חיישן הול

אפקט הול היוצר הוא אלמנט רגיש קטן המאפשר לך לעקוב אחר שינויים בשדה המגנטי.התגלית כבר בת 100 שנה, התופעה המונחת ביסוד עיקרון הפעולה ידועה מאז 1879, אך רק בעשורים האחרונים הפכו מוצרים לחלק בלתי נפרד מהדוגמאות להתקדמות הטכנולוגית.

אפקט הול

אדווין הול הראה כי בכיוון הרוחבי לשדה המגנטי, emf נוצר במוליך כאשר זרם DC זורם דרכו.בפועל, זה נראה כמו התרחשות של הפוטנציאל על הקצוות של רצועת מתכת, כאשר מגנט הוא הביא לרצועה.כתוצאה מכך, ניתן להקליט את העובדה המתקרב חיישן.ההבדל הפוטנציאלי תלוי בעיקר ב:

1. גודל הזרם הישיר הזורם.
2. כוח שדה מגנטי.
3. ניידות וריכוז נושאות המטען בחומר.

עד שנות החמישים, כאשר נוצר לראשונה מקלט הקרינה במיקרוגל, אפקט הול לא יושם מחוץ למעבדות.בשחייה המונית שהושקה על ידי יצרנים של מקלדות מחשב - חששות שהתעניינו במציאת דרך חסרת מגע לרשום את המיקום של המפתחות ומצא אחד בשנת 1968.חיישן מצב מוצק, שהומצא בשנת 1965 על ידי ג 'ו Mopin ו אוורט Wortman, שיפרה מאוד את המאפיינים של הציוד.עכשיו תעשיית חווה עלייה שנתית של הצורך הול חיישנים, מוערך העליון של חמש חברות ייצור אוספת 2 מיליארד דולר בהכנסות.

כיום, חיישנים הול ​​להשתמש בגלל תכונה זו - הם נצחיים כמעט, לא מכילים נעים ושפשוף חלקים.במקלדת, זה לא אלמנט רגיש כי שובר, אבל הבקר.ישנם וירוסים שיכולים לתכנת מחדש שבב ולהדביק מחשב. .. באמצעות מקלדות USB.אגב, השירותים החשאיים אימצו זמן רב שיטה לרגל, אבל פשוט אין הגנה יעילה מפני פגיעות.

אפקט הול מתבטא במוליך חזק יותר, כך נמוך ריכוז המוביל ואת הניידות גדול.מתכות( שעל בסיסן הופעה לראשונה של התופעה) אינן נחשבות לחומר אידיאלי ליצירת חיישנים.במידה רבה יותר, מוליכים למחצה מתאימים למטרה זו.במקביל, זה מקטין באופן משמעותי את העלות ומגביר את איחוד הייצור ההמוני.

בואו נראה איך חיישן הול עובד.תארו לעצמכם רצועת מוליכים למחצה אשר זורמים זרם ישיר.בהיעדר הפרעות חיצוניות, נוצר שדה חשמלי, המניע את נושאות המטענים.נניח עכשיו כי שורות של שדה מגנטי קבוע להתעורר מאונך על פני השטח של הרצועה.הכוח המתהווה של לורנץ יהיה הכלל של יד שמאל לפעול על התהליך.נזכיר כי הכיוון נקבע כדלקמן: "אם אתה מניח את ידך השמאלית בצורה כזאת ששורות השדה המגנטי ניצבות על כף היד, והאצבעות המושטות שלך נראות בכיוון תנועת המטען( בפיזיקה - חלקיקים טעונים באופן חיובי, לא אלקטרונים שליליים), האגודל כפוף ב -90 מעלותיכוון לכיוון הפעולה של כוח לורנץ ".

אין חידות באפקט הול.נוסחת לורנץ הוצעה כעבור תריסר שנים טובות - ב- 1892 - לפני שאנשים גילו כי צלחת של זהב מהווה הבדל אפשרי בקצוות זרם הזרם.השפעת השדה המגנטי על המוליכים ב -1831 הובעה בבירור על ידי מייקל פאראדיי, הודות למעריץ סודי שעליו למד העולם על גנרטורים ומנועים.עדיין לא ידוע מי טבע את המנוע הראשון DC.כאשר מחולל פועל הפוך.

