Zāles sensors

Hall Effect Sensor ir mazs jutīgs elements, kas ļauj izsekot magnētiskā lauka izmaiņām. Atklājums jau ir pagājis 100 gadus vecs, un darbības principa pamatā esošā parādība ir zināma jau kopš 1879. gada, bet tikai pēdējo desmitgažu laikā produkti ir kļuvuši par neatņemamu tehnoloģiju attīstības paraugu.

Hall Effect

Edwin Hall parādīja, ka virzienā, kas šķērso magnētisko lauku, vadītājā tiek ģenerēts emfs, kad caur to caurplūst DC strāva. Praksē tas izskatās kā potenciāls uz metāla sloksnes malām, kad sloksnē tiek ievests magnēts. Tā rezultātā kļūst iespējams reģistrēt sensoru tuvināšanās faktu. Potenciālā atšķirība lielākoties ir atkarīga no:

1. Plūsmas līdzstrāvas lielums.
2. Magnētiskā lauka stiprums.
3. Mobilitāte un lādiņu nesēju koncentrācija materiālā.

Līdz 1950. gadiem, kad pirmo reizi tika izveidots mikroviļņu starojuma reģistrators, Hall efektu neizmantoja ārpus laboratorijām. Datoru klaviatūru ražotāju uzsāktajā masveida peldēšanā izrādījās, ka bažas izrādīja interese atrast bezkontaktu veidu, kā reģistrēt atslēgas pozīciju un atrast to 1968. gadā.Cietvielu sensors, ko 1965. gadā izgudroja Džo Mopins un Everets Vortmans, ievērojami uzlaboja aprīkojuma īpašības. Tagad nozare piedzīvo ikgadējo vajadzību pēc Hall sensoriem, un aptuveni pieci ražošanas uzņēmumi savāc ieņēmumus no 2 miljardiem ASV dolāru.

Šodien Hall sensori izmanto šo funkciju dēļ - tie ir gandrīz mūžīgi, nesatur kustīgas un berzes detaļas. Klaviatūrā tas nav sensitīvs elements, bet tas ir kontrolieris. Ir vīrusi, kas var pārprogrammēt mikroshēmu un inficēt datoru. .. izmantojot USB tastatūras. Starp citu, slepenie dienesti jau sen ir pieņēmuši metodi, lai spiegotu, bet vienkārši nav efektīvas aizsardzības pret neaizsargātību.

Hall efekts izpaužas vadītājā, jo spēcīgāka ir zemākā nesēja koncentrācija un lielāka mobilitāte. Metāli( uz kuru pamata parādījās parādība) netiek uzskatīti par ideālu materiālu sensoru radīšanai. Daudz lielākā mērā šim nolūkam ir piemēroti pusvadītāji. Tajā pašā laikā tas ievērojami samazina izmaksas un palielina masveida ražošanas apvienošanos.

Redzēsim, kā darbojas Hall sensors. Iedomājieties pusvadītāju joslu, kas iet caur līdzstrāvas plūsmām. Ja nav ārēju traucējumu, tiek izveidots elektriskais lauks, kas aktivizē lādēšanas nesējus. Pieņemsim, ka tagad pastāvīga magnētiskā lauka līnijas rodas perpendikulāri sloksnes virsmai. Lorentzas jaunais spēks būs kreisās puses likums, kas darbosies šajā procesā.Atgādiniet, ka virziens tiek noteikts šādi: “Ja jūs novietojat kreiso roku tādā veidā, ka magnētiskā lauka līnijas ir perpendikulāras jūsu plaukstai, un jūsu izstieptie pirksti skatās uzlādes kustības virzienā( fizikā - pozitīvi uzlādētās daļiņas, nevis negatīvi elektroni), īkšķis izliekts par 90 grādiemnorādīs Lorentz spēka darbības virzienu. "

Hall efektā nav mīklu. Lorentz formula tika piedāvāta labs desmiti gadu vēlāk - 1892. gadā, pirms cilvēki uzzināja, ka zelta plāksne veido potenciālo atšķirību galos, kad notiek strāvas plūsma. Magnētiskā lauka ietekmi uz vadītājiem 1831. gadā skaidri pauda Michael Faraday, pateicoties slepenajam cienītājam, kuru pasaule uzzināja par ģeneratoriem un dzinējiem. Vēl nav zināms, kurš radīja pirmo līdzstrāvas motoru. Ja pagriezts pretgaisa ģenerators.

