Kas ir Hall sensors un kur to lieto?

Darbības princips un veidi

Sensoru izmantošanu dažādās ierīcēs (it īpaši planšetdatorā) izskaidro ar to spēju reaģēt uz lauka izmaiņām un izslēgties, kad korpusa magnētiskais vāks ir aizvērts. Sakarā ar šo īpašību, tie tiek uzstādīti veļas mašīnās, ļaujot jums kontrolēt bungas griešanās ātrumu. Vienkārši izsakoties - šeit Hall sensors tiek izmantots kā tahometrs.

Vēsturiskais fons

Lai saprastu šī elementa darbības principu, jums būs nepieciešams neliels ekskursijas laiks vēsturē. 1879. gadā amerikāņu fiziķu zāle atklāja interesantu parādību, kas saistīta ar diriģenta izturēšanos ar strāvu magnētiskajā laukā. Pārbaude parādīja, ka, ja caur vara plāksni, kas novietota starp magnētiem, tiek izvadīta strāva, tā sānu virsmās parādās potenciāla starpība. Rodas loģisks jautājums: kā mājās pārbaudīt šo spriegumu?

Izrādījās, ka praksē tā var būt mēra ar multimetru vai jebkuru citu ierīci, kurai ir atbilstošās robežas. To pašu var izdarīt ar jebkuru piemērotu testeri vai līdzīgu instrumentu.

Skaitītāja savienojums apstiprina, ka kustīgie elektroni magnētiskā lauka ietekmē tiek novirzīti uz sāniem (perpendikulāri to kustības virzienam).

Svarīgi! Šīs novirzes vai potenciālās atšķirības lielums ir proporcionāls magnētu "jaudai" un strāvai caur plāksni.

Balstoties uz to, Hāls secināja, ka šāds diriģents ir labs līdzeklis magnētiskā lauka mērīšanai. Uz šo efektu balstās īpaša jutīga elementa, ko sauc par Hall sensoru, darbība. Izdomājuši, kā tā darbojas katrā konkrētajā ierīcē, varat būt pārliecināti par tās darbības principa galīgo asimilāciju.

Klasifikācija

Ir svarīgi saprast, kas ir Hall sensori un pēc kāda principa tos parasti klasificē. Atbilstoši darba iezīmēm un kāpēc tas ir nepieciešams vai paredzētajam mērķim, zāles sensoram var būt dažādi dizaini. Viena no šķirnēm ir analogās ierīces, kas izejā rada nepārtrauktu signālu.

Turpretim digitālajam elementam ir tikai divi diskrēti stāvokļi (“nulle” un “vienība”). Šāda veida ierīce var būt vienpolu vai arī bipolāra.Pirmais no tiem darbojas, kad tiek atklāts jebkādas polaritātes lauks, un izslēdzas, kad tas pazūd. Tas ir, vienpolārs digitālais sensors reaģē tikai uz magnētiskās spriedzes neesamību vai klātbūtni. Apsvērtās katras pasugas pazīmes arī palīdz saprast, kas tas ir - Halles sensors.

Unipolāri sensori pārslēdzas uz “vienību” tikai tad, kad lauks sasniedz sliekšņa līmeni un nespēj noteikt tā klātbūtni vājā spriegumā. Norādītais īpašums ir ievērojams mīnuss šādām ierīcēm, ievērojami ierobežojot to piemērošanas jomu. Bipolāru sensoru iedarbina, ņemot vērā magnētiskā lauka polaritāti, no kuriem viens to ieslēdz, bet otrs izslēdz.

Šīs klases ierīču parastais grafiskais apzīmējums ir parādīts zemāk esošajā fotoattēlā:

Ierīces un lietošanas piemēri

Vienkāršākā sistēma ar Halles sensoru ietver šādus elementus:

1. Pastāvīgais magnēts (tā funkcija ir radīt magnētisko lauku).
2. Kustīgs rotors ar asmeņiem vai zobiem.
3. Īpašs stienis, kas izgatavots no magnētiska materiāla (magnētiskā serde).
4. Plastmasas korpuss.

Turklāt sensora tehniskais raksturojums paredz mērīšanas procesā iesaistīto mikroshēmu izmantošanu.

