Magnetické Hallove snímače sú v moderných podmienkach rozšírené a používajú sa nielen v špecializovaných výrobkoch, ale aj v bežných domácich spotrebičoch. Väčšina používateľov ani netuší, ktoré citlivé prvky napríklad fungujú v ich telefóne a aké môžu byť inštalované nielen v elektronickom zariadení, ale aj vo vozidlách (v aute alebo motocykel). V tomto článku sa pozrieme na štruktúru, princíp činnosti a účel Hallovho senzora.
Obsah:
- Princíp činnosti a druhy
- Historický odkaz
- Klasifikácia
- Zariadenie a príklady použitia
- Aplikácia v zapaľovacích systémoch a práčkach
- V domácom prostredí
Princíp činnosti a druhy
Použitie senzorov v rôznych zariadeniach (najmä v tablete) sa vysvetľuje ich schopnosťou reagovať na zmeny poľa a vypnúť sa, keď je magnetický kryt puzdra zatvorený. Vďaka tejto vlastnosti sú inštalované v práčkach, ktoré vám umožňujú ovládať rýchlosť otáčania bubna. Jednoducho povedané, Hallov senzor sa tu používa ako tachometer.
Historický odkaz
Aby sme pochopili, ako tento prvok funguje, je potrebná malá história. V roku 1879 americký fyzik Hall objavil zaujímavý jav spojený so správaním vodiča s prúdom v magnetickom poli. Test ukázal, že ak prúd prechádza cez medenú dosku umiestnenú medzi magnetmi, potom sa na jeho bočných plochách objaví potenciálny rozdiel. Vzniká prirodzená otázka: ako skontrolovať toto napätie doma?
Ukázalo sa, že v praxi to môže byť merajte multimetrom alebo akékoľvek iné zariadenie v rámci príslušných limitov. To isté je možné vykonať s akýmkoľvek vhodným testerom alebo podobným zariadením.
Pripojenie merača potvrdzuje, že pohybujúce sa elektróny pod vplyvom magnetického poľa sú odklonené do strany (kolmo na smer ich pohybu).
Dôležité! Veľkosť tejto odchýlky alebo rozdielu potenciálu je úmerná „sile“ magnetov a sile prúdu prechádzajúceho doskou.
Na tomto základe Hall dospel k záveru, že takýto vodič je dobrým prostriedkom na meranie magnetického poľa. Na tomto efekte je založená činnosť špeciálneho citlivého prvku nazývaného Hallov senzor. Keď ste zistili, ako to funguje v každom konkrétnom zariadení, môžete si byť istí konečnou asimiláciou jeho princípu činnosti.
Klasifikácia
Je dôležité pochopiť, čo sú Hallove senzory a na akom princípe sú zvyčajne klasifikované. Podľa zvláštností práce a toho, čo je potrebné na účel alebo účel, môže mať Hallov senzor rôzne prevedenie. Jednou z odrôd sú analógové zariadenia, ktoré na výstupe produkujú nepretržitý signál.
Na rozdiel od nich má digitálny prvok iba dva diskrétne stavy („nula“ a „jedna“). Tento typ zariadenia môže byť unipolárny alebo bipolárny. Prvý z nich sa spustí, keď sa zistí pole akejkoľvek polarity, a vypne sa, keď zmizne. To znamená, že unipolárny digitálny snímač reaguje iba na neprítomnosť alebo prítomnosť magnetického napätia. Uvažované vlastnosti každého z poddruhov tiež pomáhajú pochopiť, čo to je - Hallov senzor.
Unipolárne senzory sa prepnú na „jednotu“ iba vtedy, keď pole dosiahne prahovú úroveň a nie je schopné určiť jeho prítomnosť pri slabom napätí. Táto vlastnosť je významnou nevýhodou takýchto zariadení, čo výrazne obmedzuje rozsah ich aplikácie. Bipolárny senzor sa spustí s prihliadnutím na polaritu magnetického poľa, z ktorých jeden ho zapne a druhý vypne.
Konvenčné grafické označenie zariadení tejto triedy je uvedené na fotografii nižšie:
Zariadenie a príklady použitia
Najjednoduchší systém s Hallovým senzorom obsahuje nasledujúce prvky:
- Permanentný magnet (jeho funkciou je vytvárať magnetické pole).
- Pohyblivý rotor s lopatkami alebo zubami.
