Cảm biến Hall là gì và nó được sử dụng ở đâu?
Nguyên tắc hoạt động và các loại
Việc sử dụng các cảm biến trong các thiết bị khác nhau (đặc biệt là trong máy tính bảng) được giải thích bằng khả năng đáp ứng với thay đổi trường và tắt khi nắp từ tính của vỏ được đóng lại. Do đặc tính này, chúng được cài đặt trong máy giặt, cho phép bạn kiểm soát tốc độ quay của trống. Nói một cách đơn giản - ở đây, cảm biến Hall được sử dụng như một máy đo tốc độ.
Bối cảnh lịch sử
Để hiểu nguyên tắc hoạt động của yếu tố này, bạn sẽ cần một chuyến tham quan nhỏ vào lịch sử. Năm 1879, Hội trường vật lý người Mỹ đã phát hiện ra một hiện tượng thú vị liên quan đến hành vi của một vật dẫn có dòng điện trong từ trường. Thử nghiệm cho thấy rằng nếu một dòng điện được truyền qua một tấm đồng được đặt giữa các nam châm, một sự khác biệt tiềm năng xuất hiện trên các mặt bên của nó. Một câu hỏi logic được đặt ra: làm thế nào để kiểm tra điện áp này ở nhà?
Hóa ra trong thực tế nó có thể đo bằng vạn năng hoặc bất kỳ thiết bị nào khác có giới hạn phù hợp. Điều tương tự có thể được thực hiện với bất kỳ người thử nghiệm phù hợp hoặc công cụ tương tự.
Kết nối của đồng hồ xác nhận rằng các electron chuyển động bị lệch về phía bên dưới tác động của từ trường (vuông góc với hướng chuyển động của chúng).
Quan trọng! Độ lớn của độ lệch hoặc chênh lệch tiềm năng này tỷ lệ thuận với "công suất" của nam châm và dòng điện qua bản.
Trên cơ sở đó, Hall kết luận rằng một dây dẫn như vậy là một công cụ tốt để đo từ trường. Hoạt động của một yếu tố nhạy cảm đặc biệt gọi là cảm biến Hall dựa trên hiệu ứng này. Khi tìm ra cách thức hoạt động của nó trong từng thiết bị cụ thể, bạn có thể chắc chắn về sự đồng hóa cuối cùng của nguyên tắc hoạt động của nó.
Phân loại
Điều quan trọng là phải hiểu cảm biến Hall là gì và theo nguyên tắc nào chúng thường được phân loại. Theo các tính năng của công việc và tại sao cần thiết hoặc cho mục đích của nó, cảm biến Hall có thể có nhiều thiết kế khác nhau. Một trong những giống là các thiết bị tương tự tạo ra tín hiệu liên tục ở đầu ra.
Ngược lại, một yếu tố kỹ thuật số chỉ có hai trạng thái riêng biệt (không có gì khác nhau Loại thiết bị này có thể là đơn cực hoặc có loại lưỡng cực.Đầu tiên trong số chúng hoạt động khi một trường thuộc bất kỳ cực nào được phát hiện và tắt khi nó biến mất. Đó là, một cảm biến kỹ thuật số đơn cực chỉ đáp ứng với sự vắng mặt hoặc hiện diện của sức căng từ tính. Các tính năng được xem xét của từng phân loài cũng giúp hiểu được nó là gì - một cảm biến Hall.
Các cảm biến đơn cực chuyển sang đơn vị trực tuyến chỉ khi khi trường đạt đến ngưỡng và không thể xác định sự hiện diện của nó ở mức căng thẳng yếu. Thuộc tính được chỉ định là một điểm trừ đáng kể của các thiết bị như vậy, hạn chế đáng kể phạm vi ứng dụng của chúng. Cảm biến lưỡng cực được kích hoạt có tính đến cực tính của từ trường, một trong số đó bật và cái còn lại tắt.
Chỉ định đồ họa thông thường của các thiết bị thuộc lớp này được hiển thị trong ảnh bên dưới:
Ví dụ về thiết bị và cách sử dụng
Hệ thống đơn giản nhất với cảm biến Hall bao gồm các yếu tố sau:
- Nam châm vĩnh cửu (chức năng của nó là tạo ra từ trường).
- Cánh quạt di chuyển với lưỡi hoặc răng.
- Một thanh đặc biệt làm bằng vật liệu từ tính (lõi từ tính).
- Vỏ nhựa.
Ngoài ra, đặc tính kỹ thuật của cảm biến cung cấp cho việc sử dụng các vi mạch liên quan đến quá trình đo.
