Aplikácie Hallových snímačov

Americký fyzik Edwin Herbert Hall v roku 1879 pri práci na svojej doktorandskej dizertačnej práci na Univerzite Johna Hopkinsa uskutočnil experiment so zlatou platňou. Doskou previedol prúd umiestnením samotnej dosky na sklo a navyše bola doska vystavená pôsobeniu magnetického poľa smerovaného kolmo na jej rovinu, a teda aj kolmo na prúd.

Spravodlivo treba poznamenať, že v tom čase sa Hall zaoberal riešením otázky, či odpor cievky, cez ktorú preteká prúd, závisí od prítomnosti vedľa nej. permanentný magneta v rámci tejto práce vedci vykonali tisíce experimentov. Výsledkom experimentu so zlatou platňou bol určitý potenciálny rozdiel na bočných okrajoch platne.

Toto napätie sa nazýva Hallovo napätie... Proces možno zhruba opísať takto: Lorentzova sila spôsobí, že sa v blízkosti jedného okraja dosky nahromadí záporný náboj a v blízkosti opačného okraja kladný náboj.Pomer výsledného Hallovho napätia k hodnote pozdĺžneho prúdu je charakteristikou materiálu, z ktorého je vyrobený určitý Hallov prvok a táto hodnota sa nazýva «Hallov odpor».

Hallov jav slúži ako pomerne presná metóda na určenie typu nosičov náboja (diera alebo elektrón) v polovodiči alebo kove.

Na základe Hallovho efektu teraz vyrábajú Hallove senzory, zariadenia na meranie sily magnetického poľa a určovanie sily prúdu v drôte. Na rozdiel od prúdových transformátorov umožňujú Hallove snímače merať aj jednosmerný prúd. Oblasti použitia snímača Hallovho javu sú teda vo všeobecnosti pomerne rozsiahle.

Keďže Hallovo napätie je malé, je logické, že svorky Hallovho napätia sú pripojené operačný zosilňovač… Pre pripojenie k digitálnym uzlom je obvod doplnený Schmittovým spúšťačom a získa sa prahové zariadenie, ktoré sa spúšťa pri danej úrovni intenzity magnetického poľa. Takéto obvody sa nazývajú Hallove spínače.

Hallov senzor sa často používa v spojení s permanentným magnetom a spúšťa sa, keď sa permanentný magnet priblíži k senzoru v určitej vopred stanovenej vzdialenosti.

Hallove snímače sú celkom bežné v bezkomutátorových alebo ventilových elektromotoroch (servomotoroch), kde sú snímače inštalované priamo na statore motora a fungujú ako snímač polohy rotora (RPR), ktorý poskytuje spätnú väzbu o polohe rotora, podobne ako kolektor v kolektore. DC motor.

Upevnením permanentného magnetu na hriadeľ získame jednoduchý otáčkomer a niekedy aj tieniaci účinok samotnej feromagnetickej časti na magnetický tok permanentný magnet… Magnetický tok, z ktorého sa Hallove senzory zvyčajne spúšťajú, je 100-200 Gaussov.

Trojvodičové Hallove senzory vyrábané moderným elektronickým priemyslom majú v balení tranzistor n-p-n s otvoreným kolektorom. Prúd cez tranzistor takéhoto snímača by často nemal prekročiť 20 mA, preto je na pripojenie výkonnej záťaže potrebné nainštalovať prúdový zosilňovač.

Magnetické pole vodiča s prúdom zvyčajne nie je dostatočne silné na spustenie Hallovho senzora, pretože citlivosť takýchto senzorov je 1-5 mV / G, a preto sa na meranie slabých prúdov navinie vodič s prúdom. toroidné jadro s medzerou a Hallovým senzorom je už nainštalované v medzere ... Takže s medzerou 1,5 mm bude teraz magnetická indukcia 6 Gs / A.

Pri meraní prúdov nad 25 A prúdový vodič prechádza priamo cez toroidné jadro. Materiál jadra môže byť alcifer alebo ferit, ak sa meria vysokofrekvenčný prúd.

Niektoré iónové motory pracujú na báze Hallovho efektu a pracujú veľmi efektívne.

Hallov efekt je základom elektronických kompasov v moderných smartfónoch.