Vad är en Hall-sensor och var används den?

Funktionsprincip och typer

Användningen av sensorer i olika enheter (särskilt i surfplattan) förklaras av deras förmåga att svara på fältförändringar och stänga av när det magnetiska locket på höljet är stängt. På grund av den här egenskapen installeras de i tvättmaskiner, så att du kan kontrollera trummanas rotationshastighet. Enkelt uttryckt - här används Hall-sensorn som en varvräknare.

Historikreferens

För att förstå principen för detta element behöver du en liten utflykt till historien. 1879 upptäckte den amerikanska fysikern Hall ett intressant fenomen relaterat till beteendet hos en ledare med ström i ett magnetfält. Testet visade att om en ström passeras genom en kopparplatta placerad mellan magneterna, så uppträder en potentialskillnad på dess sidoytor. En logisk fråga uppstår: hur kontrollerar man denna spänning hemma?

Det visade sig att det i praktiken kan vara det mät med en multimeter eller någon annan enhet som har lämpliga gränser. Detsamma kan göras med alla lämpliga testare eller liknande instrument.

Mätarens anslutning bekräftar att de rörliga elektronerna avböjs till sidan under påverkan av magnetfältet (vinkelrätt mot deras rörelseriktning).

Viktig! Storleken på denna avvikelse eller potentialskillnad är proportionell mot "kraften" hos magneterna och strömmen genom plattan.

På denna grundval drog Hall slutsatsen att en sådan ledare är ett bra verktyg för att mäta magnetfältet. Funktionen av ett speciellt känsligt element som kallas Hall-sensorn är baserat på denna effekt. När du har kommit fram till hur det fungerar i varje specifik enhet kan du vara säker på den slutgiltiga assimileringen av dess driftsprincip.

Klassificering

Det är viktigt att förstå vad Hall-sensorer är och efter vilken princip de vanligtvis klassificeras. Beroende på arbetets funktioner och varför det behövs eller för det avsedda syftet, kan Hall-sensorn ha olika utföranden. En av varianterna är analoga enheter som producerar en kontinuerlig signal vid utgången.

Däremot har ett digitalt element bara två diskreta tillstånd ("noll" och "enhet"). Denna typ av enhet kan vara unipolär eller ha en bipolär typ.Den första av dem fungerar när ett fält med polaritet upptäcks och stängs av när det försvinner. Det vill säga en unipolär digital sensor svarar bara på frånvaron eller närvaron av magnetisk spänning. De betraktade funktionerna i varje underart hjälper också till att förstå vad det är - en Hall-sensor.

Unipolära sensorer växlar till “enheten” endast när fältet når tröskelnivån och inte kan bestämma dess närvaro vid svaga spänningar. Den angivna egenskapen är ett betydande minus av sådana enheter, vilket väsentligt 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:

Enhets- och användningsexempel

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

1. Permanent magnet (dess funktion är att skapa ett magnetfält).
2. Rörlig rotor med blad eller tänder.
3. En specialstång gjord av magnetiskt material (magnetisk kärna).
4. Plastfodral.

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

Det är möjligt att förstå principen om drift av denna enhet om du bekanta dig med det detaljerade diagrammet för att Hall-sensorn är inkluderad i mätzonen. Anslutningsdiagrammet och sensorns essens kan representeras på följande sätt:

• I spalten som bildas av magnetkretsens halvor rör sig metallrotorbladen.
• När de roterar inträffar periodisk växling av magnetflödet.
• Den integrerade mikrokretsen möjliggör bestämning av ett nollinduktionsindex (vid dessa tillfällen är spänningen vid dess utgång maximalt).
• Frekvensen för sådana skurar, beräknade av samma chip, används för att bedöma rotationshastigheten för ett kontrollerat föremål (till exempel en motoraxel i en motorcykel).

För att denna process ska gå normalt, när sensorn ingår i mätkretsen, måste uttaget av detta prov tas med i beräkningen (det kan vara annorlunda).

Sammanfattande av det övervägda schemat bör det antas att sensorer i denna klass kan mäta rotationshastigheten för vevaxeln hos ett rörligt fordon. Sensorns universalitet, som till exempel inte utesluter möjligheten att installera den i en skoter, tillåter dig att använda Hall-sensorn inte bara i komplexa tekniska apparater, utan också i vanliga hushållsapparater.

Användning i tändningssystemet och tvättmaskiner

När du använder Hall-sensorn i fordonets tändningssystem kan den användas för att fixa ögonblicket för att öppna distributören. I det här fallet fungerar det som en analog omvandlare, som bestämmer momenten för avbrott i ombordströmförsörjningen. Dess användning i tvättmaskinens driftsmoduler är baserad på samma princip som gör det möjligt att bestämma ökningen av tvättens vikt med trumman.

Hallsensorer installeras i en del mätutrustningsprover. Oftast är de utrustade med kontaktlösa klämmor som används för att mäta ström i ledare. Den inbyggda enheten svarar på förändringar i det elektromagnetiska fältet som genereras runt kraftkabeln. Dessutom är det lämpligt för gashandtaget på en elcykel, så att du kan styra rotationsvinkeln.

Under inhemska förhållanden

I datortangentbord ger dessa enheter ett kontaktlöst sätt att ta information. Sensorn, som är en del av hushållens PC-kylare, kan styra polariteten hos rotorlindningarna, det vill säga ändra rotationsriktningen.

När man använder ett sådant element i en smartphone, i synnerhet, tillåter det att stänga av enheten när den placeras i ett fodral med ett ”magnetiskt” fästelement.

Med tanke på tillämpningen av Hall-sensorer i enkla ord kan vi säga att dess användning inom det tekniska området är praktiskt taget obegränsad.I den elektroniska konstruktören till Arduino, till exempel, finns det ett kit med en sådan sensor, som i praktiken gör det möjligt att illustrera Hall-effekten.

Detta är inte det enda exemplet på dess användning för utbildningsändamål, vilket hjälper nybörjare att förstå hur man ansluter och använder fältstruktursensorer.

Sammanfattningsvis noterar vi att nackdelarna med Hall-sensorer inkluderar deras känslighet för elektromagnetisk störning, som ofta uppstår i driftkretsar. Dessutom påverkar användningen av komplexa elektroniska moduler i konstruktionen av enheten till viss del dess tillförlitlighet, vilket minskar den något. Dessa nackdelar med sensorn betraktas inte som dess defekter, utan helt enkelt beaktas när man arbetar med utrustningen.

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

Relaterade material:

• Vad är en lastcell och hur är den ordnad
• Vad är gränslägesbrytarna för?
• Vad är skillnaden mellan växelström och likström