Wat is een Hall-sensor en waar wordt deze gebruikt?
Werkingsprincipe en typen
Het gebruik van sensoren in verschillende apparaten (met name in de tablet) wordt verklaard door hun vermogen om te reageren op veldveranderingen en uit te schakelen wanneer de magnetische hoes van de behuizing wordt gesloten. Vanwege deze eigenschap worden ze in wasmachines geïnstalleerd, zodat u de rotatiesnelheid van de trommel kunt regelen. Simpel gezegd - hier wordt de Hall-sensor gebruikt als toerenteller.
Historische achtergrond
Om het werkingsprincipe van dit element te begrijpen, heb je een kleine excursie in de geschiedenis nodig. In 1879 ontdekte de Amerikaanse natuurkundige Hall een interessant fenomeen met betrekking tot het gedrag van een geleider met stroom in een magnetisch veld. De test toonde aan dat als er een stroom wordt geleid door een koperen plaat die tussen de magneten is geplaatst, er een potentiaalverschil op de zijvlakken verschijnt. Een logische vraag rijst: hoe controleer je deze spanning thuis?
Het bleek dat het in de praktijk kan zijn meten met een multimeter of elk ander apparaat dat de juiste limieten heeft. Hetzelfde kan worden gedaan met elk geschikt testapparaat of vergelijkbaar instrument.
De aansluiting van de meter bevestigt dat de bewegende elektronen onder invloed van het magnetische veld (loodrecht op hun bewegingsrichting) naar de zijkant worden afgebogen.
Belangrijk! De grootte van deze afwijking of potentiaalverschil is evenredig met het "vermogen" van de magneten en de stroom door de plaat.
Op basis hiervan concludeerde Hall dat een dergelijke geleider een goed hulpmiddel is om het magnetische veld te meten. De werking van een speciaal gevoelig element genaamd de Hall-sensor is gebaseerd op dit effect. Nadat u hebt uitgezocht hoe het in elk specifiek apparaat werkt, kunt u zeker zijn van de uiteindelijke assimilatie van het werkingsprincipe.
Classificatie
Het is belangrijk om te begrijpen wat Hall-sensoren zijn en volgens welk principe ze gewoonlijk worden geclassificeerd. Afhankelijk van de kenmerken van het werk en waarom het nodig is of voor het beoogde doel, kan de Hall-sensor verschillende ontwerpen hebben. Een van de varianten zijn analoge apparaten die een continu signaal aan de uitgang produceren.
Daarentegen heeft een digitaal element slechts twee afzonderlijke toestanden ("nul" en "eenheid"). Dit type apparaat kan unipolair zijn of een bipolair type hebben.De eerste werkt wanneer een veld met een willekeurige polariteit wordt gedetecteerd en wordt uitgeschakeld wanneer het verdwijnt. Dat wil zeggen, een unipolaire digitale sensor reageert alleen op de afwezigheid of aanwezigheid van magnetische spanning. De overwogen kenmerken van elk van de ondersoorten helpen ook om te begrijpen wat het is - een Hall-sensor.
Unipolaire sensoren schakelen alleen naar de "eenheid" wanneer het veld het drempelniveau bereikt en kunnen de aanwezigheid ervan bij zwakke spanningen niet bepalen. De aangegeven eigenschap is een aanzienlijk minpunt van dergelijke apparaten, waardoor de reikwijdte van hun toepassing aanzienlijk wordt beperkt. De bipolaire sensor wordt geactiveerd, rekening houdend met de polariteit van het magnetische veld, waarvan er één het aanzet en de andere het uitschakelt.
De conventionele grafische aanduiding van apparaten van deze klasse wordt weergegeven in de onderstaande foto:
Voorbeelden van apparaten en gebruik
Het eenvoudigste systeem met een Hall-sensor bevat de volgende elementen:
- Permanente magneet (zijn functie is het creëren van een magnetisch veld).
- Beweegbare rotor met bladen of tanden.
- Een speciale staaf gemaakt van magnetisch materiaal (magnetische kern).
- Kunststof koffer.
Bovendien zorgt het technische kenmerk van de sensor voor het gebruik van microschakelingen die bij het meetproces zijn betrokken.
Het is mogelijk om het werkingsprincipe van dit apparaat te begrijpen als u vertrouwd raakt met het gedetailleerde diagram van de opname van de Hall-sensor in de meetzone. Het aansluitschema en de essentie van de sensor kunnen als volgt worden weergegeven:
- In de spleet gevormd door de helften van het magnetische circuit bewegen de metalen rotorbladen.
- Wanneer ze draaien, vindt periodiek rangeren van de magnetische flux plaats.
- De geïntegreerde microschakeling zorgt voor de bepaling van een nulinductie-index (op deze momenten is de spanning aan de uitgang maximaal).
- De frequentie van dergelijke bursts, berekend door dezelfde chip, wordt gebruikt om de rotatiesnelheid van een bestuurd object te beoordelen (bijvoorbeeld een motoras in een motorfiets).
Om ervoor te zorgen dat dit proces normaal verloopt, moet, wanneer de sensor is opgenomen in het meetcircuit, rekening worden gehouden met de pinout van dit monster (dit kan anders zijn).
Samenvattend kan worden aangenomen dat sensoren van deze klasse de rotatiesnelheid van de krukas van elk bewegend voertuig kunnen meten. De universaliteit van de sensor, die de mogelijkheid niet uitsluit om hem bijvoorbeeld in een scooter te installeren, stelt u in staat om de Hall-sensor niet alleen in complexe technische apparaten te gebruiken, maar ook in gewone huishoudelijke apparaten.
Toepassing in het ontstekingssysteem en wasmachines
Wanneer de Hall-sensor in het ontstekingssysteem van het voertuig wordt gebruikt, kan deze worden gebruikt om het moment van openen van de verdeler vast te stellen. In dit geval werkt het als een analoge converter, die de momenten van onderbreking van de ingebouwde voeding bepaalt. Het gebruik in de bedieningsmodules van de wasmachine is gebaseerd op hetzelfde principe, dat het mogelijk maakt om de toename van het gewicht van het wasgoed te bepalen door de rotatiesnelheid van de trommel.
In sommige monsters van meetapparatuur zijn Hall-sensoren geïnstalleerd. Meestal zijn ze uitgerust met contactloze klemmen die worden gebruikt om stroom in geleiders te meten. Het ingebouwde apparaat reageert op veranderingen in het elektromagnetische veld dat rond de stroomkabel wordt gegenereerd. Daarnaast is hij geschikt voor de gashendel van een elektrische fiets, waardoor je de draaihoek zelf kunt regelen.
In huiselijke omstandigheden
In computertoetsenborden bieden deze apparaten een contactloze manier om informatie op te nemen. De sensor, die deel uitmaakt van de huishoudelijke pc-koeler, kan de polariteit van de rotorwikkelingen regelen, dat wil zeggen de draairichting veranderen.
Vooral bij het gebruik van een dergelijk element in een smartphone zorgt het ervoor dat het apparaat wordt uitgeschakeld wanneer het in een hoesje met een "magnetische" sluiting wordt geplaatst.
Gezien de toepassing van Hall-sensoren in eenvoudige woorden, kunnen we zeggen dat het gebruik ervan op technisch gebied vrijwel onbeperkt is.In de elektronische constructor van Arduino zit bijvoorbeeld een kit met zo'n sensor, waarmee in de praktijk het Hall-effect kan worden geïllustreerd.
Dit is niet het enige voorbeeld van het gebruik voor educatieve doeleinden, waardoor beginnende gebruikers begrijpen hoe ze veldstructuursensoren moeten aansluiten en gebruiken.
Concluderend merken we op dat de nadelen van Hall-sensoren de gevoeligheid zijn voor elektromagnetische interferentie, die vaak voorkomt in bedrijfscircuits. Bovendien heeft het gebruik van complexe elektronische modules in het ontwerp van het apparaat tot op zekere hoogte invloed op de betrouwbaarheid, waardoor het enigszins wordt verminderd. Deze nadelen van de sensor worden niet als defecten beschouwd, maar er wordt eenvoudig rekening mee gehouden bij het werken met de apparatuur.
Nu weet je wat een Hall-sensor is, hoe hij werkt en waarom je hem nodig hebt. We hopen dat de verstrekte informatie nuttig en interessant was!
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
