Aplicații cu senzori Hall
În 1879, în timp ce lucra la teza sa de doctorat la Universitatea Johns Hopkins, fizicianul american Edwin Herbert Hall a efectuat un experiment cu o placă de aur. El a trecut un curent prin placă punând placa însăși pe sticlă și, în plus, placa a fost supusă acțiunii unui câmp magnetic îndreptat perpendicular pe planul său și, în consecință, perpendicular pe curent.
Pentru dreptate, trebuie remarcat faptul că în acest moment Hall s-a angajat să rezolve întrebarea dacă rezistența bobinei prin care trece curentul depinde de prezența lângă ea. magnet permanent, iar în cadrul acestei lucrări oamenii de știință au efectuat mii de experimente. Ca rezultat al experimentului cu placa de aur, s-a găsit o anumită diferență de potențial la marginile laterale ale plăcii.
Această tensiune se numește tensiune Hall... Procesul poate fi descris aproximativ după cum urmează: forța Lorentz face ca o sarcină negativă să se acumuleze lângă o margine a plăcii și una pozitivă lângă marginea opusă.Raportul dintre tensiunea Hall rezultată și valoarea curentului longitudinal este o caracteristică a materialului din care este realizat un anumit element Hall, iar această valoare se numește „rezistența Hall”.
Efectul Hall servește ca o metodă destul de precisă pentru determinarea tipului de purtători de sarcină (gaură sau electron) într-un semiconductor sau metal.
Pe baza efectului Hall, acum produc Senzori Hall, dispozitive pentru măsurarea intensității unui câmp magnetic și determinarea puterii unui curent dintr-un fir. Spre deosebire de transformatoarele de curent, senzorii Hall fac posibilă măsurarea curentului continuu. Astfel, zonele de aplicare ale senzorului cu efect Hall sunt în general destul de extinse.
Deoarece tensiunea Hall este mică, este logic ca bornele de tensiune Hall să fie conectate amplificator operațional… Pentru conectarea la nodurile digitale, circuitul este completat cu un declanșator Schmitt și se obține un dispozitiv de prag, care este declanșat la un anumit nivel de intensitate a câmpului magnetic. Astfel de circuite se numesc întrerupătoare Hall.
Adesea, un senzor Hall este utilizat împreună cu un magnet permanent și este declanșat atunci când magnetul permanent se apropie de senzor într-o anumită distanță predeterminată.
Senzorii Hall sunt destul de obișnuiți în motoarele electrice fără perii sau cu supapă (servomotoare), unde senzorii sunt instalați direct pe statorul motorului și acționează ca un senzor de poziție a rotorului (RPR) care oferă feedback asupra poziției rotorului, similar unui colector din colector. motor DC.
Prin fixarea unui magnet permanent pe arbore, obținem un simplu numărător de rotații și, uneori, efectul de ecranare al părții feromagnetice în sine asupra fluxului magnetic al magnet permanent… Fluxul magnetic de la care senzorii Hall sunt declanșați de obicei este de 100-200 Gauss.
Produși de industria electronică modernă, senzorii Hall cu trei fire au un tranzistor n-p-n cu colector deschis în pachet. Adesea, curentul prin tranzistorul unui astfel de senzor nu trebuie să depășească 20 mA, prin urmare, pentru a conecta o sarcină puternică, este necesar să instalați un amplificator de curent.
Câmpul magnetic al unui conductor purtător de curent nu este de obicei suficient de puternic pentru a declanșa un senzor Hall, deoarece sensibilitatea acestor senzori este de 1-5 mV / G și, prin urmare, pentru a măsura curenți slabi, un conductor purtător de curent este înfășurat pe un miez toroidal cu decalaj și un senzor Hall este deja instalat în spațiu ... Deci, cu un spațiu de 1,5 mm, inducția magnetică va fi acum 6 Gs / A.
Pentru măsurarea curenților de peste 25 A, conductorul de curent trece direct prin miezul toroidal. Materialul miezului poate fi alcifer sau ferită dacă este măsurat curent de înaltă frecvență.
Unele motoare cu reacție ionică funcționează pe baza efectului Hall și funcționează foarte eficient.
Efectul Hall este baza pentru busolele electronice din smartphone-urile moderne.