Czujniki Halla są szeroko stosowane w nowoczesnych elektronicznych układach sterowania instalowanych w różnego rodzaju urządzeniach (zdjęcie poniżej).
Za ich pomocą można zaimplementować szereg funkcji ułatwiających pracę z urządzeniami i maszynami. Dlatego tak ważne jest, aby zrozumieć, czym one są i zrozumieć zasadę działania.
Zasada działania
Czujniki Halla (lub czujniki położenia) to czułe elementy, które reagują na wielkość działającego na nie pola magnetycznego. Wygodniej jest przedstawić ich pracę w postaci serii stanów opisanych poniżej:
- Kiedy prąd elektryczny przepływa przez płytkę czujnika, elektrony poruszają się w jej przewodzącym ciele w linii prostej (wzdłuż osi podłużnej).
- Jeśli zacznie na niego oddziaływać zewnętrzne pole magnetyczne, to zgodnie z prawem Lorentza na ładunki działają siły poprzeczne.
- W tym przypadku ujemnie naładowane cząstki są odchylane na jedną stronę płytki, a otwory pozostające na ich miejscu gromadzą się na drugiej.
- Powoduje to potencjalną różnicę na bocznych powierzchniach czujnika.
- Jest wprost proporcjonalna do siły przyłożonego pola magnetycznego.
Dodatkowe informacje: Eksperci krótko interpretują ten efekt w następujący sposób: jeśli przewodnik ze stałym prądem zostanie umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym, pojawi się w nim poprzeczna różnica potencjałów.
To ostatnie nazywa się napięciem Halla, które służy do oszacowania wielkości pola przyłożonego z zewnątrz.
Rodzaje i obszary zastosowania
Istnieją dwa rodzaje Czujniki Halla: cyfrowe i analogowe. Te pierwsze reagują na obecność lub brak pola magnetycznego. Gdy jego intensywność osiągnie określony poziom, czujnik generuje sygnał („jeden”). Jeśli limit nie zostanie osiągnięty, jest to postrzegane jako jego brak lub poziom zerowy. Wady czujników ten typ obejmuje obecność martwej strefy, w której parametr interesujący użytkownika nie jest kontrolowane. Czujnik analogowy działa na zasadzie liniowej, w sposób ciągły przetwarzając natężenie pola magnetycznego na różnicę potencjałów.
Lista możliwych zastosowań efektu Halla jest dość długa. Stworzone na jej podstawie czujniki znajdują zastosowanie w bardzo różnorodnych urządzeniach, gdzie wymagany jest pomiar i kontrola natężenia pola e / m oraz wielkości prądu w przewodniku. W przeciwieństwie do innych typów mierników (na przykład przekładników prądowych) mierzą one również prąd stały. Efekt Halla jest szeroko stosowany w silnikach elektrycznych i elektronice samochodowej (w szczególności w układach zapłonowych).
Praktyczny przykład
Najprostszy czujnik Halla, prezentowany w jednej z możliwych wersji, składa się z następujących głównych elementów:
- Trwały magnes.
- Wirnik ekranujący ze szczelinami roboczymi.
- Bardzo czuły element z przewodami ołowiowymi (zdjęcie poniżej).
Działanie takiego urządzenia opiera się na zasadzie bocznikowania strumienia magnetycznego przez ekran obracającego się wirnika. Na podstawie wielkości generowanego prądu można oszacować prędkość obrotową silnika.