Senzor de cameră

Sens Hall Effect este un mic element sensibil care vă permite să urmăriți schimbările în câmpul magnetic. Descoperirea a împlinit deja 100 de ani, fenomenul care stă la baza principiului acțiunii a fost cunoscut încă din 1879, dar numai în ultimele decenii produsele au devenit parte integrantă a exemplelor de progres tehnologic.

Hall Effect

Edwin Hall a arătat că în direcția transversală față de câmpul magnetic, un emf este generat în conductor atunci când curentul DC trece prin el.În practică, se pare că apar potențiale pe marginile unei benzi metalice, când un magnet este adus la bandă.Ca urmare, devine posibilă înregistrarea faptului că se apropie senzorul. Diferența de potențial depinde în mare măsură de:

1. Amplitudinea curentului direct care curge.
2. Rezistența câmpului magnetic.
3. Mobilitatea și concentrația purtătorilor de sarcină în material.

Până în 1950, când aparatul de înregistrare a radiațiilor cu microunde a fost inițial creat, efectul Hall nu a fost aplicat în afara laboratoarelor.În inotul de masă lansat de producătorii de tastaturi informatice - preocupările s-au dovedit a fi interesate de găsirea unui mod contactless de a înregistra poziția cheilor și a găsit unul în 1968.Senzorul solid, inventat în 1965 de către Joe Mopin și Everett Wortman, a îmbunătățit considerabil caracteristicile echipamentului. Acum industria se confruntă cu o creștere anuală a nevoii pentru senzorii Hall, estimându-se că primele cinci companii de producție colectează venituri de 2 miliarde de dolari.

Astăzi, senzorii Hall folosesc datorită acestei caracteristici - ele sunt aproape eterne, nu conțin părți mobile și frecare.În tastatură nu este elementul sensibil care se rupe, ci controlerul. Există viruși care pot reprograma un cip și pot infecta un computer. .. prin intermediul tastaturilor USB.Apropo, serviciile speciale au adoptat mult timp o metodă de spionaj, dar pur și simplu nu există o protecție eficientă împotriva vulnerabilității.

Efectul Hall se manifestă în conductor, cu cât este mai puternică, cu atât concentrația purtătorului este mai mică și mobilitatea este mai mare. Metalele( pe baza cărora fenomenul a fost demonstrat pentru prima dată) nu sunt considerate un material ideal pentru crearea de senzori.Într-o măsură mult mai mare, semiconductorii sunt potriviți în acest scop.În același timp, acest lucru reduce în mare măsură costul și mărește unificarea producției în masă.

Să vedem cum funcționează senzorul Hall. Imaginați-vă o bandă semiconductoare de-a lungul căreia curge curentul direct.În absența perturbațiilor externe, în interior se creează un câmp electric care pune în mișcare purtătoarele de încărcare. Să presupunem acum că liniile unui câmp magnetic constant apar perpendicular pe suprafața benzii. Forța emergentă a lui Lorentz va fi regula mâinii stângi pentru a acționa asupra acestui proces. Amintiți-vă că direcția este determinată după cum urmează: "Dacă plasați mâna stângă astfel încât liniile câmpului magnetic să fie perpendiculare pe palmă, iar degetele întinse se uită în direcția mișcării de încărcare( în fizică - particule încărcate pozitiv, nu electroni negativi), degetul mare îndoit cu 90 de gradeva indica direcția acțiunii forței Lorentz. "

Nu există ghicitori în efectul Hall. Formula Lorentz a fost propusă o bună duzină de ani mai târziu - în 1892 - înainte ca oamenii să afle că o placă de aur formează o diferență de potențial la capete atunci când curge curentul DC.Influența câmpului magnetic asupra conductorilor în 1831 a fost clar exprimată de Michael Faraday, datorită unui admirator secret despre care lumea a învățat despre generatoare și motoare. Este încă necunoscut cine a inventat primul motor DC.Când se inversează generatorul de funcționare.

