Co jsou Hallovy senzory – přehled typů senzorů, principů činnosti a aplikací

I školáci vědí, že existuje obrovské množství různých senzorů, které používáme každý den. Například stejný teploměr, který je snímačem měření teploty. V technologii však existují zcela unikátní senzory, které jsou pojmenovány po lidech, kteří je vynalezli. Například Hallův senzor – jeho princip fungování budeme v tomto článku zvažovat.

Než však přistoupíte k analýze tohoto zařízení, musíte se trochu seznámit s historií jeho vzhledu. Všechno to tedy začalo kdysi dávno v Americe, kde slavný fyzik Edwin Hall experimentoval s elektřinou. co udělal?

Vzal zlatou desku a začal jí procházet stejnosměrný proud. Mimochodem, schéma tohoto experimentu je naznačeno na obrázku níže. Proud tedy procházel stěnami označenými písmeny „B“ a „D“. Poté desku nainstaloval do magnetu, který byl na ni umístěn kolmo. A nejzajímavější se ukázalo, že mezi plochami „A“ a „C“ se objevil elektrický potenciál, tedy napětí. Od té doby je tento efekt pojmenován po americkém fyzikovi. A tady je výkres, který jsme slíbili.

Sám Edwin Hall se tam zastavil, ale s tímto fyzikálním efektem začali experimentovat i další fyzikové. Používal se hlavně v radiotechnice, při výrobě dílů, ve kterých byl Hallův jev zásadní. S názvem těchto částí se nikdo nezabýval; Co je tedy snímač Hallova efektu?

Jak funguje Hallův senzor?

Ve skutečnosti je toto zařízení vyrobeno ze štěrbinového typu. Na jedné straně štěrbiny je magnet, na druhé je polovodič, kterým prochází proud. Pohybující se elektrony jsou tedy ovlivněny magnetickým polem, které mění jejich pohybový vektor.

Zde se ale nabízí otázka: jaký druh stresu může v takové struktuře vzniknout, jak je velký? Vše bude záviset na několika ukazatelích, které jsou součástí tohoto vzorce:

Čtěte také: Termostat – co to je a k čemu je určen

Tady je jasné, že:

• Uh je samotné napětí;
• Rh je tzv. Hallův koeficient;
• N je napětí vytvořené magnetickým polem;
• I je množství proudu procházejícího polovodičovým plátkem;
• w je úhel mezi magnetickým polem a vodičem, v tomto případě je 90º a sin90º=1;
• d je tloušťka desky.

V tomto vzorci je jeden ukazatel, který může být matoucí: Hallův koeficient. Nutno říci, že tato hodnota je určena z tabulek, které jsou volně dostupné na internetu. Každý kov nebo slitina má pro tento koeficient různé hodnoty. Jako příklad se podívejme na některé z nich.

• zlato – (-0,715 m³/K);
• železo – +5,5;
• hliník – (-0,22).

Parametry Hallova jevu jsou známy a na jejich základě byly vyrobeny snímače, které lze použít k měření síly proudu ve vodivém prvku. Mimochodem, na tomto principu jsou vyrobeny svorky, pomocí kterých se měří proudová síla ve vodičích, aniž by se nástroj dostal do kontaktu s dráty. Totéž lze říci o přístrojích, které měří magnetické pole. Všechna tato zařízení patří do lineární kategorie, protože napětí vznikající v desce vodiče je přímo úměrné parametrům, které jsou měřeny.

V moderní digitální technice se používají i senzory. Jsou doplněny o různé logické prvky. Senzory tohoto typu jsou rozděleny do tří skupin:

• Unipolární je, když zařízení reaguje pouze na jeden pól a nereaguje na druhý.
• Bipolární – na dva póly reaguje pouze odlišně. Pokud k senzoru přivedete jeden pól, začne pracovat a pokračuje v tom, pokud je z něj pól odebrán. Na druhý pól ale reaguje úplně jinak, přístroj se vypne.
• Omnipolární – reaguje na oba póly, to znamená, že se zapínají a vypínají.

Závěr na toto téma

Takže jsme se podívali na proudový senzor Hallova efektu, jak funguje a co to je. Mnoho lidí si ale pravděpodobně klade otázku, proč jsou tato zařízení tak dobrá? Za prvé, nemají elektromechanické kontakty, které se časem opotřebovávají a vyžadují výměnu. Za druhé, existuje teoreticky nekonečný počet vypínačů. Samozřejmě, pokud vezmeme v úvahu dodávku stabilního napětí do vodiče a také zachováme určitou proudovou sílu.