Hall Effect tika atklāts 1879.gadā pie Johns Hopkins universitātes Baltimorē.Edvins mēģināja pārbaudīt trīsdesmit gadus agrāk izteikto Kelvina teoriju, aktīvi strādājot, lai izpētītu magnētiskā lauka ietekmi uz zelta plāksni. Zinātnieks ieviesa koeficientu, kas atspoguļo iegūto efektu atkarībā no pielietotā magnētiskā lauka un plūstošās strāvas. Acīmredzot vērtība ir atkarīga no materiāla īpašībām.Šis brīdis jau ir apspriests.

Hall Hall sensoru ietekme

eksperti norāda uz šādām Hall sensoru priekšrocībām:

1. Ilgs kalpošanas laiks( tastatūrai - 30 miljardi klikšķu).
2. Kustīgu detaļu( cietvielu elektronika) trūkums, kas nepārprotami vienkāršo dizainu ar augstām prasībām attiecībā uz vibrācijām un triecieniem.
3. Spēja strādāt magnētiskā lauka maiņas frekvencēs līdz 100 kHz.
4. Vienkārša kombinācija ar digitālo tehnoloģiju signālu loģiskajiem līmeņiem.
5. Plaša darba temperatūras diapazons( no mīnus 40 līdz 150 grādiem pēc Celsija).
6. Augsta mērījumu atkārtojamība, kas atvieglo Hall sensoru instrumentu nolīdzināšanu.

halles sensori

dizains Ekspluatācijas laikā tradicionālie pusvadītāju materiāli - gallijs un indija arsenīdi - lieliski izpaužas. Parasti Hall sensors ir neliela plāksne, pretējā pusē ir savienoti elektrodi.Ēdināšana plata un izvietota taisnstūra pusē.Ja signāls tiek uzņemts - vienkāršākais punkts. Jebkurā shēmā ir atzīmēts kopīgs punkts( neitrāls vads, neitrāls), kontaktu summa ir trīs. Negatīvās līnijas ir apvienotas.

eksperti norāda, ka pat tad, ja elektrodiem nav magnētiskā lauka, parasti ir mazs signāls. Tas nav saistīts ar mūsu planētas ietekmi, kā to domās lasītāji. Potenciāls gar šķīvja sānu malu ir sadalīts nevienmērīgi. Un ne vienmēr ir ieteicams noteikt līdzvērtīgus punktus. Ir vieglāk tarificēt ar sensoru savienoto elektroniku, vai arī to vadīt ar punktu impulsiem, kas bieži tiek darīts praksē.Korekcijai bieži tiek izmantoti diferenciālie pastiprinātāji( izeja ir tikai signāla maiņa).

sensora konstrukcijas raksturojums Vadu plēves biezums parasti ir mazs, tikko sasniedz 10 mikronus. Uzklāšanai uz substrāta, izmantojot litogrāfijas metodi. Tas ļauj izveidot Hall sensorus ar nelielu jutīgu zonu, kas ievērojami un bieži uzlabo mērījumu precizitāti, jo virsma ir maza. Instrumentos tas tiek izmantots, lai novērtētu mehānismu daļu pozīcijas. Tomēr mazie sensori atklāj relatīvi zemu atbildi, ko mēra W / T izteiksmē( lietderīgā signāla izejas jauda atkarībā no magnētiskā lauka sprieguma).Sērijveida Hall sensoriem parametrs parasti svārstās no 0,03 līdz 1.

Praksē tas izskatās kā impulsu ģenerators. Pieņemsim, ka uz veļas mašīnas motora vārpstas ir vairāki magnēti, savukārt pagrieziena laikā tiek veidots noteikts skaits virsotņu. Rezultātā elektroniskā uzpilde novērtē rotācijas ātrumu, rotora leņķisko stāvokli, ko izmanto, piemēram, vārstu dzinējos( ar tinumu elektronisku pārslēgšanu).

Mēs novirzāmies un izskaidrojam, kāpēc mazajam Hall sensoram ir vāja atbilde. Iegūto impulsu amplitūda ir atkarīga no plūsmas līdzstrāvas, bet tā nevar būt liela, pretējā gadījumā vadītāja plēve( ar pietiekami lielu pretestību) pārkarst un sadedzinās. Tāpēc derīgās vērtības( ampēros) ir robežās no 5 līdz 50 mA.

