Aplikace Hallových senzorů

V roce 1879 provedl americký fyzik Edwin Herbert Hall při práci na své doktorské disertační práci na Univerzitě Johnse Hopkinse experiment se zlatou deskou. Deskou prohnal proud tak, že samotnou desku položil na sklo a navíc na desku působilo magnetické pole nasměrované kolmo k její rovině a tedy i kolmo k proudu.

Pro spravedlnost je třeba poznamenat, že v této době se Hall zabýval řešením otázky, zda odpor cívky, kterou protéká proud, závisí na přítomnosti vedle ní. stálý magneta v rámci této práce vědci provedli tisíce experimentů. V důsledku experimentu se zlatým plátem byl na bočních okrajích plátu zjištěn určitý potenciálový rozdíl.

Toto napětí se nazývá Hallovo napětí... Proces lze zhruba popsat následovně: Lorentzova síla způsobí, že se u jednoho okraje desky nahromadí záporný náboj a u opačného okraje kladný.Poměr výsledného Hallova napětí k hodnotě podélného proudu je charakteristikou materiálu, ze kterého je určitý Hallův prvek vyroben, a tato hodnota se nazývá «Hallův odpor».

Hallův jev slouží jako poměrně přesná metoda pro určení typu nosičů náboje (díra nebo elektron) v polovodiči nebo kovu.

Na základě Hallova jevu nyní vyrábí Hallovy senzory, zařízení pro měření síly magnetického pole a určování síly proudu ve vodiči. Hallovy snímače umožňují na rozdíl od proudových transformátorů měřit i stejnosměrný proud. Oblasti použití senzoru Hallova jevu jsou tedy obecně poměrně rozsáhlé.

Vzhledem k tomu, že Hallovo napětí je malé, je logické, že jsou připojeny svorky Hallova napětí operační zesilovač… Pro připojení k digitálním uzlům je obvod doplněn Schmittovým spouštěčem a získává se prahové zařízení, které se spouští při dané úrovni intenzity magnetického pole. Takové obvody se nazývají Hallovy spínače.

Hallův senzor se často používá ve spojení s permanentním magnetem a je spuštěn, když se permanentní magnet přiblíží k senzoru v určité předem stanovené vzdálenosti.

Hallovy snímače jsou zcela běžné u bezkomutátorových nebo ventilových elektromotorů (servomotorů), kde jsou snímače instalovány přímo na stator motoru a fungují jako snímač polohy rotoru (RPR), který poskytuje zpětnou vazbu o poloze rotoru, podobně jako kolektor v kolektoru. DC motor.

Upevněním permanentního magnetu na hřídel získáme jednoduchý otáčkoměr a někdy i stínící účinek samotné feromagnetické části na magnetický tok stálý magnet… Magnetický tok, kterým jsou Hallovy senzory typicky spouštěny, je 100-200 Gaussů.

Třívodičové Hallovy snímače, vyráběné moderním elektronickým průmyslem, mají v balení tranzistor n-p-n s otevřeným kolektorem. Proud přes tranzistor takového snímače by často neměl překročit 20 mA, proto je pro připojení výkonné zátěže nutné nainstalovat proudový zesilovač.

Magnetické pole vodiče s proudem obvykle není dostatečně silné, aby spustilo Hallův senzor, protože citlivost takových senzorů je 1-5 mV / G, a proto je pro měření slabých proudů navinuto vodič s proudem. v mezeře je již nainstalováno toroidní jádro s mezerou a Hallovým senzorem ... Takže s mezerou 1,5 mm bude nyní magnetická indukce 6 Gs / A.

Pro měření proudů nad 25 A prochází proudový vodič přímo toroidním jádrem. Materiál jádra může být alcifer nebo ferit, pokud se měří vysokofrekvenční proud.

Některé iontové motory pracují na bázi Hallova jevu a pracují velmi efektivně.

Hallův efekt je základem pro elektronické kompasy v moderních chytrých telefonech.