Có thể hiểu nguyên tắc hoạt động của thiết bị này nếu bạn làm quen với sơ đồ chi tiết về việc đưa cảm biến Hall vào vùng đo. Sơ đồ kết nối và bản chất của cảm biến có thể được trình bày như sau:
- Trong khe hở được hình thành bởi một nửa của mạch từ, các cánh quạt kim loại di chuyển.
- Khi chúng quay, sự xáo trộn định kỳ của từ thông xảy ra.
- Microcircuit tích hợp cung cấp cho việc xác định chỉ số cảm ứng bằng không (tại những thời điểm này điện áp ở đầu ra của nó là tối đa).
- Tần số của các vụ nổ như vậy, được tính bởi cùng một con chip, được sử dụng để đánh giá tốc độ quay của một đối tượng được điều khiển (ví dụ như trục động cơ trong xe máy).
Để quá trình này diễn ra bình thường, khi cảm biến được đưa vào mạch đo, thì phải tính đến sơ đồ chân của mẫu này (có thể khác nhau).
Tóm tắt sơ đồ được xem xét, cần giả định rằng các cảm biến của lớp này có khả năng đo tốc độ quay của trục khuỷu của bất kỳ phương tiện di chuyển nào. Chẳng hạn, tính phổ biến của cảm biến, không loại trừ khả năng lắp đặt nó trong xe tay ga, cho phép bạn sử dụng cảm biến Hall không chỉ trong các thiết bị kỹ thuật phức tạp, mà còn trong các thiết bị gia dụng thông thường.
Ứng dụng trong hệ thống đánh lửa và máy giặt
Khi sử dụng cảm biến Hall trong hệ thống đánh lửa Xe, nó có thể được sử dụng để khắc phục thời điểm mở nhà phân phối. Trong trường hợp này, nó hoạt động như một bộ chuyển đổi tương tự, xác định các khoảnh khắc gián đoạn của nguồn điện trên bo mạch. Việc sử dụng nó trong các mô-đun vận hành của máy giặt dựa trên cùng một nguyên tắc, cho phép xác định sự gia tăng trọng lượng của đồ giặt bằng tốc độ quay của trống.
Cảm biến Hall được cài đặt trong một số mẫu thiết bị đo. Hầu hết chúng thường được trang bị kẹp không tiếp xúc dùng để đo dòng điện trong dây dẫn. Thiết bị tích hợp đáp ứng các thay đổi trong trường điện từ được tạo ra xung quanh cáp nguồn. Ngoài ra, nó phù hợp với tay cầm ga của xe đạp điện, cho phép bạn điều khiển góc quay.
Trong điều kiện trong nước
Trong bàn phím máy tính, các thiết bị này cung cấp cách lấy thông tin không tiếp xúc. Cảm biến, là một phần của bộ làm mát PC gia đình, có thể điều khiển cực tính của cuộn dây rôto, nghĩa là thay đổi hướng quay của nó.
Cụ thể, khi sử dụng một yếu tố như vậy trong điện thoại thông minh, nó sẽ cung cấp tắt thiết bị khi đặt thiết bị trong một hộp đựng bằng dây buộc từ tính.
Xem xét ứng dụng của cảm biến Hall bằng những từ đơn giản, chúng ta có thể nói rằng việc sử dụng nó trong lĩnh vực kỹ thuật thực tế là không giới hạn.Trong công cụ xây dựng điện tử của Arduino, chẳng hạn, có một bộ với cảm biến như vậy, cho phép trong thực tế để minh họa hiệu ứng Hall.
Đây không phải là ví dụ duy nhất về việc sử dụng nó cho mục đích giáo dục, giúp người dùng mới làm quen cách kết nối và sử dụng các cảm biến cấu trúc trường.
Tóm lại, chúng tôi lưu ý rằng những nhược điểm của cảm biến Hall bao gồm độ nhạy của chúng đối với nhiễu điện từ, thường xảy ra trong các mạch vận hành. Ngoài ra, việc sử dụng các mô-đun điện tử phức tạp trong thiết kế của thiết bị ở một mức độ nào đó sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của nó, làm giảm nhẹ nó. Những nhược điểm này của cảm biến không được coi là khuyết điểm của nó, mà chỉ được tính đến khi làm việc với thiết bị.
Bây giờ bạn đã biết cảm biến Hall là gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao bạn cần nó. Chúng tôi hy vọng thông tin được cung cấp là hữu ích và thú vị!
Tài liệu liên quan:
Đang tải ...
