm i et magnetfelt. Testen viste at hvis en strøm ledes gjennom en kobberplate plassert mellom magnetene, vises en potensiell forskjell på sideflatene. Et naturlig spørsmål oppstår: hvordan sjekke denne spenningen hjemme?

Det viste seg at det i praksis kan være det måle med et multimeter eller annen enhet innenfor de riktige grensene. Det samme kan gjøres med hvilken som helst egnet tester eller lignende enhet.

Tilkobling av måleren bekrefter at elektronene i bevegelse under påvirkning av magnetfeltet avbøyes til siden (vinkelrett på bevegelsesretningen).

Viktig! Størrelsen på dette avviket eller potensialforskjellen er proporsjonal med magnetenes "kraft" og strømstyrken gjennom platen.

På denne bakgrunn konkluderte Hall med at en slik leder er et godt middel til å måle magnetfeltet. Driften av et spesielt sensitivt element kalt en Hall -sensor er basert på denne effekten. Etter å ha funnet ut hvordan det fungerer i hver spesifikk enhet, kan du være sikker på den endelige assimilasjonen av dets operasjonsprinsipp.

Klassifisering

Det er viktig å forstå hva Hall -sensorer er, og etter hvilket prinsipp de vanligvis er klassifisert. I henhold til særegenheter ved arbeidet og hva det er nødvendig for eller med hensikt, kan Hall -sensoren ha forskjellige design. En av variantene er analoge enheter som produserer et kontinuerlig signal ved utgangen.

I motsetning til dem har et digitalt element bare to diskrete tilstander ("null" og "en"). Denne typen enhet kan være unipolar eller bipolar. Den første utløses når et felt med polaritet oppdages og slås av når den forsvinner. Det vil si at den unipolare digitale sensoren bare reagerer på fravær eller tilstedeværelse av magnetisk spenning. De betraktede egenskapene til hver av underartene hjelper også med å forstå hva det er - en Hall -sensor.

Unipolare sensorer bytter til "enhet" bare når feltet når et terskelnivå og ikke er i stand til å bestemme dets tilstedeværelse ved svake spenninger. Denne egenskapen er en betydelig ulempe med slike enheter, noe som i vesentlig grad begrenser omfanget av deres anvendelse. Den bipolare sensoren utløses under hensyntagen til polariteten til magnetfeltet, hvorav den ene slår den på og den andre slår den av.

Den konvensjonelle grafiske betegnelsen på enheter i denne klassen er vist på bildet nedenfor:

Enhet og eksempler på bruk

Det enkleste systemet med en Hall -sensor inkluderer følgende elementer:

1. Permanent magnet (funksjonen er å lage et magnetfelt).
2. Bevegelig rotor med kniver eller tenner.
3. En spesiell stang laget av magnetisk materiale (magnetisk kjerne).
4. Plastikk eske.

I tillegg gir sensorens tekniske egenskaper bruk av mikrokretser som er involvert i måleprosessen.

Det er mulig å forstå prinsippet for bruk av denne enheten hvis du gjør deg kjent med det detaljerte diagrammet for å slå på Hall -sensoren i måleområdet. Tilkoblingsdiagrammet og essensen av sensoroperasjonen kan presenteres som følger:

• I gapet som dannes av halvdelene av magnetkretsen, beveger metallrotorbladene seg.
• Når de roterer, blir magnetfluksen periodisk shuntet.
• Den innebygde mikrokretsen gir bestemmelse av en null induksjonsindeks (i disse øyeblikkene er spenningen ved utgangen maksimal).
• Frekvensen av slike utbrudd, beregnet med samme mikrokrets, brukes til å bedømme rotasjonshastigheten til det kontrollerte objektet (motorakselen på en motorsykkel, for eksempel).

For at denne prosessen skal fortsette normalt, når sensoren er koblet til målekretsen, må pinout av denne prøven tas i betraktning (den kan være annerledes).

For å oppsummere den vurderte ordningen, bør det antas at sensorer i denne klassen er i stand til å måle veivakselens rotasjonshastighet til ethvert kjøretøy i bevegelse. Sensorens allsidighet, som for eksempel ikke utelukker muligheten for installasjon i en scooter, gjør det mulig å bruke Hall -sensoren ikke bare i komplekse tekniske enheter, men også i vanlige husholdningsapparater.

Søknad i tenningssystemer og vaskemaskiner

Når du bruker en Hall -sensor i tenningssystemet til en bil, kan den brukes til å registrere øyeblikket når distributøren åpnes. I dette tilfellet fungerer det som en analog omformer, som bestemmer øyeblikkelig avbrudd av den innebygde strømforsyningen. Bruken i vaskemaskinens arbeidsmoduler er basert på det samme prinsippet, som gjør det mulig å bestemme økningen i tøyets vekt med trommelrotasjonshastigheten.

Hallsensorer er installert i noen prøver av måleutstyr. Oftest er de utstyrt med berøringsfrie klemmer som brukes til å måle strøm i ledere. Den innebygde enheten reagerer på endringer i det elektromagnetiske feltet som genereres rundt strømkabelen. I tillegg passer den til gasshåndtaket på en e-sykkel, slik at du kan kontrollere rotasjonsvinkelen.

I et hjemmemiljø

På datatastaturer gir disse enhetene en kontaktløs måte å lese informasjon på. Sensoren, som er en del av kjøleren på en husholdnings -PC, er i stand til å kontrollere polariteten til rotorviklingene, det vil si å endre rotasjonsretningen.

Når du bruker et slikt element i en smarttelefon, sørger det spesielt for at enheten slås av når den plasseres i et etui med et "magnetisk" feste.

Tatt i betraktning bruksområdet for Hall -sensorer i enkle ord, kan vi si at bruken i det tekniske feltet er praktisk talt ubegrenset. I den elektroniske designeren Arduino er det for eksempel et sett med en slik sensor, som gjør det mulig å illustrere Hall -effekten i praksis.

Dette er ikke det eneste pedagogiske bruksområdet for å hjelpe nybegynnere med å forstå hvordan de kobler til og bruker feltsensorer.

Avslutningsvis bemerker vi at ulempene med Hall -sensorer inkluderer deres følsomhet for elektromagnetisk interferens, som ofte forekommer i arbeidskretser. I tillegg påvirker bruken av komplekse elektroniske moduler i utformingen av enheten til en viss grad påliteligheten, noe som reduserer den noe. Disse ulempene med sensoren regnes ikke som dens feil, men blir bare tatt i betraktning når du arbeider med utstyret.

Nå vet du hva en Hall -sensor er, hvordan den fungerer og hvorfor du trenger den. Vi håper informasjonen som ble gitt var nyttig og interessant!

Relaterte materialer:

• Hva er en lastcelle og hvordan den fungerer
• Hva er grensebrytere for?
• Hva er forskjellen mellom vekselstrøm og likestrøm