Salės efektas

„

“ „Hall“ efektas yra fenomenas, galintis sukelti skirtumą metalo plokštės kraštuose, veikiant magnetiniam laukui, kai per jį teka elektros srovė.Šiandien ji naudojama klaviatūrose, skalbimo mašinose, automobiliuose.Įdomus straipsnis apie „Hall“ jutiklius.

efekto atradimo istorija Edwin Hall atradus tokį konkretų efektą, mažai žinoma. Dėl kokios nors priežasties toks reikšmingas įvykis literatūroje nekalbamas.„Hall“ jutiklių skiltyje paminėta, kad Edvinas pagrindinius Johns Hopkins universiteto Baltimorės universiteto doktorantūros tyrimus. Renginys įvyko 1879 m. Visa tai bus rasti literatūroje apie didžiojo atradimo kilmę.

Minėtas šaltinis, apie kurį nebuvo kalbama. Tai yra lapkričio 19 d. Raštas, 1879 m. Rudens Amerikos leidinys „Matematika“( 2 tomas, Nr. 3).„Edwin“ kalba apie leidinio „

“ 287-292 psl. „Per pastaruosius metus mokiausi daugelio„ Maxwell Electricity “ir magnetizmo, profesoriaus Rowland paskaitų.Atskiros linijos nukreiptos į šviesą!„Būtina kruopščiai atkreipti dėmesį į tai, kad jėga, veikianti laidininkui su srovėmis, esanti ant magnetinio lauko linijų, yra tiesiogiai pritaikyta prie medžiagos. Ir jei į diską ar skystį įjungiate įtampą, medžiaga pradės judėti paklusniai iki galo ir judesio pobūdis gali būti suderinamas su elektros srovės forma arba būti nesuderinamas su juo. Pastovi magnetinė jėga veikia įkrautų dalelių srautui. Jei srovė galėjo pasirinkti kelią per medžiagos storį, po kurio laiko jis sugrįžo į ankstesnę trajektoriją.Šaltinio EMF yra vienintelė tikroji varomoji jėga. “

Jaunasis mokslininkas prisiminė, kad linijos tiesiogiai prieštarauja kai kuriems jau žinomiems reiškiniams. Dėl paprastos priežasties, kad jėga, veikianti vielai su srovėmis, priklauso nuo įkrovimo srauto. Priešingai, medžiagos forma ir konfigūracija įgauna nedidelę vertę.Savo ruožtu kaltinimų tarpusavio sąveika paaiškinama jų dydžiu ir ženklu, kuris buvo žinomas nuo Charleso Coulombo dienų.

Po „Maxwell“ rašto Edwin pastaba apie „Unipolar Induction“( „Annales de Chemie et de Physique“, 1879 m. Sausio mėn.) Susiduria su Edwin Hall akimis. Tekstas įrodė, kad magnetas veikia fiksuotu laidininku, kurio srovė yra panaši, kaip ir laisvai. Hallas perdavė klausimą profesoriui Rowlandui ir atsakydamas gavo pranešimą apie mokslininko vyro darbą šiuo metu. Edvinas turėjo mąstymo vertas mintis. Kartu su profesoriaus rūmais jis sukūrė eksperimento metodiką:

Jei srovė nepalaiko pastovaus judėjimo kelio palei laidą, veikiant magnetiniam laukui, įkrovimo tankis į vieną pusę bus didesnis. Tai natūraliai padidina laidininko atsparumą.Todėl, norint išbandyti hipotezę, lieka naudoti Ohmą.

Eksperimentui įgyvendinti buvo pasirinktas plokščias vielos spiralė( maždaug pusė milimetro skersmens) nikelio sidabro( panašus į Tesla ritę), kurio bendras pasipriešinimas yra 2 omai, tarp dviejų storų guminių pagalvėlių.Lapas nusprendė įterpti tarp dviejų polių didelio ploto magneto. Taip lauko stiprumo linijos kiekviename taške yra statmenos srovės srauto krypčiai. Elektromagnetą maitino 20 „Bunsen“ elementų, kurie buvo prijungti 4 iš eilės iš 5 šakų.Gautas intensyvumas viršijo dešimtis tūkstančių kartų horizontalaus Žemės magnetinio lauko komponento.

