Czujniki Halla działają w oparciu o efekt Halla. Efekt Halla jest podstawową metodą badania właściwości materiałów półprzewodnikowych. Współczynnik Halla mierzony za pomocą eksperymentu z efektem Halla może określić ważne parametry, takie jak rodzaj przewodności, stężenie nośnika i ruchliwość nośnika materiałów 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 emitera oraz wyjścia analogowego.
2. Przełącznikowy czujnik Halla składa się z regulatora napięcia, elementu Halla, wzmacniacza różnicowego, wyzwalacza Schmitta i stopnia wyjściowego i generuje wielkości cyfrowe.
Elementy wykonane z materiałów półprzewodnikowych wykorzystujące efekt Halla nazywane są elementami Halla. Ma tę zaletę, że jest wrażliwy na pola magnetyczne, ma prostą konstrukcję, mały rozmiar, szerokie pasmo przenoszenia, duże wahania napięcia wyjściowego i długą żywotność. Dlatego znalazł szerokie zastosowanie w dziedzinie pomiarów, automatyki, informatyki i technologii informatycznych.
Mto aplikacja
Czujniki efektu Halla znajdują szerokie zastosowanie jako czujniki położenia, do pomiaru prędkości obrotowej, wyłączniki krańcowe i do pomiaru przepływu. Niektóre urządzenia działają w oparciu o efekt Halla, np. czujniki prądu z efektem Halla, przełączniki listkowe z efektem Halla i czujniki natężenia pola magnetycznego z efektem Halla. Następnie opisano głównie czujnik położenia, czujnik prędkości obrotowej oraz czujnik temperatury lub ciśnienia.
1. Czujnik położenia
Czujniki efektu Halla służą do wykrywania ruchu ślizgowego. W tego typu czujnikach pomiędzy elementem Halla a magnesem będzie ściśle kontrolowana szczelina, a indukowane pole magnetyczne będzie się zmieniać w miarę przesuwania się magnesu do przodu i do tyłu w ustalonej szczelinie. Gdy element znajduje się w pobliżu bieguna północnego, pole będzie ujemne, a gdy element znajduje się w pobliżu bieguna południowego, pole magnetyczne będzie dodatnie. Czujniki te nazywane są również czujnikami zbliżeniowymi i służą do precyzyjnego pozycjonowania.
2. Czujnik prędkości
W przypadku wykrywania prędkości czujnik efektu Halla jest umieszczony nieruchomo naprzeciwko obracającego się magnesu. Ten obracający się magnes wytwarza pole magnetyczne wymagane do działania czujnika lub elementu Halla. Rozmieszczenie obracających się magnesów może się różnić w zależności od wygody zastosowania. Niektóre z tych rozwiązań polegają na zamontowaniu pojedynczego magnesu na wale lub piaście lub przy użyciu magnesów pierścieniowych. Czujnik Halla emituje impuls wyjściowy za każdym razem, gdy jest skierowany w stronę magnesu. Dodatkowo impulsy te są kontrolowane przez procesor w celu określenia i wyświetlenia prędkości w obr./min. Czujniki te mogą być cyfrowymi lub liniowymi analogowymi czujnikami wyjściowymi.
3. Czujnik temperatury lub ciśnienia
Czujniki z efektem Halla mogą być również stosowane jako czujniki ciśnienia i temperatury. Czujniki te są połączone z membraną odchylającą ciśnienie z odpowiednimi magnesami, a zespół magnetyczny mieszka uruchamia element efektu Halla w przód i w tył.
W przypadku pomiaru ciśnienia mieszek podlega rozszerzaniu i kurczeniu. Zmiany w mieszkach powodują, że zespół magnetyczny przesuwa się bliżej elementu efektu Halla. Dlatego powstałe napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do przyłożonego ciśnienia.
W przypadku pomiarów temperatury zespół mieszkowy uszczelniany jest gazem o znanej charakterystyce rozszerzalności cieplnej. Gdy komora jest podgrzewana, gaz wewnątrz mieszka rozszerza się, co powoduje, że czujnik generuje napięcie proporcjonalne do temperatury.
Czas publikacji: 16 listopada 2022 r