Hall sensörü nedir ve nerede kullanılır?
Çalışma prensibi ve çeşitleri
Çeşitli cihazlarda (özellikle tablette) sensörlerin kullanımı, alan değişikliklerine cevap verme ve davanın manyetik kapağı kapatıldığında kapanma yetenekleri ile açıklanmaktadır. Bu özellik nedeniyle, çamaşır makinelerine monte edilir, böylece tamburun dönüş hızını kontrol edebilirsiniz. Basit bir ifadeyle - burada Hall sensörü bir takometre olarak kullanılır.
Tarihsel arka plan
Bu elementin çalışma prensibini anlamak için tarihe küçük bir geziye ihtiyacınız olacak. 1879'da Amerikan fizikçi Salonu, manyetik alanda akım bulunan bir iletkenin davranışı ile ilgili ilginç bir fenomen keşfetti. Test, bir akım mıknatıslar arasına yerleştirilmiş bir bakır plakadan geçirilirse, yan yüzlerinde potansiyel bir farkın ortaya çıktığını gösterdi. Mantıksal bir soru ortaya çıkar: evde bu voltaj nasıl kontrol edilir?
Uygulamada bunun olabileceği ortaya çıktı bir multimetre ile ölçme veya uygun sınırlara sahip başka herhangi bir cihaz. Aynı şey uygun herhangi bir test cihazı veya benzer bir aletle yapılabilir.
Ölçüm cihazının bağlantısı, hareketli elektronların manyetik alanın etkisi altında (hareket yönüne dik olarak) yana saptırıldığını doğrular.
Önemli! Bu sapmanın veya potansiyel farkın büyüklüğü, mıknatısların "gücü" ile ve plakadaki akımla 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 son asimilasyonundan emin olabilirsiniz.
sınıflandırma
Hall sensörlerinin ne olduğunu ve genellikle hangi prensibe göre sınıflandırıldıklarını anlamak önemlidir. Çalışmanın özelliklerine ve neden gerekli olduğuna veya amaçlanan amacına göre, Hall sensörü çeşitli tasarımlara sahip olabilir. Çeşitlerden biri, çıkışta sürekli bir sinyal üreten analog cihazlardır.
Aksine, bir dijital elemanın sadece iki ayrık durumu vardır (“sıfır” ve “birim”). Bu tip cihaz tek kutuplu olabilir veya iki kutuplu olabilir.Birincisi, herhangi bir polarite alanı tespit edildiğinde çalışır ve kaybolduğunda kapanır. Yani, tek kutuplu bir dijital sensör sadece manyetik gerilimin yokluğuna veya varlığına yanıt verir. Alt türlerin her birinin dikkate alınan özellikleri, bunun ne olduğunu anlamaya yardımcı olur - bir Hall sensörü.
Tek kutuplu sensörler, yalnızca alan eşik seviyesine ulaştığında ve zayıf gerilimlerde varlığını belirleyemediğinde “üniteye” geçer. Belirtilen özellik, bu tür cihazların önemli bir eksi olması, uygulamalarının kapsamını önemli ölçüde sınırlar. İki kutuplu sensör manyetik alanın polaritesi dikkate alınarak tetiklenir, biri açılır ve diğeri kapanır.
Bu sınıftaki cihazların geleneksel grafik tanımı aşağıdaki fotoğrafta gösterilmiştir:
Cihaz ve kullanım örnekleri
Hall sensörlü en basit sistem aşağıdaki unsurları içerir:
- Kalıcı mıknatıs (işlevi manyetik alan oluşturmaktır).
- Bıçaklı veya dişli hareketli rotor.
- Manyetik malzemeden yapılmış özel bir çubuk (manyetik çekirdek).
- Plastik kasa.
Ek olarak, sensörün teknik özelliği ölçüm sürecinde yer alan mikro devrelerin kullanımını sağlar.
Hall sensörünün ölçüm bölgesine dahil edilmesinin ayrıntılı şemasını biliyorsanız, bu cihazın çalışma prensibini anlamak mümkündür. Bağlantı şeması ve sensörün özü aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
- Manyetik devrenin yarılarının oluşturduğu boşlukta, metal rotor kanatları hareket eder.
