Senzor Hall: dispozitiv, principiu de funcționare și scop

Senzorii magnetici Hall sunt răspândiți în condiții moderne și sunt utilizați nu numai în produse specializate, ci și în aparatele obișnuite de uz casnic. Majoritatea utilizatorilor nici măcar nu bănuiesc ce elemente sensibile funcționează în telefonul lor, de exemplu, și ce pot fi instalate nu numai în echipamente electronice, ci și în vehicule (într - o mașină sau motocicletă). În acest articol, vom analiza structura, principiul de funcționare și scopul senzorului Hall.

Principiul de funcționare și tipuri

Utilizarea senzorilor în diferite dispozitive (în special pe o tabletă) se explică prin capacitatea lor de a reacționa la schimbările de câmp și de a se opri atunci când capacul magnetic al carcasei este închis. Datorită acestei proprietăți, acestea sunt instalate și în mașinile de spălat, permițându-vă să controlați viteza de rotație a tamburului. În termeni simpli, aici senzorul Hall este folosit ca tahometru.

Referință istorică

Pentru a înțelege cum funcționează acest element, este necesară puțină istorie. În 1879, fizicianul american Hall a descoperit un fenomen interesant asociat cu comportamentul unui conductor cu un curent într-un câmp magnetic. Testul a arătat că, dacă un curent este trecut printr-o placă de cupru plasată între magneți, atunci apare o diferență de potențial pe fețele sale laterale. Apare o întrebare firească: cum să verificați această tensiune acasă?

S-a dovedit că în practică poate fi măsurați cu un multimetru sau orice alt dispozitiv în limitele corespunzătoare. La fel se poate face cu orice tester adecvat sau dispozitiv similar.

Conectarea contorului confirmă faptul că electronii în mișcare sunt deviați în lateral sub influența câmpului magnetic (perpendicular pe direcția mișcării lor).

Important! Mărimea acestei abateri sau diferențe de potențial este proporțională cu „puterea” magneților și puterea curentului prin placă.

Pe această bază, Hall a concluzionat că un astfel de conductor este un bun mijloc de măsurare a câmpului magnetic. Funcționarea unui element sensibil special numit senzor Hall se bazează pe acest efect. După ce ați aflat cum funcționează în fiecare dispozitiv specific, puteți fi siguri de asimilarea finală a principiului său de funcționare.

Clasificare

Este important să înțelegem ce sunt senzorii Hall și după ce principiu sunt clasificați de obicei. În funcție de particularitățile muncii și de ceea ce este necesar în scopuri sau scopuri, senzorul Hall poate avea diferite modele. Una dintre varietăți este dispozitivele analogice care produc un semnal continuu la ieșire.

Spre deosebire de acestea, un element digital are doar două stări discrete („zero” și „una”). Acest tip de dispozitiv poate fi unipolar sau bipolar. Primul dintre ele este declanșat atunci când este detectat un câmp de orice polaritate și se oprește când acesta dispare. Adică, senzorul digital unipolar reacționează numai la absența sau prezența tensiunii magnetice. Caracteristicile luate în considerare ale fiecărei subspecii ajută, de asemenea, la înțelegerea a ceea ce este - un senzor Hall.

Senzorii unipolari trec la „unitate” numai atunci când câmpul atinge un nivel de prag și nu poate determina prezența acestuia la tensiuni slabe. Această proprietate reprezintă un dezavantaj semnificativ al acestor dispozitive, ceea ce limitează semnificativ domeniul de aplicare al acestora. Senzorul bipolar este declanșat luând în considerare polaritatea câmpului magnetic, dintre care unul îl pornește și celălalt îl oprește.

Denumirea grafică convențională a dispozitivelor din această clasă este prezentată în fotografia de mai jos:

Dispozitiv și exemple de utilizare

Cel mai simplu sistem cu senzor Hall include următoarele elemente:

1. Magnet permanent (funcția sa este de a crea un câmp magnetic).
2. Rotor mobil cu lame sau dinți.
3. O tijă specială din material magnetic (miez magnetic).
4. Cutie de plastic.

În plus, caracteristicile tehnice ale senzorului asigură utilizarea microcircuitelor implicate în procesul de măsurare.

