Napięcie Halla zostało odkryte przez Edwina Halla w 1879 roku. Efekt Halla jest spowodowany naturą prądu w przewodniku. Wiele wynalazków wykorzystywało tę teorię efektu Halla. Ta teoria jest również używana w nurcie czujniki , czujniki ciśnienia, czujniki przepływu cieczy itp… Jednym z takich wynalazków, który może mierzyć pole magnetyczne, jest czujnik Halla.
Definicja czujnika efektu Halla
Czujniki Halla są liniowe przetworniki które służą do pomiaru wielkości pola magnetycznego. Działając na zasadzie efektu Halla, czujniki te generują napięcie Halla po wykryciu pola magnetycznego, które jest wykorzystywane do pomiaru gęstości strumienia magnetycznego.
Czujniki liniowe mogą mierzyć szeroki zakres pól magnetycznych. Oprócz pól magnetycznych czujniki te są również używane do wykrywania bliskości, położenia, prędkości. W przypadku tych czujników napięcie wyjściowe jest wprost proporcjonalne do wielkości pola magnetycznego.
Zasada działania czujnika Halla
Zasada działania napięcia Halla jest stosowana jako zasada działania czujnika Halla. Na cienkim pasku przewodnika elektrony płyną w linii prostej pod wpływem prądu elektrycznego. Kiedy ten naładowany przewodnik styka się z polem magnetycznym, które jest prostopadłe do ruchu elektronów, elektrony zostają odchylone.
Niektóre elektrony zbierają się po jednej stronie, a inne po drugiej. Z tego powodu jedna płaszczyzna przewodnika zachowuje się jako naładowana ujemnie, podczas gdy druga zachowuje się jako naładowana dodatnio. Powoduje to różnicę potencjałów i generuje napięcie. To napięcie nazywa się napięciem Halla.
Elektrony nadal przemieszczają się z jednej strony płaszczyzny na drugą, aż do osiągnięcia równowagi między siłą działającą na naładowane cząstki w wyniku pola elektrycznego a siłą, która spowodowała strumień magnetyczny, który spowodował tę zmianę. Kiedy ta separacja ustaje, wartość napięcia Halla w tej chwili jest miarą gęstości strumienia magnetycznego.
Obwód czujnika Halla
Opierając się na relacji między napięciem Halla a gęstością strumienia magnetycznego, czujniki Halla są dwojakiego rodzaju. W czujniku liniowym napięcie wyjściowe jest liniowo powiązane z gęstością strumienia magnetycznego. W czujniku progowym, przy każdej gęstości strumienia magnetycznego, napięcie wyjściowe będzie gwałtownie spadać.
Czujniki Halla można postrzegać jako przetworniki liniowe. Aby przetworzyć sygnał wyjściowy czujnika, wymagają one obwodu liniowego, który zapewnia stały prąd sterujący do czujników, a także wzmacnia sygnał wyjściowy.
Zastosowania czujnika Halla
Zastosowania czujników Halla są następujące:
- W połączeniu z detekcją progową działają jak przełącznik.
- Są one używane w aplikacjach o bardzo wysokiej niezawodności, takich jak klawiatury.
- Czujniki Halla służą do mierzenia prędkości kół i wałów.
- Służą one do wykrywania położenia magnesu trwałego bezszczotkowe silniki elektryczne prądu stałego.
- Czujniki efektu Halla są wbudowane w cyfrowe urządzenia elektroniczne wraz z przetwornikami liniowymi.
- Wyczuwanie obecności pola magnetycznego w zastosowaniach przemysłowych.
- Używany w smartfonie do sprawdzania, czy klapka jest zamknięta.
- Do bezkontaktowego pomiaru prądu stałego w przekładnikach prądowych służy czujnik Halla.
- Służy jako czujnik do wykrywania poziomu paliwa w samochodach.
Przykłady
Niektóre przykłady zastosowania czujników Halla są prądami transformatory , Wykrywanie położenia, Akcesoria Galaxy S4, Przełącznik klawiatury, komputery, Wykrywanie zbliżeniowe, wykrywanie prędkości, aplikacje do wykrywania prądu, tachometry, układy przeciwblokujące, magnetometry , Silniki prądu stałego, napędy dysków itp…
Czujniki Halla są dostępne w postaci różnych IC S. Wiele dostępnych na rynku czujników Halla zawiera element czujnikowy wraz ze wzmacniaczem IC o wysokim wzmocnieniu. Są one chronione przed zmianami środowiskowymi dzięki opakowaniu ochronnym. Który z układów scalonych czujnika Halla użyłeś?
