Apakah itu sensor Hall: prinsip operasi, peranti dan kaedah ujian untuk prestasi

Penderia - penukar satu kuantiti fizikal kepada kuantiti fizikal yang lain (biasanya, kepada elektrik) digunakan secara meluas dalam peralatan rumah dan industri. Tanpa mereka, adalah sangat sukar, jika tidak mustahil, untuk mengukur, mendigitalkan dan memproses parameter teknologi seperti tekanan dan aliran (gas atau cecair), suhu, aras, kekuatan medan magnet atau elektrik, dsb. Salah satu penderia yang paling banyak digunakan ialah penderia Hall - ia digunakan dalam kehidupan seharian (bermula dengan telefon pintar atau komputer riba), dan dalam teknologi perindustrian yang paling kompleks.

Kesan dewan - prinsip operasi

Kesan ini ditemui pada tahun 1879 oleh ahli fizik Amerika Edwin Hall dan dinamakan sempena namanya.Intipati fenomena ini ialah jika anda mengambil plat logam dan mengalirkan arus elektrik melaluinya (dalam arah AB dalam rajah), dan kemudian bertindak pada plat dengan medan magnet, sebagai contoh, dicipta oleh magnet kekal, maka dalam arah yang berserenjang dengan laluan arus (CD dalam rajah ), akan terdapat beza keupayaan.

Kesan ini berlaku disebabkan oleh daya Lorentz yang bertindak ke atas cas yang bergerak dan menyesarkannya ke arah yang berserenjang dengan arah gerakan. Akibatnya, perbezaan potensi timbul di tepi plat, yang boleh diukur atau digunakan untuk mencetuskan penggerak (pra-penguatan). Perbezaan ini bergantung kepada:

• daripada kekuatan arus yang mengalir;
• daripada kekuatan medan magnet;
• pada kepekatan pembawa cas percuma dalam konduktor.

Fenomena ini dinamakan sempena penemunya - kesan Hall.

Jenis dan susunan penderia Dewan

Kesannya, ditemui kembali pada abad sebelum terakhir, mendapati aplikasi praktikal. Berdasarkannya, penderia medan magnet dibina. Kelebihan mereka ialah mereka tidak mempunyai elemen bergerak dan gosok (tidak seperti suis buluh), jadi kebolehpercayaan mereka jauh lebih tinggi. Mengikut prinsip sensitiviti penderia industri Dewan dibahagikan kepada:

• unipolar (bertindak balas hanya kepada satu kutub magnet - utara atau selatan);
• bipolar (hidupkan apabila terdedah kepada medan magnet satu kekutuban, matikan apabila terdedah kepada medan magnet kekutuban bertentangan);
• omnipolar - bertindak balas kepada mana-mana kutub magnet.

Beza keupayaan yang dicipta oleh tindakan medan magnet pada cas bergerak ialah unit, paling baik berpuluh-puluh mikrovolt. Untuk aplikasi praktikal, ini tidak mencukupi, perbezaan potensi mesti ditingkatkan. Penguat ini dibina terus ke dalam badan penderia, dan mengikut jenis penguat, peranti dibahagikan kepada dua kelas.

1. Analog. Di dalamnya, voltan pada output sensor adalah berkadar dengan medan magnet (ia bergantung pada kekuatan magnet dan jarak darinya). Dibina berdasarkan penguat operasi dan digunakan untuk mengukur medan magnet.
2. Digital. Selepas penguat dipasang pembanding atau pencetus Schmitt. Voltan keluaran, apabila aruhan magnet mencapai ambang tertentu, melompat dari sifar ke tahap tinggi (biasanya ke tahap voltan bekalan). Penderia sedemikian digunakan untuk membina geganti magnet atau penjana nadi. Isyarat yang dikuatkan dari plat digunakan pada peranti ambang. Apabila tahap yang ditetapkan dicapai, penderia dicetuskan. Tahap pencetus boleh dilaraskan dengan menukar jarak dari sensor ke sumber medan magnet.

Penggunaan penderia Dewan

Aplikasi penderia Hall yang paling biasa dalam kehidupan seharian ialah sistem pencucuhan kereta tanpa sentuhan. Kelebihan mereka ialah ketiadaan kumpulan kenalan mekanikal. Ini bermakna tiada haus, tiada sesentuh terbakar, tiada risiko kegagalan mekanikal.

Sistem pengedaran termasuk plat dengan tebing yang digerakkan oleh aci engkol enjin, magnet kekal dan sensor Hall itu sendiri. Apabila plat berputar, tonjolan pada momen yang ditentukan dengan ketat, ditentukan oleh kedudukan aci engkol, jatuh ke dalam jurang antara sensor dan magnet, mengubah parameter medan magnet.Sensor menjana denyutan yang disegerakkan dengan putaran aci engkol, yang mengawal bekalan voltan ke gegelung voltan tinggi pada titik masa yang diperlukan. Juga, sensor medan magnet di dalam kereta digunakan untuk mengenali kedudukan aci engkol.