Hall Effect a fost deschis în 1879 la baza Universității Johns Hopkins din Baltimore. Edwin a încercat să testeze teoria lui Kelvin, exprimată cu treizeci de ani mai devreme, lucrează activ pentru a studia efectul unui câmp magnetic pe o placă de aur. Cercetătorul a introdus un coeficient care arată efectul produs în funcție de produsul câmpului magnetic aplicat și de curentul curge. Evident, valoarea depinde de proprietățile materialelor. Momentul a fost deja discutat.

Efectele Hall ale senzorilor de cameră

Experții subliniază următoarele avantaje ale senzorilor Hall:

1. Durată lungă de funcționare( pentru tastatură - 30 de miliarde de clicuri).
2. Lipsa pieselor în mișcare( electronică solidă), care simplifică în mod clar designul cu cerințe ridicate la vibrații și șocuri.
3. Abilitatea de a lucra la frecvențe de schimbare a câmpului magnetic până la 100 kHz.
4. Combinație simplă cu nivelele logice ale semnalelor tehnologiei digitale.
5. Domeniu larg de temperaturi de funcționare( de la minus 40 până la 150 de grade Celsius).
6. Repetabilitate ridicată a măsurătorilor, ceea ce ușurează testarea instrumentelor pe baza senzorilor Hall.

Senzori de cameră

Design În timpul funcționării, materialele semiconductoare tradiționale - galiu și arsenide de indiu - s-au manifestat perfect. De obicei, senzorul Hall este o placă mică, la fețele opuse ale căror electrozuri sunt perechi. Se hrănește larg și se află pe partea dreptunghiului. Unde este semnalul - cel mai simplu punct.În orice schemă, un punct comun este marcat( sârmă neutră, neutră), suma contactelor este de trei. Liniile negative sunt combinate. Experții

observă că, chiar și în absența unui câmp magnetic pe electrozii, există, de obicei, un semnal mic. Acest lucru nu se datorează influenței planetei noastre, așa cum vor gândi cititorii. Potențialul de-a lungul marginii laterale a plăcii este distribuit neuniform.Și nu este întotdeauna recomandabil să identificăm puncte echivalente. Este mai ușor să tai electronica îmbinată cu senzorul sau să fiți ghidat de impulsuri punctuale, ceea ce se face deseori în practică.Amplificatoarele diferențiale sunt adesea folosite pentru corecție( doar o schimbare a semnalului este emisă).

Grosimea filmului conductorului este de obicei mică, atingând cu greu 10 microni. Pentru depunerea pe un substrat folosind metoda litografiei. Acest lucru vă permite să creați senzori Hall cu o zonă mică sensibilă, ceea ce mare și adesea crește precizia măsurătorilor, deoarece suprafața este mică.În instrumente, acest lucru este folosit pentru a evalua pozițiile unor părți ale mecanismelor. Cu toate acestea, senzorii de dimensiuni mici detectează un răspuns relativ scăzut, măsurat în termeni de W / T( puterea de ieșire a semnalului util în funcție de tensiunea câmpului magnetic).Pentru senzorii de serie de serie, parametrul variază de obicei de la 0,03 la 1.

În practică, acesta arată ca un generator de impulsuri. Să presupunem că există un număr de magneți pe arborele motor al unei mașini de spălat, cu o întoarcere se produce un anumit număr de vârfuri. Ca urmare, umplerea electronică evaluează viteza de rotație, poziția unghiulară a rotorului, care este utilizată, de exemplu, în motoarele cu supape( cu comutarea electronică a înfășurărilor).

Să ne retragem și să explicăm de ce micul senzor Hall are un răspuns slab. Amplitudinea impulsurilor generate depinde de curentul direct care curge, dar nu poate fi mare, altfel filmul conductor( care are o rezistență suficient de mare) se va supraîncălzi și arde. Prin urmare, valorile valide( în amperi) variază de la 5 la 50 mA.