אפקט הול נפתח בשנת 1879 בבסיס אוניברסיטת ג 'ונס הופקינס בבולטימור.אדווין ניסה לבדוק את התיאוריה של קלווין, שהושמעה שלושים שנה קודם לכן, ועבד באופן פעיל כדי לחקור את ההשפעה של שדה מגנטי על צלחת זהב.המדען הציג מקדם המראה את האפקט שנוצר בהתאם לתוצר השדה המגנטי המיושם והזרם הזורם.ברור, הערך תלוי בתכונות החומר.הרגע כבר נדונה.

אפקט הול של חיישני הול

מומחים מציינים את היתרונות הבאים של חיישני הול:

1. חיי שירות ארוכים( עבור המקלדת - 30 מיליארד קליקים).
2. חוסר חלקים נעים( מצב מוצק אלקטרוניקה), אשר בבירור מפשט את העיצוב עם דרישות גבוהות על תנודות וזעזועים.
3. יכולת לעבוד בתדרים של שינוי השדה המגנטי עד 100 קילוהרץ.
4. שילוב פשוט עם רמות לוגיות של אותות הטכנולוגיה הדיגיטלית.
5. טווח טמפרטורות הפעלה רחב( מ מינוס 40 ל פלוס 150 מעלות צלזיוס).
6. יכולת מדידה חוזרת גבוהה, מה שמקל על מכשירים על בסיס חיישני הול.

חיישני הול

עיצוב במהלך המבצע, חומרים מוליכים למחצה מסורתיים - גליום ואינדיום ארסנידים - בא לידי ביטוי באופן מושלם.בדרך כלל, חיישן הול הוא צלחת קטנה, על הפנים המנוגדים מהם אלקטרודות זוג.האכלה רחבה וממוקמת בצד המלבן.איפה האות הוא נלקח - את הנקודה הפשוטה ביותר.בכל תכנית, נקודה משותפת מסומנת( חוט ניטרלי, נייטרלי), סכום של אנשי הקשר הוא שלושה.קווים שליליים משולבים.

מומחים לציין כי גם בהעדר שדה מגנטי על האלקטרודות, יש בדרך כלל אות קטן.זה לא בגלל ההשפעה של הפלנטה שלנו, כפי שהקוראים יחשבו.הפוטנציאל לאורך הקצה הצדדי של הצלחת מופץ באופן לא אחיד.וזה לא תמיד רצוי לזהות נקודות שוות.קל יותר לנטוש את האלקטרוניקה עם החיישן, או להיות מונחה על ידי פולסים נקודתיים, אשר נעשה לעתים קרובות בפועל.מגברים דיפרנציאליים משמשים לעתים קרובות לתיקון( רק שינוי האות הוא פלט).

עיצוב עובי סרט המוליך הוא בדרך כלל קטן, בקושי להגיע 10 מיקרון.לתצהיר על מצע בשיטת ליתוגרפיה.זה מאפשר לך ליצור חיישנים הול ​​עם אזור רגיש קטן, אשר מאוד ולעיתים מגדיל את הדיוק של המדידות, כי פני השטח הוא קטן.במכשירים, זה משמש להערכת עמדות של חלקים של מנגנונים.עם זאת, חיישנים בגודל קטן לזהות תגובה נמוכה יחסית, נמדדת במונחים של W / T( כוח המוצא של האות שימושי בהתאם למתח השדה המגנטי).עבור חיישנים הול ​​סדרתי, הפרמטר בדרך כלל נע בין 0.03 ל 1.

בפועל, זה נראה כמו גנרטור הדופק.נניח שיש מספר מגנטים על מוט המנוע של מכונת כביסה, עם סיבוב מספר מסוים של פסגות מיוצרים.כתוצאה מכך, המילוי האלקטרוני מעריך את מהירות הסיבוב, את המיקום הזוויתי של הרוטור, המשמש, למשל, במנועי שסתום( עם מיתוג אלקטרוני של הפיתולים).

