Hallov senzor

Sensor Hall Effect je majhen občutljiv element, ki vam omogoča sledenje spremembam v magnetnem polju. Odkritje je že stara 100 let, pojav, na katerem temelji načelo delovanja, je znan že od leta 1879, vendar pa so izdelki v zadnjih desetletjih postali sestavni del primerov tehnološkega napredka.

Hallov učinek

Edwinova dvorana je pokazala, da se v vodniku, ki prehaja skozi enosmerni tok, v smeri prečno na magnetno polje ustvari emf. V praksi se zdi, da se pojavijo potenciali na robovih kovinskega traku, ko se magnet potegne na trak. Posledično je mogoče zabeležiti dejstvo približevanja senzorju. Razlika v potencialu je odvisna predvsem od:

1. Velikost tekočega enosmernega toka.
2. Magnetna poljska jakost.
3. Mobilnost in koncentracija nosilcev naboja v materialu.

Do petdesetih let prejšnjega stoletja, ko je bil mikrovalovni snemalnik prvič ustvarjen, Hallov učinek ni bil uporabljen zunaj laboratorijev. V masovnem plavanju, ki so ga sprožili proizvajalci računalniških tipkovnic, se je izkazalo, da je zanimanje za iskanje brezkontaktnega načina za registracijo položaja ključev in ga je našlo leta 1968.Senzor trdnega stanja, ki so ga leta 1965 izumili Joe Mopin in Everett Wortman, je močno izboljšal značilnosti opreme. Zdaj industrija doživlja letno povečanje potrebe po senzorjih Hall, po ocenah pet največjih proizvodnih podjetij zbira prihodke v višini 2 milijard dolarjev.

Danes Hall senzorji uporabljajo to funkcijo - so skoraj večni, ne vsebujejo gibljivih in drgnih delov. V tipkovnici ni občutljiv element, ki se zlomi, ampak krmilnik. Obstajajo virusi, ki lahko reprogramirajo čip in okužijo računalnik. .. preko USB tipkovnic. Mimogrede, tajne službe že dolgo uporabljajo metodo vohunjenja, vendar preprosto ni učinkovite zaščite pred ranljivostjo.

Hallov učinek se kaže v prevodniku, močnejši, nižja je koncentracija nosilca in večja je mobilnost. Kovine( na podlagi katerih je bil prvič dokazan pojav) se ne štejejo za idealen material za ustvarjanje senzorjev. V veliko večji meri so za to primerni polprevodniki. Hkrati to močno zmanjšuje stroške in povečuje poenotenje množične proizvodnje.

Poglejmo, kako deluje senzor Hall. Predstavljajte polprevodniški trak, po katerem teče enosmerni tok. V odsotnosti zunanjih motenj se v notranjosti tvori električno polje, ki sproži nosilce naboja. Recimo, da se linije konstantnega magnetnega polja pojavijo pravokotno na površino traku. Nastajajoča sila Lorentza bo pravilo leve roke za ukrepanje v postopku. Spomnimo se, da je smer določena takole: »Če levo roko položite tako, da so linije magnetnega polja pravokotne na vašo dlan, in vaši raztegnjeni prsti gledajo v smeri gibanja naboja( v fiziki - pozitivno nabite delce, ne negativne elektrone), palec se nagne za 90 stopinjbo pokazal v smeri delovanja Lorentzove sile. "

V Hallovih učinkih ni ugank. Lorencova formula je bila predlagana dobrih deset let pozneje - leta 1892 - preden so ljudje ugotovili, da plošča zlata tvori potencialno razliko na koncu, ko teče enosmerni tok. Vpliv magnetnega polja na prevodnike leta 1831 je jasno izrazil Michael Faraday, zahvaljujoč tajnemu oboževalcu, katerega svet je izvedel o generatorjih in motorjih.Še vedno ni znano, kdo je skoval prvi DC motor. Pri obratnem obratovalnem generatorju. Učinek dvorane

se je odprl leta 1879 v bazi univerze Johns Hopkins v Baltimoru. Edwin je poskušal preizkusiti Kelvinovo teorijo, ki je bila izražena trideset let prej, in je aktivno delala na preučevanju učinka magnetnega polja na zlato ploščo. Znanstvenik je uvedel koeficient, ki prikazuje učinek, ki se ustvari glede na produkt uporabljenega magnetnega polja in pretočnega toka. Očitno je vrednost odvisna od lastnosti materiala. O tem se je že razpravljalo.

Hall učinki Hallovih senzorjev

Strokovnjaki izpostavljajo naslednje prednosti Hallovih senzorjev:

1. Dolga življenjska doba( za tipkovnico - 30 milijard klikov).
2. Pomanjkanje gibljivih delov( polprevodniška elektronika), ki jasno poenostavlja zasnovo z visokimi zahtevami za vibracije in udarce.
3. Sposobnost dela pri frekvencah spreminjanja magnetnega polja do 100 kHz.
4. Enostavna kombinacija z logičnimi nivoji signalov digitalne tehnologije.
5. Široko delovno temperaturno območje( od minus 40 do plus 150 stopinj Celzija).
6. Visoka ponovljivost merjenja, ki omogoča preprosto tariiranje instrumentov na podlagi Hallovih senzorjev.

Hall Senzorji

Oblikovanje Med delovanjem se tradicionalni polprevodniški materiali - galijev in indijev arzenid - popolnoma manifestirajo. Značilno je, da je Hallov senzor majhna plošča, na nasprotne ploskve katere so parne elektrode. Hranjenje široko in se nahaja na strani pravokotnika. Kjer je signal sprejet - najpreprostejša točka. V vsaki shemi je označena skupna točka( nevtralna žica, nevtralna), vsota kontaktov pa tri. Negativne črte so združene.

Strokovnjaki ugotavljajo, da je tudi v odsotnosti magnetnega polja na elektrodah običajno majhen signal. To ni posledica vpliva našega planeta, kot bodo mislili bralci. Potencial vzdolž stranskega roba plošče je neenakomerno porazdeljen. In ni vedno priporočljivo določiti enakovrednih točk. Lažje je tara elektronika, ki je povezana s senzorjem, ali pa jo vodijo točkasti impulzi, kar se pogosto izvaja v praksi. Za popravek se pogosto uporabljajo diferencialni ojačevalniki( izhodna je le sprememba signala).

Debelina filma vodnika je navadno majhna in komajda dosega 10 mikronov. Za nanos na substrat z metodo litografije. To vam omogoča, da ustvarite Hall senzorjev z majhno občutljivo območje, ki močno in pogosto poveča natančnost meritev, saj je površina majhna. Pri instrumentih se to uporablja za oceno položaja delov mehanizmov. Vendar pa majhni senzorji zaznavajo relativno nizek odziv, merjen v smislu W / T( izhodna moč uporabnega signala glede na napetost magnetnega polja).Za serijske senzorje v dvorani je parameter običajno v razponu od 0,03 do 1.

V praksi to izgleda kot impulzni generator. Recimo, da na gredi motorja pralnega stroja obstajajo številni magneti, pri tem pa se proizvede določeno število vrhov. Elektronsko polnjenje tako ovrednoti hitrost vrtenja, kotni položaj rotorja, ki se uporablja npr. Pri motorjih ventilov( z elektronskim preklapljanjem navitij).

Naj se umaknemo in razložimo, zakaj ima majhen Hallov senzor šibek odziv. Amplituda nastalih impulzov je odvisna od pretočnega enosmernega toka, vendar ne more biti velika, sicer se bo prevodni film( ki ima dovolj velik upor) pregreval in goril. Zato veljajo veljavne vrednosti( v amperih) od 5 do 50 mA.

Uporaba Hallovih senzorjev

1. Hall senzorji se pogosto uporabljajo v gospodinjskih aparatih. Zgovoren primer so pralni stroji. Uporabniki razbijejo misli, tako kot pri naprednih modelih se perilo stehta. Omrežje vsebuje patente, kjer se predlaga reševanje problema neposredno s pomočjo vzmeti ali merilnih lističev. Takšne naprave niso zmožne velike zanesljivosti, saj obstaja nevarnost, da se nenehno deformirajo. Poleg tega je na rezervoarju obešenih nekaj opek, kar pomeni, da je skupna teža konstrukcije velika, kar pomeni omejitve. V pralnih strojih se perilo v praksi navadno obilno navlaži, nato pa se skupna masa oceni s hitrostjo pospeševanja bobna. To je tehtanje perila, ki nadalje določa program dela opreme, porabo praška, vode, izpiranje.
2. V računalniških tipkovnicah so v serijsko proizvodnjo prvič vstopili senzorji Hall. Običajno je na substratu občutljiv element, magnet je pritrjen na ključ.Jasno je, da v sodobni tipkovnici ni več vzmeti, elastična sila pa ustvarjajo polimeri z visoko življenjsko dobo. Rešitev je izjemno uspešna: ne razpade senzor in mehanski del ni elastičen, krmilnik pa odpove.
3. Senzor Hall se lahko uporablja za merjenje toka( kot v trenutnih kleščah).Naprava se lahko odzove na spremembe v elektromagnetnem polju, ki obdaja žico. Nastane tako imenovana vzbujalna navitje( induktivnost iz bakrene žice).Izmerjeni tok se dovodi do pip, zaradi česar se oblikuje elektromagnetni val, del pa oceni Hallov senzor. Odziv je neposredno odvisen od izmerjene vrednosti. Izračun se izvede v skladu s formulami, določenimi na primer v krmilniku. Za natančnost je instrument kalibriran s strani proizvajalca. Zgoraj omenjene prednosti ostajajo, predvsem, odsotnost gibljivih delov. Podobno je s pomočjo Hallovih senzorjev mogoče izmeriti moč.
   

   Uporaba senzorja

4. Pretvorba DC v AC napetost se šteje za primer nastanka generatorja.Če je Hall senzor v izmeničnem magnetnem polju, napetost na izhodu ponavlja obliko. Učinkovitost naprave nima visoke vrednosti. Toda zasnova je poenostavljena do maksimuma, zato je možno neposredno prenesti obliko magnetnega polja na električni tok.
5. V povezavi z zgoraj opisanimi dejstvi ugotavljamo, da vam Hallovi senzorji omogočajo nadzor pretoka in polnega polnjenja baterij( z merjenjem pretočnega toka in njegovo integracijo skozi čas).To povzroča možnost njihove široke uporabe. Na primer, v mobilnih telefonih( do 37% trga).Toda strokovnjaki menijo, da je najbolj obetavna smer segment električnih vozil, kjer bo vprašanje razpoložljivosti energije ključnega pomena.
6. Zaradi prisotnosti zemeljskega magnetnega polja je možno izdelati kompas na osnovi Hallovih senzorjev. Edina težava je v tem, da je vrednost v Tl neenakomerna na površini celin in kontinentov in da je potrebno vnašanje korekcijskih metod. Zaradi tega včasih delujejo avtomatski sistemi za stabilizacijo slike za video kamere mobilnih naprav.
7. Malo je znano, vendar avtomobilska industrija prispeva 52% donosa iz sprostitve Hallovih senzorjev. V tej industriji je treba izmeriti hitrost vrtenja koles, ročične gredi in odmične gredi. Bralci so že ugibali, da bo Hall senzor pomagal pri določanju položaja dušilnega ventila, krmiljenja. Avtomobilski trg je postal glavna gonilna sila za nadaljnje izboljšanje naprav. Nekateri sistemi se štejejo za de facto standard( ASIC, ASSP, ESC / ESP itd.) Na hrup, v njih pa so aktivno vključeni tudi Hallovi senzorji.