- Döndüklerinde, manyetik akının periyodik şantı oluşur.
- Entegre mikro devre, sıfır indüksiyon indeksinin belirlenmesini sağlar (bu anlarda çıkışındaki voltaj maksimumdur).
- Aynı çip tarafından hesaplanan bu tür patlamaların frekansı, kontrollü bir nesnenin (örneğin bir motosikletteki motor mili) dönüş hızını değerlendirmek için kullanılır.
Bu işlemin normal şekilde devam edebilmesi için, sensör ölçüm devresine dahil edildiğinde, bu örneğin pin çıkışı dikkate alınmalıdır (farklı olabilir).
Dikkate alınan şemayı özetleyerek, bu sınıftaki sensörlerin herhangi bir hareketli aracın krank milinin dönme hızını ölçebildiği varsayılmalıdır. Örneğin, bir scooter'a takılma olasılığını dışlamayan sensörün evrenselliği, Hall sensörünü sadece karmaşık teknik cihazlarda değil, aynı zamanda sıradan ev aletlerinde de kullanmanıza izin verir.
Ateşleme sistemi ve çamaşır makinelerinde uygulama
Hall sensörünü aracın ateşleme sisteminde kullanırken, distribütörün açılma anını sabitlemek için kullanılabilir. Bu durumda, yerleşik güç kaynağının kesintiye uğradığı anları belirleyen bir analog dönüştürücü olarak çalışır. Çamaşır makinesinin çalışma modüllerinde kullanımı, tamburun dönme hızı ile çamaşırın ağırlığındaki artışın belirlenmesine izin veren aynı prensibe dayanmaktadır.
Hall sensörleri bazı ölçüm ekipmanı örneklerine monte edilmiştir. Çoğu zaman, iletkenlerdeki akımı ölçmek için kullanılan temassız kelepçelerle birlikte gelirler. Yerleşik cihaz, güç kablosu çevresinde üretilen elektromanyetik alandaki değişikliklere yanıt verir. Ayrıca, elektrikli bir bisikletin gaz kolu için uygundur ve dönme açısını kontrol etmenizi sağlar.
Evsel koşullarda
Bilgisayar klavyelerinde, bu aygıtlar temassız bilgi alma yöntemi sağlar. Ev tipi PC soğutucusunun bir parçası olan sensör, rotor sargılarının polaritesini kontrol edebilir, yani dönüş yönünü değiştirebilir.
Özellikle bir akıllı telefonda böyle bir eleman kullanıldığında, cihazı “manyetik” tutturuculu bir kutuya yerleştirirken kapatılmasını sağlar.
Hall sensörlerinin basit kelimelerle uygulanması düşünüldüğünde, teknik alanda kullanımının neredeyse sınırsız olduğunu söyleyebiliriz.Örneğin Arduino'nun elektronik yapıcısında, pratikte Hall etkisini göstermeye izin veren böyle bir sensöre sahip bir kit vardır.
Bu, eğitim amaçlı kullanımının tek örneği değildir, acemi kullanıcıların saha yapı sensörlerini nasıl bağlayacaklarını ve kullanacaklarını anlamalarına yardımcı olur.
Sonuç olarak, Hall sensörlerinin dezavantajlarının, genellikle çalışma devrelerinde meydana gelen elektromanyetik parazitlere duyarlılıklarını içerdiğini not ediyoruz. Buna ek olarak, cihazın tasarımında karmaşık elektronik modüllerin kullanılması bir ölçüde güvenilirliğini etkiler ve hafifçe azaltır. Sensörün bu dezavantajları kusurları olarak kabul edilmez, ancak ekipmanla çalışırken basit bir şekilde dikkate alınır.
Artık Hall sensörünün ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve neden ihtiyacınız olduğunu biliyorsunuz. Sağlanan bilgilerin yararlı ve ilginç olduğunu umuyoruz!
İlgili malzemeler:
Yükleniyor ...