Aplicarea senzorilor de cameră

1. senzorii de Hall sunt utilizate pe scară largă în aparatele de uz casnic. Un exemplu elocvent este mașina de spălat. Utilizatorii își sparg mintea, la fel ca în cazul modelelor avansate, rufele sunt cântărite. Rețeaua conține brevete în care se propune rezolvarea problemei cu ajutorul arcurilor sau tensometrelor. Astfel de dispozitive nu sunt capabile de o mare fiabilitate, cu riscul de a fi supuse constant unor deformări.În plus, o pereche de cărămizi sunt atârnate pe rezervor, ceea ce înseamnă că greutatea totală a structurii este mare, ceea ce impune restricții.În practică, în mașinile de spălat, rufele sunt în primul rând umezite abundent, apoi masa totală este estimată de viteza accelerației tamburului. Astfel se cântărește rufele, ceea ce determină în continuare programul de lucru al echipamentului, consumul de pudră, apă și clătire.
2. În tastatura computerelor senzorii de Hall au intrat pentru prima dată în producția de masă.De obicei, există un element sensibil pe substrat, un magnet este montat pe cheie. Este clar că nu există alte izvoare în interiorul tastaturii moderne, iar forța elastică este creată de polimeri cu o durată de viață ridicată.Soluția este extrem de reușită: nu este senzorul care se descompune și partea mecanică nu este elastică, controlerul nu reușește.
3. Senzorul Hall poate fi utilizat pentru a măsura curentul( ca în cleștii curenți).Dispozitivul poate reacționa la modificările câmpului electromagnetic din jurul cablului. Este creată așa-numita bobină de excitație( inductanța din sârmă de cupru).Curentul măsurat este furnizat la robinete, rezultând un val electromagnetic, o parte fiind estimată de senzorul Hall. Răspunsul depinde direct de valoarea măsurată.Calculul se efectuează în conformitate cu formulele stabilite, de exemplu, în controler. Pentru precizie, instrumentul este calibrat de producător. Iar avantajele menționate mai sus rămân, în primul rând, absența părților în mișcare.În mod similar, cu ajutorul senzorilor Hall, devine posibilă măsurarea puterii.
   

   Aplicarea senzorului

4. Convertirea tensiunii DC la tensiunea AC este considerat un exemplu de creare a unui generator. Dacă senzorul Hall se află într-un câmp magnetic alternativ, tensiunea la ieșire repetă forma. Eficiența dispozitivului nu are o valoare ridicată.Dar designul este simplificat la maxim, devine posibilă transferarea directă a formei câmpului magnetic la curentul electric.
5. În legătură cu faptele descrise mai sus, observăm că senzorii Hall vă permit să controlați debitul și încărcarea completă a bateriilor( prin măsurarea curentului curgător și integrarea acestuia în timp).Acest lucru determină posibilitatea aplicării largi a acestora. De exemplu, în telefoanele mobile( până la 37% din piață).Dar experții consideră că direcția cea mai promițătoare este segmentul de vehicule electrice, în care problema disponibilității energiei va fi vitală.
6. Datorită prezenței câmpului magnetic al Pământului, devine posibilă crearea unor compase pe baza senzorilor Hall. Singura problemă este că valoarea în Tl este neuniformă pe suprafața continentelor și continentelor și este necesară introducerea metodelor de corecție. Datorită acestui efect, sistemele automate de stabilizare a imaginii pentru camerele video de dispozitive mobile funcționează uneori.
7. Este puțin cunoscut, însă industria automobilelor reprezintă 52% din randamentul produs de lansarea senzorilor Hall.În această industrie este necesară măsurarea vitezei de rotație a roților, a arborelui cotit și a arborelui cu came. Cititorii au ghicit deja că senzorul Hall va ajuta la stabilirea poziției supapei de accelerație, a direcției. Piața automobilelor a devenit principala forță motrice pentru îmbunătățirea în continuare a dispozitivelor. Unele sisteme sunt considerate standard de facto( ASIC, ASSP, ESC / ESP, etc.) pe piață, iar senzorii Hall participă activ la acestea.