- Špeciálna tyč vyrobená z magnetického materiálu (magnetické jadro).
- Plastové puzdro.
Technické vlastnosti senzora navyše umožňujú použitie mikroobvodov zapojených do procesu merania.
Princíp fungovania tohto zariadenia je možné pochopiť, ak sa zoznámite s podrobným diagramom zapnutia Hallovho senzora v oblasti merania. Schéma zapojenia a podstata činnosti senzora môžu byť prezentované nasledovne:
- V medzere tvorenej polovicami magnetického obvodu sa pohybujú kovové lopatky rotora.
- Keď sa otáčajú, magnetický tok sa periodicky posúva.
- Vstavaný mikroobvod zabezpečuje stanovenie nulového indukčného indexu (v týchto momentoch je napätie na jeho výstupe maximálne).
- Frekvencia takýchto impulzov, vypočítaná rovnakým mikroobvodom, sa používa na posúdenie rýchlosti otáčania ovládaného predmetu (napríklad hriadeľa motora v motocykli).
Aby tento proces prebiehal normálne, keď je snímač pripojený k meraciemu obvodu, je potrebné vziať do úvahy vývod tejto vzorky (môže byť odlišný).
Zhrnutím uvažovanej schémy by sa malo predpokladať, že senzory tejto triedy sú schopné merať rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa akéhokoľvek pohybujúceho sa vozidla. Univerzálnosť senzora, ktorá nevylučuje možnosť jeho inštalácie napríklad na skúter, umožňuje použiť Hallov senzor nielen v komplexných technických zariadeniach, ale aj v bežných domácich spotrebičoch.
Aplikácia v zapaľovacích systémoch a práčkach
Pri použití Hallovho senzora v zapaľovacom systéme automobilu môže byť použitý na zaznamenanie okamihu otvorenia rozdeľovača. V tomto prípade funguje ako analógový prevodník, ktorý určuje okamih prerušenia palubného napájania. Jeho použitie v pracovných moduloch práčky je založené na rovnakom princípe, ktorý umožňuje určiť prírastok hmotnosti bielizne rýchlosťou otáčania bubna.
Hallove snímače sú inštalované v niektorých vzorkách meracieho zariadenia. Najčastejšie sú vybavené bezkontaktnými svorkami používanými na meranie prúdu vo vodičoch. Vstavané zariadenie reaguje na zmeny v elektromagnetickom poli generovanom okolo napájacieho kábla. Navyše sa hodí k rukoväti plynu elektrobicykla, čo vám umožní ovládať jeho uhol natočenia.
V domácom prostredí
Na počítačových klávesniciach tieto zariadenia poskytujú bezkontaktný spôsob čítania informácií. Senzor, ktorý je súčasťou chladiča domáceho počítača, je schopný ovládať polaritu vinutí rotora, to znamená zmeniť smer jeho otáčania.
Najmä pri použití takéhoto prvku v smartfóne zaisťuje vypnutie zariadenia, keď je vložené do puzdra s „magnetickým“ zapínaním.
Vzhľadom na oblasť aplikácie Hallových senzorov jednoduchými slovami môžeme povedať, že jeho použitie v technickej oblasti je prakticky neobmedzené. V elektronickom dizajnérovi Arduino je napríklad sada s takýmto snímačom, ktorá umožňuje v praxi ilustrovať Hallov efekt.
Toto nie je jediný prípad vzdelávacieho použitia, ktorý pomáha začínajúcim používateľom pochopiť, ako sa pripojiť a používať snímače poľa.
Na záver poznamenávame, že medzi nevýhody Hallových senzorov patrí ich citlivosť na elektromagnetické rušenie, ktoré sa často vyskytuje v pracovných obvodoch. Okrem toho používanie komplexných elektronických modulov pri konštrukcii zariadenia do určitej miery ovplyvňuje jeho spoľahlivosť a trochu ho znižuje. Tieto nevýhody senzora sa nepovažujú za jeho chyby, ale jednoducho sa berú do úvahy pri práci so zariadením.
Teraz viete, čo je to Hallov senzor, ako funguje a prečo ho potrebujete. Dúfame, že poskytnuté informácie boli užitočné a zaujímavé!
Súvisiace materiály:
- Čo je to snímač zaťaženia a ako funguje
- Na čo slúžia koncové spínače?
- Aký je rozdiel medzi striedavým prúdom a jednosmerným prúdom