Satu lagi penggunaan penderia sensitif magnet adalah untuk menentukan kedudukan pemutar motor elektrik. Elemen geganti dipasang pada pemegun motor dan diaktifkan apabila tiang melepasi. Atas prinsip ini, anda boleh membina pembilang putaran atau meter kelajuan.

Peranti yang dibina pada kesan Hall digunakan dalam komputer riba atau peranti mudah alih - sebagai penunjuk kedudukan tertutup penutup. Apabila sensor dicetuskan, komputer akan tidur atau dimatikan. Dan dalam telefon pintar, salah satu fungsi sensor yang bertindak balas terhadap medan magnet Bumi ialah organisasi kompas elektronik.

Penderia Dewan Analog digunakan dalam alat pengukur - di mana perlu untuk menilai tahap medan magnet. Ia amat diperlukan untuk pengukuran kekuatan semasa tanpa sentuhan dalam konduktor. Seperti yang anda ketahui, apabila arus melalui konduktor, medan magnet timbul di sekelilingnya. Keamatannya bergantung kepada kekuatan arus. Jika arus berselang-seli, maka medan boleh diukur dengan cara lain (contohnya, dengan pengubah semasa), tetapi dengan arus terus, sensor Hall sangat diperlukan. Pengapit arus DC berfungsi pada prinsip ini.

Aplikasi kesan Hall yang paling eksotik ialah pembinaan enjin roket ion berdasarkan prinsipnya.

Cara menyemak penderia Hall untuk prestasi

Untuk memeriksa sensor, anda boleh memasang litar mudah, yang mana, sebagai tambahan kepada sensor itu sendiri, anda memerlukan:

• bekalan kuasa untuk voltan yang dikehendaki;
• perintang dengan rintangan kira-kira 1 kOhm;
• Diod pemancar cahaya;
• magnet.

Jika tiada LED, maka sebaliknya (dan perintang mengehadkan semasa) anda boleh gunakan multimeter (digital atau penunjuk) dalam mod pengukuran voltan.

Tiada keperluan khas untuk bekalan kuasa - arus dalam litar sangat kecil. Voltannya mestilah dalam voltan bekalan sensor yang sedang diuji. LED disambungkan dengan anod ke tambah sumber voltan, katod ke output peranti yang sedang diuji, kerana sensor biasanya dibuat dengan pengumpul terbuka (tetapi lebih baik untuk menyemaknya pada lembaran data).

Prosedur ujian bergantung pada jenis peranti yang diuji.

1. Untuk menguji sensor digital unipolar, anda perlu membawa magnet kepadanya dengan satu tiang. LED harus menyala (anak panah voltmeter penunjuk menyimpang atau bacaan penguji digital berubah secara tiba-tiba). Apabila magnet dikeluarkan pada jarak yang agak jauh, litar harus kembali ke kedudukan asalnya. Jika sensor tidak berfungsi, perlu menghidupkan magnet dengan kutub lain dan ulangi prosedur. Jika LED berkelip, maka sensor berfungsi. Jika kejayaan tidak dicapai dalam mana-mana kedudukan magnet, peranti tidak boleh digunakan.
2. Penderia digital bipolar diuji menggunakan teknik yang sama, hanya LED menyala pada satu kedudukan magnet, dan tidak padam apabila sumber medan magnet dialihkan. Litar tidak boleh bertindak balas terhadap manipulasi selanjutnya dengan kutub yang sama. Jika anda menghidupkan magnet dan membawanya ke penderia dalam kekutuban yang bertentangan, LED harus dimatikan. Ini menunjukkan kesihatan peranti yang sedang diuji.Jika litar tidak berfungsi, maka sensor tidak berfungsi.
3. Penderia Dewan digital omnipolar diuji dengan cara yang sama seperti penderia unipolar, tetapi peranti sensitif magnet harus berfungsi dalam mana-mana kedudukan magnet.

Penderia analog diperiksa dengan cara yang sama seperti yang digital, tetapi voltan keluaran tidak boleh berubah secara tiba-tiba, tetapi lancar apabila daya magnet meningkat (contohnya, magnet kekal menghampiri atau peningkatan arus dalam belitan elektromagnet).

Dari sudut pandangan praktikal, persoalan bagaimana untuk memeriksa sensor Hall yang dipasang pada sistem pencucuhan tanpa sentuh kereta adalah menarik. Untuk melakukan ini, keluarkan penyambung dari sensor dan pasangkan litar yang ditunjukkan terus pada pin.

Di sini anda juga boleh menggantikan LED dengan multimeter. Memutar aci engkol kereta secara manual, anda boleh melihat kilatan berkala LED atau perubahan dalam voltan keluaran daripada sifar kepada lebih kurang voltan sistem elektrik kereta. Cara alternatif untuk mendaftar masuk ke garaj adalah dengan menggantikan sementara peranti dengan sensor ganti yang diketahui baik.

Sensor Hall telah menemui aplikasi yang meluas dalam peralatan rumah tangga dan industri. Tidak sukar untuk menyemaknya untuk kebolehgunaan jika terdapat pemahaman tentang prinsip operasinya.

Artikel yang serupa: