Hall sensörü: cihaz, çalışma prensibi ve amaç

Manyetik Hall sensörleri modern koşullarda yaygındır ve yalnızca özel ürünlerde değil, sıradan ev aletlerinde de kullanılır. Çoğu kullanıcı, örneğin, telefonlarında hangi hassas öğelerin çalıştığından ve hangi öğelerin çalıştığından şüphelenmez. sadece elektronik ekipmana değil, aynı zamanda araçlara da (arabaya veya motosiklet). Bu yazımızda Hall sensörünün yapısına, çalışma prensibine ve amacına bakacağız.

Çalışma prensibi ve türleri

Sensörlerin çeşitli cihazlarda (özellikle bir tablette) kullanımı, alan değişikliklerine tepki verme ve kasanın manyetik kapağı kapatıldığında kapanma yetenekleri ile açıklanmaktadır. Bu özellik sayesinde çamaşır makinelerine takılırlar ve tambur dönüş hızını kontrol etmenizi sağlarlar. Basit bir ifadeyle, burada Hall sensörü bir takometre olarak kullanılır.

Tarihsel referans

Bu öğenin nasıl çalıştığını anlamak için biraz geçmişe ihtiyaç var. 1879'da Amerikalı fizikçi Hall, bir manyetik alandaki akıma sahip bir iletkenin davranışıyla ilgili ilginç bir fenomen keşfetti. Test, mıknatıslar arasına yerleştirilmiş bir bakır plakadan bir akım geçirilirse, yan yüzlerinde bir potansiyel farkının ortaya çıktığını gösterdi. Doğal bir soru ortaya çıkıyor: bu voltajı evde nasıl kontrol edebilirim?

Pratikte olabileceği ortaya çıktı multimetre ile ölçmek veya uygun sınırlar içinde başka herhangi bir cihaz. Aynısı herhangi bir uygun test cihazı veya benzeri cihaz ile yapılabilir.

Sayacın bağlanması, hareketli elektronların manyetik alanın etkisi altında (hareketlerinin yönüne dik) yana saptığını doğrular.

Önemli! Bu sapmanın veya potansiyel farkının büyüklüğü, mıknatısların "gücü" ve plakadan geçen akımın gücü ile orantılıdır.

Bu temelde Hall, böyle bir iletkenin manyetik alanı ölçmek için iyi bir araç olduğu sonucuna vardı. Hall sensörü adı verilen özel bir hassas elemanın çalışması bu etkiye dayanmaktadır. Her bir cihazda nasıl çalıştığını anladıktan sonra, çalışma prensibinin nihai özümsendiğinden emin olabilirsiniz.

sınıflandırma

Hall sensörlerinin ne olduğunu ve genellikle hangi prensibe göre sınıflandırıldıklarını anlamak önemlidir. Hall sensörü, işin özelliklerine ve ne için veya amaca göre ihtiyaç duyulduğuna göre çeşitli tasarımlara sahip olabilir. Çeşitlerden biri, çıkışta sürekli bir sinyal üreten analog cihazlardır.

Bunların aksine, bir dijital öğenin yalnızca iki ayrı durumu ("sıfır" ve "bir") vardır. Bu tür bir cihaz tek kutuplu veya iki kutuplu olabilir. Bunlardan ilki, herhangi bir polarite alanı algılandığında tetiklenir ve kaybolduğunda kapanır. Yani, tek kutuplu dijital sensör, yalnızca manyetik gerilimin yokluğuna veya varlığına tepki verir. Alt türlerin her birinin dikkate alınan özellikleri, onun ne olduğunu anlamaya da yardımcı olur - bir Hall sensörü.

Tek kutuplu sensörler, yalnızca alan bir eşik seviyesine ulaştığında ve zayıf voltajlarda varlığını belirleyemediğinde "birliğe" geçer. Bu özellik, uygulama kapsamını önemli ölçüde sınırlayan bu tür cihazların önemli bir dezavantajıdır. Bipolar sensör, biri onu açan diğeri kapatan manyetik alanın polaritesi dikkate alınarak tetiklenir.

Bu sınıftaki cihazların geleneksel grafik tanımı aşağıdaki fotoğrafta gösterilmektedir:

Cihaz ve kullanım örnekleri

Hall sensörlü en basit sistem aşağıdaki unsurları içerir:

1. Kalıcı mıknatıs (işlevi bir manyetik alan oluşturmaktır).
2. Bıçaklı veya dişli hareketli rotor.
3. Manyetik malzemeden (manyetik çekirdek) yapılmış özel bir çubuk.
4. Plastik kasa.

Ek olarak, sensörün teknik özellikleri, ölçüm sürecinde yer alan mikro devrelerin kullanımını sağlar.

Ölçüm alanında Hall sensörünü açmanın ayrıntılı şemasına aşina olursanız, bu cihazın çalışma prensibini anlamak mümkündür. Bağlantı şeması ve sensör çalışmasının özü aşağıdaki gibi sunulabilir:

• Manyetik devrenin yarılarının oluşturduğu boşlukta metal rotor kanatları hareket eder.
• Döndüklerinde, manyetik akı periyodik olarak yönlendirilir.
• Yerleşik mikro devre, sıfır endüksiyon indeksinin belirlenmesini sağlar (bu anlarda çıkışındaki voltaj maksimumdur).
• Aynı mikro devre tarafından hesaplanan bu tür patlamaların frekansı, kontrol edilen nesnenin (örneğin bir motosikletteki motor şaftı) dönüş hızını değerlendirmek için kullanılır.

Bu işlemin normal bir şekilde devam edebilmesi için sensör ölçüm devresine bağlandığında bu örneğin pinoutunun dikkate alınması gerekir (farklı olabilir).

Dikkate alınan şema özetlenirse, bu sınıftaki sensörlerin herhangi bir hareketli aracın krank mili dönüş hızını ölçebildiği varsayılmalıdır. Örneğin, bir scooter'a monte edilme olasılığını dışlamayan sensörün çok yönlülüğü, Hall sensörünün sadece karmaşık teknik cihazlarda değil, aynı zamanda sıradan ev aletlerinde de kullanılmasını mümkün kılar.

Ateşleme sistemlerinde ve çamaşır makinelerinde uygulama

Bir arabanın ateşleme sisteminde Hall sensörü kullanıldığında, distribütörün açılma anını kaydetmek için kullanılabilir. Bu durumda, yerleşik güç kaynağının kesinti anını belirleyen bir analog dönüştürücü olarak çalışır. Çamaşır makinesinin çalışma modüllerinde kullanımı aynı prensibe dayanmaktadır, bu da çamaşırların ağırlığındaki artışın tambur dönüş hızı ile belirlenmesini mümkün kılmaktadır.

Hall sensörleri, bazı ölçüm ekipmanı örneklerine kurulur. Çoğu zaman, iletkenlerdeki akımı ölçmek için kullanılan temassız kelepçelerle donatılmıştır. Yerleşik cihaz, güç kablosunun çevresinde oluşan elektromanyetik alandaki değişikliklere tepki verir. Ek olarak, bir e-bisikletin gaz kelebeği koluna uyar ve dönüş açısını kontrol etmenizi sağlar.

Ev ortamında

Bilgisayar klavyelerinde, bu cihazlar temassız bir bilgi okuma yolu sağlar. Bir ev bilgisayarının soğutucusunun bir parçası olan sensör, rotor sargılarının polaritesini kontrol edebilir, yani dönüş yönünü değiştirebilir.

Bir akıllı telefonda özellikle böyle bir eleman kullanıldığında, cihazın "manyetik" bir tutturucu ile bir kasaya yerleştirildiğinde kapanmasını sağlar.

Basit bir ifadeyle Hall sensörlerinin uygulama alanı göz önüne alındığında, teknik alanda kullanımının pratikte sınırsız olduğunu söyleyebiliriz. Örneğin elektronik tasarımcı Arduino'da, Hall etkisini pratikte göstermeyi mümkün kılan böyle bir sensöre sahip bir set vardır.

Bu, acemi kullanıcıların saha sensörlerini nasıl bağlayacaklarını ve kullanacaklarını anlamalarına yardımcı olan tek eğitim amaçlı kullanım durumu değildir.

Sonuç olarak, Hall sensörlerinin dezavantajlarının, genellikle çalışan devrelerde meydana gelen elektromanyetik girişime duyarlılıklarını içerdiğini not ediyoruz. Ek olarak, cihazın tasarımında karmaşık elektronik modüllerin kullanılması, bir dereceye kadar güvenilirliğini etkiler ve bir şekilde azaltır. Sensörün bu dezavantajları, kusurları olarak kabul edilmez, ancak ekipmanla çalışırken dikkate alınır.

Artık Hall sensörünün ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve neden ona ihtiyacınız olduğunu biliyorsunuz. Sağlanan bilgilerin yararlı ve ilginç olduğunu umuyoruz!

İlgili malzemeler:

• Yük hücresi nedir ve nasıl çalışır?
• Limit anahtarları ne içindir?
• Alternatif akım ve doğru akım arasındaki fark nedir