Halles sensoru lietošana

1. Hall sensori tiek plaši izmantoti sadzīves ierīcēs. Skaists piemērs ir veļas mašīnas. Lietotāji izjauc savas domas, tāpat kā uzlabotos modeļos veļas tiek nosvērtas. Tīklā ir patenti, kuros ir ierosināts atrisināt problēmu ar atsperu vai deformācijas mērinstrumentu palīdzību.Šādas ierīces nav ļoti drošas, jo pastāv risks, ka tās pastāvīgi tiks pakļautas deformācijām. Turklāt uz tvertnes tiek piestiprināti pāris ķieģeļi, kas nozīmē, ka kopējā konstrukcijas masa ir liela, kas nosaka ierobežojumus. Praksē veļas mazgājamās mašīnās veļu vispirms samitrina, tad kopējo masu aprēķina pēc bungas paātrinājuma ātruma. Tas ir veļas svēršana, kas vēl vairāk nosaka iekārtas darba programmu, pulvera, ūdens patēriņu, skalošanu.
2. Datoru tastatūrās Hall sensori pirmo reizi nonāca masveida ražošanā.Parasti uz pamatnes ir jutīgs elements, uz atslēgas ir uzstādīts magnēts. Ir skaidrs, ka mūsdienu klaviatūrā nav vairāk atsperu, un elastīgo spēku rada polimēri ar augstu kalpošanas laiku. Risinājums ir ļoti veiksmīgs: tas nav sensors, kas sadalās un mehāniskā daļa nav elastīga, kontrolieris nedarbojas.
3. Hall sensoru var izmantot, lai izmērītu strāvu( tāpat kā strāvas knaibles).Ierīce var reaģēt uz izmaiņām elektromagnētiskajā laukā ap vadu. Tiek radīts tā sauktais ierosmes tinums( induktivitāte no vara stieples).Izmērītā strāva tiek piegādāta krāniem, kā rezultātā tiek izveidots elektromagnētiskais vilnis, kuru daļu novērtē Hall sensors. Atbilde ir tieši atkarīga no izmērītās vērtības. Aprēķins tiek veikts saskaņā ar formulām, kas noteiktas, piemēram, kontrolierī.Precizitātes labad instrumentu kalibrē ražotājs. Un iepriekš minētās priekšrocības, pirmkārt, paliek kustīgu daļu neesamība. Līdzīgi, ar Hall sensoru palīdzību iespējams mērīt jaudu.
   

   Sensora lietošana

4. DC līdz maiņstrāvas sprieguma pārveidošana tiek uzskatīta par ģeneratora izveidošanas piemēru. Ja Hall sensors atrodas mainīgā magnētiskā laukā, spriegums pie izejas atkārto formu. Ierīces efektivitātei nav augstas vērtības. Bet dizains ir vienkāršots līdz maksimāli, kļūst iespējams tieši pārnest magnētiskā lauka formu uz elektrisko strāvu.
5. Saistībā ar iepriekš aprakstītajiem faktiem mēs atzīmējam, ka Hall sensori ļauj jums kontrolēt akumulatoru plūsmu un pilnīgu uzlādi( mērot plūstošo strāvu un integrējot to laika gaitā).Tas rada iespēju to plaši pielietot. Piemēram, mobilajos tālruņos( līdz 37% no tirgus).Taču eksperti uzskata, ka visdaudzsološākais virziens ir elektrisko transportlīdzekļu segments, kur enerģijas pieejamības jautājums būs ļoti svarīgs.
6. Zemes magnētiskā lauka klātbūtnes dēļ iespējams izveidot kompasus, pamatojoties uz Hall sensoriem. Vienīgā problēma ir tāda, ka Tl vērtība kontinentos un kontinentos ir nevienmērīga, un ir nepieciešama korekcijas metožu ievadīšana.Šā iemesla dēļ dažreiz darbojas mobilo ierīču videokameru automātiskās attēla stabilizēšanas sistēmas.
7. Little ir zināms, bet automobiļu rūpniecība veido 52% no Hall sensoru atbrīvošanas.Šajā nozarē ir nepieciešams izmērīt riteņu, kloķvārpstas un sadales vārpstas rotācijas ātrumu. Lasītāji jau ir uzminējuši, ka Hall sensors palīdzēs noteikt droseles vārsta pozīciju. Automobiļu tirgus ir kļuvis par galveno dzinējspēku turpmākai ierīču uzlabošanai. Dažas sistēmas tiek uzskatītas par de facto standartu( ASIC, ASSP, ESC / ESP uc) tirgū, un Hall sensori tajos aktīvi piedalās.