Snímač Hall

Hall Effect Sensor je malý citlivý prvek, který umožňuje sledovat změny v magnetickém poli. Objev je již sto let starý, fenomén, který je základem principu akce, byl znám od roku 1879, avšak pouze v posledních několika desetiletích se výrobky staly nedílnou součástí příkladů technologického pokroku.

Snímače různých typů

Hall Effect

Edwin Hall ukázal, že ve směru příčném k magnetickému poli se emf generuje ve vodiči při průchodu stejnosměrným proudem. V praxi to vypadá jako výskyt potenciálů na okrajích kovového pásu, když je magnet přiveden na pás. V důsledku toho je možné zaznamenat skutečnost, že se blíží senzor. Potenciální rozdíl závisí převážně na:

  1. Velikost proudícího stejnosměrného proudu.
  2. Pevnost magnetického pole.
  3. Mobilita a koncentrace nosičů náboje v materiálu.

Až do roku 1950, kdy byl poprvé vytvořen záznamník mikrovlnného záření, Hallův efekt nebyl aplikován mimo laboratoře. V masovém plavání zahájeném výrobci počítačových klávesnic - obavami se ukázalo, že mají zájem o nalezení bezkontaktního způsobu přihlašování klíče a zjistili jeden v roce 1968.Snímač pevného stavu, vynalezený v roce 1965 Joe Mopinem a Everettem Wortmanem, výrazně zlepšil vlastnosti zařízení.Nyní se v průmyslu každoročně zvyšuje potřeba Hallových snímačů, odhaduje se, že pět nejlepších výrobních firem shromažďuje příjmy ve výši 2 miliardy dolarů.

Dnes používají hallové snímače kvůli této funkci - jsou téměř věčné, neobsahují pohyblivé a třecí součásti. V klávesnici je řídicí jednotka většinou rozbitá nikoli citlivým prvkem. Existují viry, které mohou přeprogramovat čip a infikovat počítač. .. přes USB klávesnice. Mimochodem, speciální služby již dlouho používají metodu špehování, ale prostě neexistuje účinná ochrana proti zranitelnosti.

Hallův efekt se projevuje ve vodiči, čím silnější, tím nižší koncentrace nosiče a tím větší pohyblivost. Kovy( na jejichž základě byl tento jev nejprve demonstrovány) se nepovažují za ideální materiál pro vytváření senzorů.V mnohem větším rozsahu jsou pro tento účel vhodné polovodiče. Současně to výrazně snižuje náklady a zvyšuje sjednocení hromadné výroby.

Podívejme se, jak funguje snímač Hall. Představte si polovodičový proužek, na němž proudí stejnosměrný proud. Při nepřítomnosti vnějších rušení je uvnitř vytvořeno elektrické pole, které uvádí do pohybu nosiče náboje. Předpokládejme nyní, že linie konstantního magnetického pole vznikají kolmo k povrchu pásky. Rozvíjející se síla Lorentze bude pravidlem levé ruky, která bude jednat o tomto procesu. Připomeňme si, že směr je určen následujícím způsobem: "Pokud umístíš levou ruku tak, že linky magnetického pole jsou kolmé k dlani a vytažené prsty vypadají ve směru pohybu náboje( ve fyzice - kladně nabité částice, ne záporné elektrony), palec ohnutá o 90 stupňůbude ukazovat ve směru působení Lorentzovy síly. "

V Hallově efektu nejsou žádné hádanky. Lorentzův vzorec byl navržen o deset let později - v roce 1892 - než se lidé dozvěděli, že deska zlata tvoří potenciálový rozdíl na koncích při proudění stejnosměrného proudu. Vliv magnetického pole na vodiče v roce 1831 jasně vyjádřil Michael Faraday díky tajnému obdivovateli, o němž se svět dozvěděl o generátorech a motorech. Je stále neznámý, kdo vytvořil první stejnosměrný motor. Při obrácení běžícího generátoru.