Šīs ierīces darbības principu ir iespējams saprast, ja jūs iepazīstaties ar detalizētu diagrammu par Hall sensora iekļaušanu mērījumu zonā. Savienojuma shēmu un sensora būtību var attēlot šādi:

• Spraugā, ko veido magnētiskās ķēdes puses, metāla rotora lāpstiņas pārvietojas.
• Kad tās rotē, periodiski notiek magnētiskās plūsmas manevrēšana.
• Integrētā mikroshēma nodrošina nulles indukcijas indeksa noteikšanu (šajos brīžos spriegums pie tā izejas ir maksimālais).
• Šādu pārrāvumu biežumu, ko aprēķina viena un tā pati mikroshēma, izmanto, lai spriestu par kontrolējama objekta (piemēram, motocikla motora ass) griešanās ātrumu.

Lai šis process noritētu normāli, kad sensors ir iekļauts mērīšanas ķēdē, ir jāņem vērā šī parauga korpuss (tas var būt atšķirīgs).

Apkopojot apskatīto shēmu, jāpieņem, ka šīs klases sensori spēj izmērīt jebkura kustīga transportlīdzekļa kloķvārpstas griešanās ātrumu. Sensora universālums, kas neizslēdz iespēju to uzstādīt, piemēram, motorollerī, ļauj Hall Hall sensoru izmantot ne tikai sarežģītās tehniskās ierīcēs, bet arī parastajā sadzīves tehnikā.

Pielietojums aizdedzes sistēmā un veļas mašīnās

Ja zāles sensors tiek izmantots transportlīdzekļa aizdedzes sistēmā, to var izmantot, lai fiksētu izplatītāja atvēršanas brīdi. Šajā gadījumā tas darbojas kā analogs pārveidotājs, kas nosaka borta barošanas pārtraukuma momentus. Tās izmantošana veļas mazgājamās mašīnas darbības moduļos ir balstīta uz to pašu principu, kas ļauj noteikt veļas svara pieaugumu pēc bungas rotācijas ātruma.

Dažos mērīšanas aprīkojuma paraugos ir uzstādīti zāles sensori. Visbiežāk tie ir aprīkoti ar bezkontakta skavām, ko izmanto strāvas mērīšanai vadītājos. Iebūvētā ierīce reaģē uz elektromagnētiskā lauka izmaiņām, kas rodas ap barošanas kabeli. Turklāt tas ir piemērots elektriskā velosipēda gāzes rokturim, ļaujot jums kontrolēt griešanās leņķi.

Vietējos apstākļos

Datoru tastatūrās šīs ierīces nodrošina bezkontakta veidu informācijas ņemšanai. Sensors, kas ir daļa no personālā datora dzesētāja, spēj kontrolēt rotora tinumu polaritāti, tas ir, mainīt tā griešanās virzienu.

Īpaši lietojot šādu elementu viedtālrunī, tas nodrošina ierīces izslēgšanu, ievietojot to korpusā ar “magnētisku” stiprinājumu.

Apsverot Hall sensoru pielietošanu vienkāršos vārdos, mēs varam teikt, ka tā izmantošana tehniskajā jomā ir praktiski neierobežota.Piemēram, Arduino elektroniskajā konstruktorā ir komplekts ar šādu sensoru, kas praksē ļauj ilustrēt Halles efektu.

Tas nav vienīgais piemērs tā izmantošanai izglītības vajadzībām, palīdzot iesācēju lietotājiem saprast, kā savienot un izmantot lauka struktūras sensorus.

Noslēgumā mēs atzīmējam, ka Hallu sensoru trūkumi ietver to jutīgumu pret elektromagnētiskajiem traucējumiem, kas bieži rodas darbības ķēdēs. Turklāt sarežģītu elektronisko moduļu izmantošana ierīces projektēšanā zināmā mērā ietekmē tās uzticamību, nedaudz to samazinot. Šie sensora trūkumi netiek uzskatīti par tā trūkumiem, bet tiek vienkārši ņemti vērā, strādājot ar aprīkojumu.

Tagad jūs zināt, kas ir Hall sensors, kā tas darbojas un kāpēc jums tas ir nepieciešams. Mēs ceram, ka sniegtā informācija bija noderīga un interesanta!

Saistītie materiāli:

• Kas ir slodzes devējs un kā tas ir sakārtots?
• Kādiem ir gala slēdži?
• Kāda ir atšķirība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu