Hallsensor: enhet, funktionsprincip och syfte

Magnetiska hallsensorer är utbredda i moderna förhållanden och används inte bara i specialprodukter, utan också i vanliga hushållsapparater. De flesta användare misstänker inte ens vilka känsliga element som fungerar i sin telefon, till exempel och vad de kan installeras inte bara i elektronisk utrustning, utan också i fordon (i en bil eller motorcykel). I denna artikel kommer vi att titta på strukturen, funktionsprincipen och syftet med Hall -sensorn.

Funktionsprincip och typer

Användningen av sensorer i olika enheter (i synnerhet i en surfplatta) förklaras av deras förmåga att reagera på fältförändringar och stängas av när magnetlocket på fodralet är stängt. Tack vare den här egenskapen är de också installerade i tvättmaskiner, så att du kan styra trummans rotationshastighet. Enkelt uttryckt, här används Hall -sensorn som en varvräknare.

Historisk referens

För att förstå hur detta element fungerar krävs lite historik. År 1879 upptäckte den amerikanske fysikern Hall ett intressant fenomen i samband med beteendet hos en ledare med en ström i ett magnetfält. Testet visade att om en ström passerar genom en kopparplatta placerad mellan magneterna, visas en potentialskillnad på dess sidoytor. En naturlig fråga uppstår: hur man kontrollerar denna spänning hemma?

Det visade sig att det i praktiken kan vara det mäta med en multimeter eller någon annan enhet inom lämpliga gränser. Detsamma kan göras med valfri testare eller liknande enhet.

Att ansluta mätaren bekräftar att de rörliga elektronerna under påverkan av magnetfältet avböjs till sidan (vinkelrätt mot deras rörelseriktning).

Viktig! Storleken på denna avvikelse eller potentialskillnad är proportionell mot magnets "effekt" och strömstyrkan genom plattan.

På denna grund drog Hall slutsatsen att en sådan ledare är ett bra sätt att mäta magnetfältet. Funktionen av ett speciellt känsligt element som kallas en Hall -sensor är baserat på denna effekt. Efter att ha räknat ut hur det fungerar i varje specifik enhet kan du vara säker på den slutliga assimilationen av dess driftsprincip.

Klassificering

Det är viktigt att förstå vad Hall -sensorer är och enligt vilken princip de vanligtvis klassificeras. Enligt arbetets särdrag och vad det behövs för eller av syfte kan Hall -sensorn ha olika utföranden. En av sorterna är analoga enheter som producerar en kontinuerlig signal vid utgången.

Till skillnad från dem har ett digitalt element endast två diskreta tillstånd ("noll" och "ett"). Denna typ av enhet kan vara unipolär eller bipolär. Den första av dem utlöses när ett fält av någon polaritet detekteras och stängs av när det försvinner. Det vill säga den unipolära digitala sensorn reagerar endast på frånvaro eller närvaro av magnetisk spänning. De övervägda funktionerna i var och en av underarterna hjälper också till att förstå vad det är - en Hall -sensor.

Unipolära sensorer växlar till "enhet" endast när fältet når en tröskelnivå och inte kan bestämma dess närvaro vid svaga spänningar. Denna egenskap är en betydande nackdel med sådana anordningar, vilket avsevärt begränsar tillämpningsområdet. Den bipolära sensorn utlöses med hänsyn till magnetfältets polaritet, varav en slår på den och den andra stänger av den.

Den konventionella grafiska beteckningen för enheter i denna klass visas på bilden nedan:

Enhet och exempel på användning

Det enklaste systemet med en Hall -sensor innehåller följande element:

1. Permanent magnet (dess funktion är att skapa ett magnetfält).
2. Rörlig rotor med blad eller tänder.
3. En speciell stav tillverkad av magnetiskt material (magnetkärna).
4. Plastfodral.

Dessutom tillhandahåller sensorns tekniska egenskaper användning av mikrokretsar som är involverade i mätprocessen.

Det är möjligt att förstå principen för denna enhet om du bekantar dig med det detaljerade diagrammet för att slå på hallsensorn i mätområdet. Anslutningsdiagrammet och kärnan i sensoroperationen kan presenteras enligt följande:

• I gapet som bildas av magnetkretsens halvor rör sig metallrotorbladen.
• När de roterar shuntas magnetflödet periodiskt.
• Den inbyggda mikrokretsen möjliggör bestämning av ett nollinduktionsindex (vid dessa ögonblick är spänningen vid dess utgång maximal).
• Frekvensen för sådana utbrott, beräknat med samma mikrokrets, används för att bedöma rotationshastigheten för det kontrollerade objektet (motoraxeln i en motorcykel, till exempel).

För att denna process ska fungera normalt, när sensorn är ansluten till mätkretsen, måste pinout av detta prov beaktas (det kan vara annorlunda).

Sammanfattningsvis bör man anta att sensorer i denna klass kan mäta vevaxelns rotationshastighet för alla fordon i rörelse. Sensorns mångsidighet, som inte utesluter möjligheten att installera den i en skoter, till exempel, gör det möjligt att använda Hall -sensorn inte bara i komplexa tekniska enheter, utan också i vanliga hushållsapparater.

Användning i tändsystem och tvättmaskiner

När du använder en Hall -sensor i bilens tändsystem är det möjligt att fixa det ögonblick då distributören öppnar. I det här fallet fungerar det som en analog omvandlare, som bestämmer ögonblicket för avbrott i den inbyggda strömförsörjningen. Dess användning i tvättmaskinens arbetsmoduler är baserad på samma princip, vilket gör det möjligt att bestämma tvättens viktökning med trummans rotationshastighet.

Hallsensorer är installerade i några prover av mätutrustning. Oftast är de utrustade med beröringsfria klämmor som används för att mäta ström i ledare. Den inbyggda enheten reagerar på förändringar i det elektromagnetiska fältet som genereras runt strömkabeln. Dessutom passar den gasreglaget på en e-cykel, så att du kan styra rotationsvinkeln.

I en hemmiljö

På datortangentbord ger dessa enheter ett kontaktlöst sätt att läsa information. Sensorn, som är en del av kylaren på en hushålls -PC, kan styra polariteten hos rotorlindningarna, det vill säga ändra rotationsriktningen.

När man använder ett sådant element i en smartphone, i synnerhet, säkerställer det att enheten stängs av när den placeras i ett fodral med ett "magnetiskt" fästelement.

Med tanke på tillämpningsområdet för Hall -sensorer i enkla ord kan vi säga att dess användning inom det tekniska området är praktiskt taget obegränsad. I den elektroniska designern Arduino finns till exempel en uppsättning med en sådan sensor, vilket gör det möjligt att illustrera Hall -effekten i praktiken.

Detta är inte det enda pedagogiska användningsfallet som hjälper nybörjare att förstå hur man ansluter och använder fältsensorer.

Sammanfattningsvis noterar vi att nackdelarna med Hall -sensorer inkluderar deras känslighet för elektromagnetisk störning, som ofta förekommer i arbetskretsar. Dessutom påverkar användningen av komplexa elektroniska moduler i enhetens design till viss del dess tillförlitlighet, vilket minskar den något. Dessa nackdelar med sensorn betraktas inte som dess defekter, utan beaktas helt enkelt vid arbete med utrustningen.

Nu vet du vad en Hall -sensor är, hur den fungerar och varför du behöver den. Vi hoppas att den tillhandahållna informationen var användbar och intressant!

Relaterat material:

• Vad är en lastcell och hur den fungerar
• Vad är gränslägesbrytare för?
• Vad är skillnaden mellan växelström och likström