Hall Effect byl otevřen v roce 1879 u základny Univerzity Johns Hopkins v Baltimore. Edwin se pokusil otestovat Kelvinovu teorii, která před třiceti lety vyjádřila, aktivně pracovala na studium vlivu magnetického pole na zlatou desku. Vědec uvedl koeficient, který ukazuje efekt produkovaný v závislosti na produktu použitého magnetického pole a toku proudící.Je zřejmé, že hodnota závisí na vlastnostech materiálu. Moment již byl projednán.

Hall Effect

Hall účinky Hall Hall Sensors

Experti poukazují na následující výhody snímačů Hall:

  1. Dlouhá životnost( pro klávesnici - 30 miliónů kliknutí).
  2. Nedostatek pohyblivých částí( polovodičová elektronika), což jasně zjednodušuje konstrukci s vysokými nároky na vibrace a otřesy.
  3. Schopnost pracovat na frekvencích změny magnetického pole až do 100 kHz.
  4. Jednoduchá kombinace s logickými úrovněmi signálů digitální technologie.
  5. Široký rozsah provozních teplot( od mínus 40 do plus 150 stupňů Celsia).
  6. Vysoká opakovatelnost měření, díky níž lze snadno namáhat nástroje založené na Hallových snímačích.

Halogenové snímače

Konstrukce Během provozu se tradiční polovodičové materiály - gallium a insekia arsenidů - dokonale projevovaly. Snímač Hall je obvykle malá deska, na jejíž opačné strany jsou párové elektrody. Krmení široké a umístěné na straně obdélníku. Kde je signál přijat - nejjednodušší bod. V libovolném schématu je označen společný bod( neutrální vodič, neutrál), součet kontaktů se rovná třem. Záporné čáry jsou kombinovány.

Odborníci poznamenávají, že i při nepřítomnosti magnetického pole na elektrodách je obvykle malý signál. Není to kvůli vlivu naší planety, jak si to čtenáři budou myslet. Potenciál podél bočního okraje desky je nerovnoměrně rozložen. A není vždy vhodné identifikovat ekvivalentní body. Je jednodušší tárati elektroniku spojenou se snímačem nebo řídit bodovými impulzy, což se často dělá v praxi. Diferenční zesilovače se často používají pro korekci( pouze výstup signálu je výstup).

Vlastnosti konstrukce snímače

Tloušťka vodivého filmu je obvykle malá, sotva dosahuje 10 mikronů.Pro ukládání na substrát metodou litografie. To umožňuje vytvářet Hallovy senzory s malou citlivou oblastí, což značně a často zvyšuje přesnost měření, protože povrch je malý.V nástrojích se používá k vyhodnocení pozic jednotlivých částí mechanismů.Malé senzory však vykazují poměrně nízkou odezvu, měřenou v poměru W / T( výstupní výkon užitečného signálu v závislosti na napětí magnetického pole).U sériových snímačů Hall se parametr obvykle pohybuje od 0,03 do 1.

V praxi to vypadá jako generátor impulsů.Předpokládejme, že na hřídeli motoru pračky je řada magnetů, s otočením se vytvoří určitý počet špiček. V důsledku toho elektronická náplň vyhodnocuje rychlost otáčení, úhlovou polohu rotoru, která se používá například u ventilových motorů( s elektronickým spínáním vinutí).

Ustupme a vysvětlíme, proč malý snímač Hall má slabou odezvu. Amplituda generovaných impulzů závisí na průtoku stejnosměrného proudu, ale nemůže být velký, jinak se vodivá fólie( s dostatečně velkým odporem) přehřívá a hoří.Platné hodnoty( v ampérách) se proto pohybují od 5 do 50 mA.