Matuojamasis Whitston tiltas buvo naudojamas kaip jutiklis, kurio įstrižainėje buvo galvanometras iš Viešpaties Kelvino dizaino. Techninis sprendimas pagal preliminarius duomenis užfiksavo spiralės atsparumo pokyčius milijoninėje bendrosios vertės. Nuo spalio 7 iki 11 d. Edwin Hall atliko 13 eksperimentų, kurių kiekvienas sudarė 40 matavimų:

1. atsparumo matavimas su magnetu.
2. Panašiai su išjungtu magnetu.
3. p. 1, pakeitus magnetinio lauko linijų poliškumą.
4. kartoja 2 dalį.

matavimai parodė, kad magnetinis laukas gali sumažinti ir padidinti atsparumą.Didžiausias padidėjimas buvo penkiolika šimtų, vidutinė vertė remiantis eksperimentais pasirodė esanti daug mažesnė( penki ppm).Paaiškėjo, kad tam tikri pareiškimai buvo nepakankami. Akivaizdu, kad srovė beveik nepripažįstama nei nesudaroma medžiaga, kaip buvo tikėta anksčiau. Būtina suprasti, kodėl pirmųjų eksperimentų rezultatai yra tokie skirtingi, kaip ir pasipriešinimo pokyčių reikšmė ir kryptis.

Pirmasis salės jutiklis

Pirmąjį „Hall“ jutiklį sukūrė profesorius Rowland. Toje pačioje formoje, kurioje įrenginys naudojamas šiandien. Matydamas, kad Edvino eksperimentai( ir jo paties) nesukelia rezultato, dėstytojas pasiūlė senų metų eksperimento modelį( aprašyta „Hall“ jutiklio konstrukcija):

1. Elektros grandinėje yra įjungtas laidus diskas( arba kitos formos plokštelė).
2. Naudojant galvanometrą, du pusiausvyros taškai yra figūros šonuose.
3. Įjungtas elektromagnetas, kurio lauko stiprumo linijos yra plokštumai, statmenai diskui.
4. įrašo galvanometro rodmenų pokyčius.

turėjo nustatyti pokyčių požymius, kai pasikeičia dabartinės srauto sąlygos. Eksperimentas naudojo „Hall“ jutiklį dabartinėje veikloje, tačiau patirtis nepavyko. Manoma, kad kaltas yra per didelis disko storis. Profesorius atkreipė šį dėmesį į Edvino dėmesį ir išreiškė nuomonę, kad situacija yra pataisoma, jei mes naudojame ploną aukso lakštą, sumontuotą ant stiklo pagrindo( kad metalas nebūtų deformuotas lauke).Spalio 28 d. Patirtis, kuri buvo visiškai sėkminga, galėjo nustatyti stabilią galvanometro adatos deformaciją, veikiant magnetiniam laukui ant srovės.

Ir nors judėjimas pasirodė esantis nuolatinis, jis greitai išnyko, tai buvo neįmanoma priskirti magnetinei indukcijai( iš Faradėjaus eksperimentų).Greitai pašalinta elektrinių solenoidų lauko klaida. Horizonte akivaizdžiai kyla atradimas. Pažymėtina, kad poveikis buvo apverstas, nes pasikeitė magneto poliškumas. Norint nustatyti kiekybines priklausomybes, įrenginys buvo šiek tiek pagerintas:

• Kiekvienoje pusėje buvo stiprus maitinimo šaltinio kontaktas su žalvario plokštelėmis, gerai poliruotas ir kruopščiai lituotas prie aukso( 9x2 cm).
• Grynas metalas liko centre: 5,5 cm pločio ir per visą plotį.Čia magnetiniai laukai eina per auksą.
• „Thomson“ didelio pasipriešinimo galvanometro kontaktai priartėjo prie kraštų, lygiaverčių nuo žalvario plokštelių.

Eksperimento metu buvo matuojamas magnetinių laukų magnetinis laukas, srovės per plokštę ir galvanometras. Rezultatas buvo įrašytas lentelėje pateiktoje lentelėje, parodant, kad Edwin Hall sugebėjo gauti pirmuosius modelius. Tai įvyko 1879 m. Lapkričio 12 d. Nepaisant to, kad dešinėje pusėje esančios išraiškos reikšmės skiriasi 8%, akivaizdu, kad numerių tvarka yra tokia pati. Ir mes nurašysime nukrypimus nuo eksperimentuotojų ir įrangos klaidų.

Tikslios vertės ne visada svarbios.Šiandien „Hall“ jutikliai aktyviai naudojami kaip magnetinio lauko nebuvimo ar buvimo rodikliai. Pavyzdžiui, skalbimo mašinų klaviatūrose ar varikliuose.