Este posibil să înțelegeți principiul de funcționare al acestui dispozitiv dacă vă familiarizați cu schema detaliată a pornirii senzorului Hall în zona de măsurare. Schema de conectare și esența funcționării senzorului pot fi prezentate după cum urmează:

• În golul format de jumătățile circuitului magnetic, lamele rotorului metalic se mișcă.
• Când se rotesc, fluxul magnetic este periodic manevrat.
• Microcircuitul încorporat prevede determinarea unui indice de inducție zero (în aceste momente, tensiunea la ieșirea sa este maximă).
• Frecvența acestor explozii, calculată de același microcircuit, este utilizată pentru a evalua viteza de rotație a obiectului controlat (arborele motorului într-o motocicletă, de exemplu).

Pentru ca acest proces să se desfășoare în mod normal, atunci când senzorul este conectat la circuitul de măsurare, trebuie luat în considerare pinout-ul acestei probe (poate fi diferit).

Rezumând schema luată în considerare, ar trebui să se presupună că senzorii din această clasă sunt capabili să măsoare viteza de rotație a arborelui cotit a oricărui vehicul în mișcare. Versatilitatea senzorului, care nu exclude posibilitatea instalării sale într-un scuter, de exemplu, face posibilă utilizarea senzorului Hall nu numai în dispozitive tehnice complexe, ci și în aparatele obișnuite de uz casnic.

Aplicare în sistemele de aprindere și mașinile de spălat

Când utilizați un senzor Hall în sistemul de aprindere al unei mașini, acesta poate fi utilizat pentru a înregistra momentul deschiderii distribuitorului. În acest caz, funcționează ca un convertor analogic, care determină momentul întreruperii alimentării la bord. Utilizarea acestuia în modulele de lucru ale mașinii de spălat se bazează pe același principiu, ceea ce face posibilă determinarea creșterii greutății rufelor prin viteza de rotație a tamburului.

Senzorii de sală sunt instalați în unele mostre de echipamente de măsurare. Cel mai adesea, acestea sunt echipate cu cleme fără contact utilizate pentru măsurarea curentului în conductoare. Dispozitivul încorporat reacționează la schimbările din câmpul electromagnetic generate în jurul cablului de alimentare. În plus, se potrivește cu mânerul clapetei de accelerație a unei biciclete electrice, permițându-vă să controlați unghiul său de rotație.

Într-un mediu casnic

În tastaturile computerului, aceste dispozitive oferă un mod fără contact de citire a informațiilor. Senzorul, care face parte din răcitorul unui computer de uz casnic, este capabil să controleze polaritatea înfășurărilor rotorului, adică să schimbe direcția de rotație a acestuia.

Atunci când utilizați un astfel de element pe un smartphone, în special, acesta asigură faptul că dispozitivul este oprit atunci când este plasat într-o carcasă cu un dispozitiv de fixare „magnetic”.

Având în vedere domeniul de aplicare a senzorilor Hall în cuvinte simple, putem spune că utilizarea sa în domeniul tehnic este practic nelimitată. De exemplu, în designerul electronic Arduino, există un set cu un astfel de senzor, care face posibilă ilustrarea efectului Hall în practică.

Acesta nu este singurul caz de utilizare educațională care îi ajută pe utilizatorii începători să înțeleagă cum să se conecteze și să utilizeze senzorii de câmp.

În concluzie, observăm că dezavantajele senzorilor Hall includ sensibilitatea lor la interferența electromagnetică, care apare adesea în circuitele de lucru. În plus, utilizarea modulelor electronice complexe în proiectarea dispozitivului afectează într-o oarecare măsură fiabilitatea acestuia, reducându-l oarecum. Aceste dezavantaje ale senzorului nu sunt considerate defecte ale acestuia, ci sunt pur și simplu luate în considerare la lucrul cu echipamentul.

Acum știți ce este un senzor Hall, cum funcționează și de ce aveți nevoie de el. Sperăm că informațiile furnizate au fost utile și interesante!

Materiale conexe:

• Ce este și cum funcționează o celulă de încărcare
• Pentru ce sunt întrerupătoarele de limită?
• Care este diferența dintre curent alternativ și curent continuu