Jak funguje Hallův senzor jednoduchými slovy?

Myslím, že mnozí slyšeli o senzoru založeném na Hallově jevu. To je taková magická část (obvykle v balení TO-92), která snímá magnetická pole. Tyto senzory se však dodávají v různých typech a ne všechny typy jsou stejně užitečné (překvapení, všechny typy jsou užitečné různými způsoby). Zvu vás tedy, abyste je lépe poznali.

Pro informaci pár slov o principu fungování. Pokud vezmete vodič s proudem a umístíte ho do magnetického pole, pak se trajektorie nosičů náboje začne ohýbat pod vlivem Lorentzovy síly. V důsledku toho vzniká potenciální rozdíl z různých stran vodiče, což je podstatou Hallova jevu. Tento potenciální rozdíl lze použít k posouzení toho, jak silné je magnetické pole.

Ale dost encyklopedie, pojďme na věc. Celkově lze Hallovy senzory rozdělit do dvou kategorií:

• Digitální (obvykle otevřený kolektor) – výstup může být v jednom ze dvou stavů v závislosti na tom, jak se magnetický tok liší od provozního prahu.
• Analogový (lineární) – výstup, jak můžete hádat, je analogový a úměrný magnetickému toku.

Analogové Hallovy snímače umožnily měřit stejnosměrný proud bez bočníku pomocí svorek. Navíc je lze přizpůsobit pro měření vzdálenosti nebo úhlu natočení, což může být užitečné při měření hladiny kapalin. K tématu úhlu natočení TI učinil velmi jasnou aplikační poznámku SLYA034A.

Většinou se ale stejně musíte vypořádat s digitálními senzory. Používají se, když stačí vědět o přítomnosti nebo nepřítomnosti magnetické značky na určitém místě. Pokud takovou značku umístíte na rotující předmět, můžete si postavit otáčkoměr nebo synchronizovat určité akce s otáčkami. Proto lze takový senzor nalézt v zapalovacím systému téměř každého automobilu se spalovacím motorem, stejně jako v POV displejích a dalších 3D globusech.

Digitální Hallovy senzory mají dva důležité parametry – B_OP (operační bod) a B_RP (bod uvolnění). V ruštině to lze chápat přibližně jako „indukci aktivace“ a „indukci vypnutí“. Rozdíl mezi nimi je hystereze snímače.

Na základě hodnot těchto dvou parametrů se digitální Hallovy senzory obvykle dělí na 4 typy:

• Jednopolární — jsou spouštěny v přítomnosti magnetického pole určitého znaku (jeden pól magnetu). V nepřítomnosti pole se vypnou. Očekáváme, že uvidíme B_OP a B_RP jedno znamení.
• Bipolární — jsou spouštěny jedním pólem magnetu a vypínány druhým. V nepřítomnosti pole se zaseknou v hysterezi a udrží předchozí stav. Čekáme na B_OP a B_RP s různými znaky.
• Všepolární (omnipolární) – spouští se kterýmkoli pólem magnetu. Vypnou se, když není pole.
• Západka – v podstatě bipolární senzory, které jsou zařazeny do samostatné kategorie. Zdá se, že se liší tím, že mají širší hysterezi a body B_OP a B_RP umístěn přísně symetricky vzhledem k nule.

Protože článek s obrázky je vždy přehlednější než článek bez obrázků, udělal jsem několik vizuálních animací: unipolární, bipolární, omnipolární. Pravda, v případě mobilního nebo firemního internetu s provozem je zabudován pouze jeden, na další dva se lze dostat přes odkazy.

Jaký senzor vybrat z této zoo závisí na úkolu. V případech, kdy potřebujete pouze monitorovat přítomnost značky, jako je tomu u detektoru přiblížení nebo tachometru, jsou vhodné unipolární nebo omnipolární senzory. Navíc mohou být výhodnější omnipolární, pokud existuje riziko instalace magnetu na špatnou stranu a tím „oslepení“ zařízení. Bipolární snímače jsou vhodné pro bezkomutátorové motory (BLCD), protože rotor v nich má spoustu střídavých pólů, ale vhodné jsou i unipolární. Na rozdíl od omnipolárních, u kterých takový rotor způsobí slepení výstupu a téměř vždy bude ve stejném stavu.

Článek byl publikován 2019 07:18:19, byl přečten 56x.

Pozor! Komentáře jsou publikovány po ověření (což nějakou dobu trvá).
Zpráva může být odmítnuta, pokud obsahuje spam, nelegální obsah a také urážky a hrubost vůči ostatním účastníkům diskuse.

Hallův senzor co to je – polohový senzor založený na Hallově jevu

Hallův senzor, co to je? Ve skutečnosti se jedná o zařízení pro měření magnetického pole, které vyvinul americký vědec Hall již v roce 1879. Využití Hallova jevu a jeho praktická výhoda spočívá v tom, že zařízení sestavené na jeho principu se dodnes používá v mnoha moderních zařízeních.

Na první dojem se může zdát konstrukce snímače poměrně složitá, i když ve skutečnosti tomu tak není. Proto si nejprve vytvoříme představu o tom, co je Hallův senzor a jak funguje. Jak bylo uvedeno výše, zařízení bylo vytvořeno pomocí Hallova jevu, jehož princip fungování je následující:

Některé teorie

V případě vystavení příčnému magnetickému poli na libovolném polovodičovém zařízení, paralelně s nímž prochází elektrický proud, pak v tomto případě vzniká elektromotorická Hallova síla (EMF). Současně se indikátor efektivního napětí změní na hodnotu v rozsahu od 0.4V do 3V.

Na základě toho lze pochopit, že toto zařízení je docela snadné pochopit jeho princip fungování. Pro správné pochopení výše uvedené teorie je nutné pro lepší pochopení ukázat konkrétní příklad. K vybudování Hallova efektu budete potřebovat malý silný měděný pásek jako polovodič, baterii, magnet bez napájení a samozřejmě kousky drátu.

Dále je proud přiváděn mezi dvě roviny polovodiče. Konce drátů jsou připevněny ke zbývajícím dvěma rovinám. Zároveň si k proužku budete muset přinést magnet. Tak vznikl magnetoelektrický Hallův senzor.

Existuje metoda pro jeho vytvoření v pulzní verzi. Chcete-li to provést, musíte mezi měděný pás a permanentní magnet umístit stínítko s mezerami s možností pohybu. Tento design a zvláštnost použití mezer v něm jsou typické pro všechna Hallova zařízení.

Čtěte také: Pinout konektoru OBD2

Specifika činnosti a úkolů Hallových generátorů

Praktické využití Hallovy elektromotorické síly po jejím objevení bylo možné až o mnoho let později. Velká propast mezi objevem a praktickou aplikací, která činila desítky let, byla způsobena tím, že polovodičové prvky s potřebnými vlastnostmi se naučily a začaly se vyrábět mnohem později, než se objevil Hallův jev.

Jak funguje Hallův senzor?

První kopie zařízení byly velmi velké a neúčinné. S příchodem mikroelektroniky ale Hallovy senzory získaly zcela jiný vývoj. Zejména když se zrodily mikroobvody, staly se hlavním předmětem jejich použití v Hallových generátorech. S využitím této příležitosti zahájil průmysl výrobu miniaturních senzorů.

Kromě toho mají tato zařízení několik variant: lineární – proudové snímače, snímače vibrací, prostorové snímače polohy, průtokoměr atd. Další možnost: logické typy zařízení – snímače pohybu, snímače pro zjišťování počtu otáček, snímače pulzního signálu a další.

Hallův senzor se začal používat k měření proudu, výkonu, rychlosti a vzdálenosti. Mimochodem, takový senzor má každá optická mechanika na stolním počítači nebo notebooku. Jednou z hlavních oblastí použití tohoto zařízení je automobilový průmysl.

Nespornou výhodou Hallova senzoru je jeho přijatelná cena, snadné použití a dlouhá životnost. Zaručená spolehlivost zařízení spočívá v jeho konstrukci, ve které nedochází k žádnému odírání částí o sebe.