Taikydamas salės efektą praktikoje

jau sakė( žr. „Hall“ jutiklius), kad pirmieji „Hall“ efekto pramoniniai pritaikymai atsidūrė į gyvenimą XX a. Antroje pusėje.Šiandien šiek tiek daugiau nei pusė segmento dalies priklauso automobilių pramonei. Tiksliau - iš ten yra pažangios technologijos kitose srityse. Pavyzdžiui, ASIC ir ASSP moduliai.21-ojo amžiaus vadovaujantysis vaidmuo priklauso Asahi Kasei Microsystems( AKM), kuri pagal „Hall“ efektą tiekia kompasus mobiliesiems įrenginiams. Tarp pramoninių gigantų pastebime Microną, Infineoną, Allegro, Melexis. Tarp magnetinio lauko jutiklių, pagrįstų „Hall“ efektu, užima 87% garbės dalį.

Dažnai jutiklis yra įtrauktas į lustą.Istorinis protėvis yra CMOS serija. Remiantis šiuo pagrindu, į kristalą integruoti jutikliai buvo išleisti, kad būtų galima matuoti droselio, vairavimo, paskirstymo ir alkūninio veleno sukimosi greitį.Technologija yra labai svarbi vožtuvo variklių veikimui, kai apvijos turi būti tam tikru būdu keičiamos pagal rotoriaus kampinę padėtį.Matuojant lauko dydį buvo įtraukti naujausi 3D jutikliai, kurie nustato kampinę ir tiesinę magnetų sistemos padėtį.Anksčiau tai buvo paprasčiausiai esamo ar buvusio objekto buvimo faktas. Tai būtina norint sėkmingai konkuruoti su magnetoresistine technologija.

Šiandien programuojamos konstrukcijos yra laikomos naujausiomis priemonėmis, kai skirtingos funkcijos įvedamos kodais. Jutikliai gali būti naudojami įvairiais būdais. Pavyzdžiui, atsižvelgiant į jautrios zonos ir magneto abipusę padėtį, yra režimų:

1. Frontal. Tokiu atveju magnetas yra tiesiai priešais jutiklį, einantis nuo jo arba artėja tiesia linija. Laukas priklauso nuo kvadratinio atstumo ir išvesties signalo iš atstumo teisė primena hiperbolą.Šis režimas vadinamas unipoliniu, įtampa negali keisti krypties.
2. slydimas. Tokiu atveju yra tarpas tarp jautrumo ir magneto.Ši koordinatė lieka nepakitusi. Magnetas gali įstumti lygiagrečiai toje pačioje ašyje esančiam jutikliui.Šiuo atveju laukas nepasikeičia, o išvesties signalo priklausomybė nuo koordinatės yra artima Gauso paskirstymui.Įtempimo kryptis nepasikeičia, todėl režimas taip pat vadinamas unipoliniu.
3. Bipolinis glide. Kartais reikia išsiaiškinti, kokia kryptimi magnetas nukreiptas. Ir ne tik nustatyti atstumą.Šiuo atveju magnetas naudojamas pasagas. Atitinkamai, poliai gamina skirtingų poliarių atsakus. Kas davė režimo pavadinimą.

Šie režimai periodiškai naudojami kartu. Pvz., Kai reikia tiksliai nustatyti magnetą, palyginti su jutikliais( naudojant pavarą), įrangos jautrumas didėja esant staigiai išvesties signalo priklausomybei nuo koordinatės. Naudojami trijų juostų magnetai su kintamais poliais. Grafiniai kraštutiniai nusileidimai yra švelni, o centrinė smailė yra ryški. Kas pasiekiama tiksliai nustatant sistemą.

Norėdami sustiprinti įtampos linijas, suteikiant aiškiai apibrėžtą kryptį, naudojami polių antgaliai. Tai metaliniai gabaliukai iš minkštųjų feromagnetinių lydinių.Kai magnetas artėja, linijos pradeda siekti vietos ir sudaro tarpą, kur jie išlieka tiesūs. Jei įjunkite Hall jutiklį, sistemos jautrumas žymiai padidėja. Tuo pačiu tikslu naudojami šališki magnetai, kurie lieka vietoje ir nesukelia nepriklausomo paleidimo. Kai judanti dalis artėja, magnetinio lauko tankis smarkiai didėja. Tai supaprastina paleidimą ir sumažina jutiklio jautrumo reikalavimus.

Pridėti, kad išvesties signalo jutiklių struktūra yra analoginė ir skaitmeninė.Pastaruoju atveju sistema lengvai suderinama su automatizavimu, o išmatuotas signalas nebetenka tikslumo, perduodamas apdoroti.