תן לנו לסגת ולהסביר מדוע חיישן הול קטן יש תגובה חלשה.המשרעת של פעימות שנוצר תלוי זרם ישיר זורם, אבל זה לא יכול להיות גדול, אחרת הסרט מוליך( בעל התנגדות גדולה מספיק) יהיה להתחמם ולשרוף.לכן, ערכים חוקיים( באמפר) נעים בין 5 ל 50 mA.יישום של חיישנים הול ​​

1. הול חיישנים נמצאים בשימוש נרחב מכשירי חשמל לבית.דוגמה רהוטה היא מכונות כביסה.משתמשים שוברים את דעתם, כמו במודלים מתקדמים, הכביסה נשקל.הרשת מכילה פטנטים שבהם מוצע לפתור את הבעיה על הראש בעזרת מעיינות או מדדי זנים.מכשירים כאלה אינם מסוגלים לאמינות רבה, תוך סיכון להיות מושפעים ללא הרף.בנוסף, כמה לבנים הם תלויים על הטנק, כלומר המשקל הכולל של המבנה הוא גדול, אשר מטיל מגבלות.בפועל, במכונות כביסה, הכביסה רטובה תחילה בשפע, ואז המסה הכוללת נאמדת על ידי מהירות האצת התוף.זהו שקילה של הכביסה, אשר קובע עוד את תוכנית העבודה של הציוד, צריכת אבקה, מים, שטיפה.
2. במקלדות מחשב נכנסו חיישני הול לראשונה לייצור המוני.בדרך כלל יש אלמנט רגיש על המצע, מגנט מותקן על המפתח.ברור כי אין מעיינות יותר בתוך המקלדת המודרנית, ואת כוח אלסטי נוצר על ידי פולימרים עם חיי שירות גבוהה.הפתרון הוא מאוד מוצלח: זה לא חיישן כי נשבר ואת החלק המכני הוא לא אלסטי, בקר נכשל.
3. חיישן הול יכול לשמש למדידת זרם( כמו במלקחיים הנוכחי).המכשיר יכול להגיב לשינויים בשדה האלקטרומגנטי המקיף את החוט.מה שנקרא עירור מתפתל( השראה מחוט נחושת) נוצר.הזרם שנמדד מסופק לברזים, וכתוצאה מכך נוצר גל אלקטרומגנטי, חלקו מוערך על ידי חיישן הול.התגובה תלויה ישירות בערך הנמדד.החישוב מתבצע על פי הנוסחאות שנקבעו, למשל, בבקר.לקבלת דיוק, המכשיר מכויל על ידי היצרן.ואת היתרונות שהוזכרו לעיל להישאר, קודם כל - היעדר חלקים נעים.באופן דומה, בעזרת חיישנים הול ​​אפשר למדוד את הכוח.
   

   היישום של חיישן

4. המרת DC ל מתח AC נחשב דוגמה ליצירת גנרטור.אם חיישן הול הוא בשדה מגנטי לסירוגין, המתח בפלט חוזר על הצורה.ליעילות המכשיר אין ערך גבוה.אבל העיצוב הוא פשוט עד למקסימום, זה הופך להיות אפשרי להעביר ישירות את הצורה של השדה המגנטי זרם חשמלי.
5. בקשר עם העובדות המתוארות לעיל, נציין כי חיישנים הול ​​מאפשרים לך לשלוט על זרימה מלאה של סוללות( על ידי מדידת זרם זורם ולשלב אותו לאורך זמן).זה גורם את האפשרות של היישום הרחב שלהם.לדוגמה, בטלפונים סלולריים( עד 37% מהשוק).אבל מומחים מאמינים כי כיוון מבטיח ביותר הוא קטע של כלי רכב חשמליים, שם הנושא של זמינות האנרגיה יהיה חיוני.
6. בשל נוכחות השדה המגנטי של כדור הארץ, ניתן ליצור מצפנים המבוססים על חיישני הול.הבעיה היחידה היא שהערך ב- Tl אינו אחיד על פני היבשות והיבשות, וקלט שיטות התיקון נדרש.בשל אפקט זה, אוטומטית ייצוב מערכות תמונה עבור מצלמות וידאו של מכשירים ניידים לפעמים לעבוד.
7. מעט ידוע, אבל תעשיית הרכב מהווה 52% מהתשואה משחרור של חיישנים הול.בענף זה נדרש למדוד את מהירות הסיבוב של הגלגלים, גל ארכובה גל זיזים.הקוראים כבר ניחשו כי חיישן הול יעזור עם קביעת המיקום של שסתום מצערת, היגוי.שוק הרכב הפך את הכוח המניע העיקרי עבור שיפור נוסף של מכשירים.מערכות מסוימות נחשבות תקן דה פקטו( ASIC, ASSP, ESC / ESP, וכו ') על השאגה, חיישני הול לקחת חלק פעיל בהם.