Salės jutiklis

salės efektų jutiklis yra mažas jautrus elementas, leidžiantis sekti magnetinio lauko pokyčius.Šis atradimas jau tapo 100 metų, reiškinys, kuriuo grindžiamas veikimo principas, žinomas nuo 1879 m., Tačiau tik per pastaruosius kelis dešimtmečius produktai tapo neatskiriama technologijų pažangos dalimi.

salės efektas

Edwin Hall parodė, kad kryžminėje magnetinio lauko kryptimi laidoje, kai teka nuolatinė srovė, generuojamas emf. Praktiškai atrodo, kad metalinių juostų kraštuose atsiranda potencialų, kai į juostą patenka magnetas. Dėl to tampa įmanoma užfiksuoti artėjimo prie jutiklio faktą.Galimas skirtumas priklauso nuo:

1. tekančio nuolatinės srovės dydžio.
2. Magnetinio lauko stiprumas.
3. Judrumas ir įkrovimo nešiklių koncentracija medžiagoje.

Iki 1950 m., Kai pirmą kartą buvo sukurtas mikrobangų spindulių įrašymo įrenginys, „Hall“ efektas nebuvo taikomas ne laboratorijose. Kompiuterinių klaviatūrų gamintojų masinio plaukimo metu susirūpinimas pasirodė esąs susidomėjęs ieškoti kontakto be raktų registravimo būdo ir 1968 m.1965 m. Joe Mopin ir Everett Wortman išrado kietojo kūno jutiklis labai pagerino įrangos charakteristikas. Dabar pramonė patiria kasmetinį Hall jutiklių poreikio padidėjimą, apskaičiuota, kad penkios didžiausios gamybos įmonės renka 2 mlrd.

Šiandien „Hall“ jutikliai naudojasi dėl šios funkcijos - jie yra beveik amžini, juose nėra judančių ir trinties dalių.Klaviatūroje tai nėra jautrus elementas, o valdiklis. Yra virusų, kurie gali perprogramuoti lustą ir užkrėsti kompiuterį. .. per USB klaviatūras. Beje, slaptosios tarnybos jau seniai priėmė šnipinėjimo metodą, tačiau tiesiog nėra veiksmingos apsaugos nuo pažeidžiamumo.

„Hall“ efektas pasireiškia laidininke, tuo stipresnis, tuo mažesnė nešiklio koncentracija ir kuo didesnis judumas. Metalai( kurių pagrindu šis reiškinys pirmą kartą buvo įrodyta) nelaikomi idealia medžiaga jutiklių kūrimui. Didesniu mastu puslaidininkiai yra tinkami šiam tikslui. Tuo pačiu metu, tai labai sumažina išlaidas ir didina masinės gamybos suvienijimą.

Pažiūrėkime, kaip veikia „Hall“ jutiklis.Įsivaizduokite puslaidininkinę juostą, iš kurios teka tiesioginės srovės. Jei nėra išorinių trikdžių, viduje sukuriamas elektrinis laukas, kuris įjungia įkrovimo laikiklius. Tarkime, kad pastovaus magnetinio lauko linijos kyla statmenai juostos paviršiui. Pradinė Lorentzo jėga bus kairiojo ranka valdanti taisyklė.Prisiminkite, kad kryptis nustatoma taip: „Jei kairiąją ranką įdėjote taip, kad magnetinės lauko linijos yra statmenos jūsų delnai, o ištiestos pirštai žiūri į įkrovimo judėjimo kryptį( fizikoje, teigiamai įkrautose dalelėse, o ne neigiamuose elektronuose)nurodys Lorentzo jėgos veiksmo kryptį. "

„Hall“ efekte nėra mįslių.Lorentz formulė buvo pasiūlyta geras dešimtis metų - 1892 m., Kol žmonės sužinojo, kad aukso lėkštė sudaro potencialų skirtumą galuose, kai nuolatinės srovės teka. Magnetinio lauko įtaką laidininkams 1831 m. Aiškiai išreiškė Michael Faraday, dėka slapto gerbėjo, kurio pasaulis sužinojo apie generatorius ir variklius. Vis dar nežinoma, kas sukūrė pirmąjį nuolatinės srovės variklį.Kai atbulinės eigos generatorius.

salės efektas atidarytas 1879 m. Johno Hopkinso universiteto Baltimorėje bazėje. Edvinas bandė išbandyti Kelvino teoriją, kuri buvo išreikšta prieš trisdešimt metų, aktyviai dirbo tiriant magnetinio lauko poveikį aukso plokštelei. Mokslininkas įvedė koeficientą, rodantį efektą, priklausantį nuo taikomo magnetinio lauko ir tekančios srovės. Akivaizdu, kad vertė priklauso nuo medžiagų savybių.Šis momentas jau buvo aptartas.

salės jutiklių efektai

ekspertai nurodo šiuos „Hall“ jutiklių privalumus:

1. Ilgas tarnavimo laikas( klaviatūrai - 30 mlrd. Paspaudimų).
2. Judančių dalių( kietojo kūno elektronikos) trūkumas, kuris aiškiai supaprastina dizainą su dideliais vibracijos ir smūgių reikalavimais.
3. Gebėjimas dirbti su magnetinio lauko keitimo dažniu iki 100 kHz.
4. Paprastas derinimas su skaitmeninių technologijų signalų loginiais lygiais.
5. Platus darbo temperatūros diapazonas( nuo minus 40 iki 150 laipsnių Celsijaus).
6. Didelis matavimo pakartojamumas, dėl kurio lengva pakrauti „Hall“ jutikliais pagrįstus instrumentus.

salės jutikliai

dizainas Eksploatacijos metu tradicinės puslaidininkinės medžiagos - galio ir indžio arsenidai - puikiai pasireiškia. Paprastai „Hall“ jutiklis yra maža plokštė, kurios priešingose ​​pusėse yra suporuoti elektrodai. Maitinimas platus ir išdėstytas stačiakampio šone. Kai signalas imamas - paprasčiausias taškas. Bet kurioje schemoje pažymėtas bendras taškas( neutrali viela, neutralus), kontaktų suma yra trys. Neigiamos linijos yra sujungtos.

ekspertai pastebi, kad net jei elektroduose nėra magnetinio lauko, paprastai yra mažas signalas. Tai nėra dėl mūsų planetos įtakos, kaip skaitys skaitytojai. Potencialas išilgai plokštės krašto yra netolygiai pasiskirstęs. Ir ne visada patartina nustatyti lygiaverčius taškus. Su jutikliu sujungta elektronika yra lengviau pakraunama, ar ją galima valdyti taškiniais impulsais, kurie dažnai daromi praktikoje. Korekcijai dažnai naudojami diferenciniai stiprintuvai( išvesties tik signalų keitimas).

jutiklio konstrukcijos savybės Laidinės plėvelės storis paprastai yra mažas, vos pasiekia 10 mikronų.Skiedimui ant substrato, naudojant litografijos metodą.Tai leidžia jums sukurti „Hall“ jutiklius su maža jautriąja zona, kuri labai ir dažnai pagerina matavimo tikslumą, nes paviršius yra mažas. Prietaisuose tai naudojama įvertinti mechanizmų dalių padėtį.Tačiau nedidelio dydžio jutikliai nustato santykinai mažą atsaką, matuojamą pagal W / T( naudingo signalo išėjimo galia, priklausomai nuo magnetinio lauko įtampos).Serijinių salių jutikliams parametras paprastai svyruoja nuo 0,03 iki 1.

Praktiškai tai atrodo kaip impulsų generatorius. Tarkime, kad ant skalbimo mašinos variklio veleno yra nemažai magnetų, o ruožtu gaunamas tam tikras skaičius smailių.Todėl elektroninis užpildas įvertina sukimosi greitį, rotoriaus kampinę padėtį, kuri naudojama, pvz., Vožtuvų varikliams( su elektroniniu apvijų perjungimu).

Mes nukreipiame ir paaiškiname, kodėl mažas salės jutiklis turi silpną atsaką.Sukurtų impulsų amplitudė priklauso nuo tekančios nuolatinės srovės, tačiau ji negali būti didelė, priešingu atveju laidininko plėvelė( turinti pakankamai didelį pasipriešinimą) perkaitins ir degs. Todėl galiojančios vertės( amperais) svyruoja nuo 5 iki 50 mA.

salės jutiklių taikymas

1. salės jutikliai plačiai naudojami buitinėje technikoje. Iškalbingas pavyzdys yra skalbimo mašinos. Vartotojai nutraukia savo mintis, kaip ir pažangiuose modeliuose, skalbiniai pasveriami. Tinkle yra patentų, kuriuose siūloma išspręsti problemą su spyruoklių ar deformatorių pagalba. Tokie įtaisai nėra labai patikimi, nes kyla pavojus, kad jie nuolat patirs deformacijas. Be to, ant rezervuaro pakabinamos pora plytų, o tai reiškia, kad bendras konstrukcijos svoris yra didelis, o tai lemia apribojimus. Praktiškai skalbimo mašinose skalbykla pirmiausia sudrėkinta, tada bendra masė apskaičiuojama pagal būgno pagreičio greitį.Tai yra skalbinių svėrimas, kuris dar labiau nustato įrangos darbo programą, miltelių, vandens vartojimą, skalavimą.
2. Kompiuterių klaviatūrose „Hall“ jutikliai pirmą kartą įėjo į masinę gamybą.Paprastai ant pagrindo yra jautrus elementas, ant pagrindo pritvirtintas magnetas. Akivaizdu, kad šiuolaikinėje klaviatūroje nėra daugiau spyruoklių, o elastinę jėgą sukuria polimerai, turintys didelį tarnavimo laiką.Sprendimas yra labai sėkmingas: ne jutiklis sugenda ir mechaninė dalis nėra elastinga, valdiklis sugenda.
3. „Hall“ jutiklis gali būti naudojamas srovės matavimui( kaip ir srovėse).Prietaisas gali reaguoti į elektromagnetinio lauko aplink laidą pasikeitimus. Sukuriamas vadinamasis sužadinimo apvijos( induktyvumas iš varinės vielos).Išmatuota srovė tiekiama į čiaupus, todėl susidaro elektromagnetinė banga, o dalį įvertina Hall jutiklis. Atsakymas tiesiogiai priklauso nuo išmatuotos vertės. Apskaičiavimas atliekamas pagal formules, nustatytas, pavyzdžiui, valdytojo. Dėl tikslumo prietaisą kalibruoja gamintojas. Pirmiau minėti privalumai pirmiausia lieka judančių dalių nebuvimu. Panašiai, naudojant „Hall“ jutiklius, galima matuoti galią.
   

   Jutiklio

4. taikymas DC įtampos keitimas į kintamosios srovės įtampą laikomas generatoriaus kūrimo pavyzdžiu. Jei „Hall“ jutiklis yra kintamame magnetiniame lauke, išėjimo galia pakartoja formą.Prietaiso efektyvumas neturi didelės vertės. Bet dizainas yra supaprastintas iki maksimalaus, tampa įmanoma tiesiogiai perkelti magnetinio lauko formą į elektros srovę.
5. Atsižvelgiant į pirmiau aprašytus faktus, pastebime, kad „Hall“ jutikliai leidžia valdyti akumuliatorių srautą ir pilną įkrovimą( matuojant tekančią srovę ir integruojant jį per tam tikrą laiką).Tai sukelia jų plataus taikymo galimybę.Pavyzdžiui, mobiliuosiuose telefonuose( iki 37% rinkos).Tačiau ekspertai mano, kad perspektyviausia kryptis yra elektros transporto priemonių segmentas, kur energijos tiekimo klausimas bus gyvybiškai svarbus.
6. Dėl Žemės magnetinio lauko buvimo, galima sukurti kompasus pagal „Hall“ jutiklius. Vienintelė problema yra ta, kad Tl vertė yra nevienoda per žemynų ir žemynų paviršių, ir reikalingi korekcijos metodai. Dėl to mobiliųjų įrenginių vaizdo kamerų automatinio vaizdo stabilizavimo sistemos kartais veikia. Mažai žinoma
7. , tačiau automobilių pramonė sudaro 52% „Hall“ jutiklių išleidimo.Šioje pramonėje reikia matuoti ratų, alkūninio veleno ir skirstomojo veleno sukimosi greitį.Skaitytojai jau suprato, kad „Hall“ jutiklis padės nustatyti droselio vožtuvo padėtį, vairavimą.Automobilių rinka tapo pagrindine varomoji jėga toliau tobulinant prietaisus. Kai kurios sistemos laikomos de facto standartu( ASIC, ASSP, ESC / ESP ir tt) riaumoje, o Hall jutikliai aktyviai dalyvauja jų veikloje.