Použití snímačů Hall

Senzory
  1. Hall jsou široce používány v domácích spotřebičích. Výslovným příkladem jsou pračky. Uživatelé si myslí, že v pokročilých modelech je prádlo zváženo. Síť obsahuje patenty, kde je navrženo vyřešit problém s použitím pružin nebo tenzometrů.Taková zařízení nejsou schopna vysoké spolehlivosti, s rizikem neustálé deformace. Navíc je na tanku zavěšeno několik cihel, což znamená, že celková hmotnost konstrukce je velká, což ukládá omezení.V praxi je prádlo v pracích bohatě nejprve navlhčeno, pak je celková hmotnost odhadnuta rychlostí zrychlení bubnu. Toto je vážení prádla, které dále určuje program práce zařízení, spotřebu prášku, vody, oplachování.
  2. V počítačových klávesnicích poprvé vstoupili sálové snímače do hromadné výroby. Obvykle je na substrátu citlivý prvek, na klíč je namontován magnet. Je zřejmé, že uvnitř moderní klávesnice nejsou žádné další pružiny a elastická síla je tvořena polymery s vysokou životností.Řešení je mimořádně úspěšné: není to senzor, který se rozpadne a mechanická část není elastická, regulátor selže.
  3. Hallový snímač lze použít k měření proudu( jako u běžných kleští).Přístroj může reagovat na změny v elektromagnetickém poli, které obklopují vodič.Je vytvořeno tzv. Excitační vinutí( indukčnost z měděného drátu).Naměřený proud je dodáván do kohoutků, v důsledku toho je vytvořena elektromagnetická vlna, část je odhadnuta snímačem Hall. Odpověď závisí přímo na naměřené hodnotě.Výpočet se provádí podle vzorců stanovených například v regulátoru. Pro přesnost je přístroj kalibrován výrobcem. Výhody uvedené výše zůstávají především - absence pohyblivých částí.Stejně tak pomocí senzorů Hall je možné měřit výkon.

    Aplikace snímače

  4. Převod stejnosměrného napětí na střídavý proud je považován za příklad vytvoření generátoru. Pokud je snímač Hall ve střídavém magnetickém poli, napětí na výstupu opakuje tvar.Účinnost zařízení nemá vysokou hodnotu. Ale design je zjednodušen na maximum, je možné přímo přenést tvar magnetického pole na elektrický proud.
  5. V souvislosti s výše popsanými skutečnostmi upozorňujeme, že snímače Hall vám umožňují řídit tok a plné nabití baterií( měřením průtoku a jeho integrací v průběhu času).To způsobuje možnost jejich široké aplikace. Například v mobilních telefonech( až 37% trhu).Odborníci se však domnívají, že nejslibnějším směrem je segment elektrických vozidel, kde bude otázka dostupnosti energie zásadní.
  6. Vzhledem k přítomnosti magnetického pole Země je možné vytvořit kompasy založené na snímačích Hall. Jediným problémem je, že hodnota v Tl je nerovnoměrná nad povrchem kontinentů a kontinentů a je zapotřebí zadání korekčních metod. Díky tomu dochází někdy k automatickému systému stabilizace obrazu pro videokamery mobilních zařízení.
  7. Je známo jen málo, ale automobilový průmysl představuje 52% výnosu z uvolnění snímačů Hall. V tomto průmyslu je nutné měřit otáčky kol, klikové hřídele a vačkového hřídele.Čtenáři již uhodli, že snímač Hall pomůže s určením polohy škrtící klapky, řízení.Automobilový trh se stal hlavním hnacím motorem dalšího zlepšení zařízení.Některé systémy se považují za de facto standard( ASIC, ASSP, ESC / ESP atd.) Na řev, a Hallovy senzory se na nich aktivně účastní.
Přímý proud

Přímý proudEncyklopedie

Přímý proud je řádný jednosměrný pohyb nábojů ve vodiči. Rychlost může být změněna. Z tohoto proudu se konstantní nezastaví.V technologii je obvyklé přiřadit unipolární posloupnost impulzů.Napřík...

Přečtěte Si Více
Stupňové napětí

Stupňové napětíEncyklopedie

Napětí kroku - potenciální rozdíl mezi dvěma body země, umístěnými ve vzdálenosti kroku. Zdroje interpretují vzdálenost pro výpočet odlišně.Obecně platí, že 0,7 - 1 metr( někteří autoři doporučuj...

Přečtěte Si Více
Transformátor

TransformátorEncyklopedie

Oddělovací transformátor - zařízení, které zajišťuje galvanické oddělení primárního a sekundárního řetěz oddělení AC, a který má zlepšenou izolaci mezi strukturálními rysy mezi vinutí. Někdy označo...

Přečtěte Si Více