Czujniki Halla opierają się na efekcie Halla. Efekt Halla jest podstawową metodą badania właściwości materiałów półprzewodnikowych. Współczynnik Halla mierzony w eksperymencie z efektem Halla pozwala określić ważne parametry, takie jak typ przewodnictwa, koncentracja nośników i ruchliwość nośników w materiałach półprzewodnikowych.
Klasyfikacja
Czujniki Halla dzielą się na liniowe czujniki Halla i przełączające czujniki Halla.
1. Liniowy czujnik Halla składa się z elementu Halla, wzmacniacza liniowego i wtórnika emiterowego, a jego wyjściem jest wielkość analogowa.
2. Czujnik Halla typu przełącznikowego składa się z regulatora napięcia, elementu Halla, wzmacniacza różnicowego, przerzutnika Schmitta i stopnia wyjściowego, a jego wyjściem są wielkości cyfrowe.
Elementy wykonane z materiałów półprzewodnikowych opartych na efekcie Halla nazywane są elementami Halla. Charakteryzują się one wrażliwością na pola magnetyczne, prostą konstrukcją, małymi rozmiarami, szeroką charakterystyką częstotliwościową, dużą zmiennością napięcia wyjściowego i długą żywotnością. Dlatego też znalazły szerokie zastosowanie w dziedzinie pomiarów, automatyki, informatyki i technologii informacyjnych.
Maplikacja ain
Czujniki Halla są szeroko stosowane jako czujniki położenia, pomiaru prędkości obrotowej, wyłączniki krańcowe i pomiary przepływu. Niektóre urządzenia działają w oparciu o efekt Halla, takie jak czujniki prądu z efektem Halla, przełączniki listkowe z efektem Halla oraz czujniki natężenia pola magnetycznego z efektem Halla. Następnie opisano głównie czujniki położenia, prędkości obrotowej oraz temperatury i ciśnienia.
1. Czujnik położenia
Czujniki z efektem Halla służą do wykrywania ruchu ślizgowego. W tym typie czujnika występuje ściśle kontrolowana szczelina między elementem Halla a magnesem, a indukowane pole magnetyczne zmienia się, gdy magnes porusza się tam i z powrotem w ustalonej szczelinie. Gdy element znajduje się w pobliżu bieguna północnego, pole magnetyczne jest ujemne, a gdy element znajduje się w pobliżu bieguna południowego, pole magnetyczne jest dodatnie. Czujniki te nazywane są również czujnikami zbliżeniowymi i służą do precyzyjnego pozycjonowania.
2. Czujnik prędkości
W pomiarze prędkości czujnik Halla jest umieszczony nieruchomo naprzeciwko obracającego się magnesu. Ten obracający się magnes generuje pole magnetyczne niezbędne do działania czujnika lub elementu Halla. Rozmieszczenie obracających się magnesów może się różnić w zależności od zastosowania. Niektóre z tych rozwiązań polegają na zamontowaniu pojedynczego magnesu na wale lub piaście albo na zastosowaniu magnesów pierścieniowych. Czujnik Halla emituje impuls wyjściowy za każdym razem, gdy jest skierowany w stronę magnesu. Dodatkowo, impulsy te są sterowane przez procesor w celu określenia i wyświetlenia prędkości w obr./min. Czujniki te mogą być cyfrowe lub liniowe z wyjściem analogowym.
3. Czujnik temperatury lub ciśnienia
Czujniki efektu Halla można również stosować jako czujniki ciśnienia i temperatury. Czujniki te są połączone z membraną odchylającą ciśnienie i odpowiednimi magnesami, a zespół magnetyczny mieszka uruchamia element efektu Halla w przód i w tył.
W przypadku pomiaru ciśnienia mieszek ulega rozszerzeniu i skurczeniu. Zmiany w mieszku powodują zbliżanie się zespołu magnetycznego do elementu Halla. W związku z tym napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do przyłożonego ciśnienia.
W przypadku pomiaru temperatury, zespół mieszka jest uszczelniony gazem o znanej rozszerzalności cieplnej. Po nagrzaniu komory gaz wewnątrz mieszka rozszerza się, co powoduje, że czujnik generuje napięcie proporcjonalne do temperatury.
Czas publikacji: 16-11-2022