A Hall-érzékelőket széles körben használják a modern elektronikus vezérlőrendszerekben, különféle típusú berendezésekbe telepítve (az alábbi fotó).
Segítségükkel számos olyan funkció megvalósítható, amelyek megkönnyítik az eszközökkel és gépekkel való munkát. Ezért olyan fontos megérteni, hogy mik azok, és megérteni a működés elvét.
Működés elve
A Hall-érzékelők (vagy helyzetérzékelők) érzékeny elemek, amelyek reagálnak a rájuk ható mágneses tér nagyságára. Kényelmesebb a munkájukat az alábbiakban ismertetett állapotok formájában ábrázolni:
- Amikor egy elektromos áram áthalad az érzékelőlemezen, az elektronok vezető testében egyenes vonalban (a hossztengely mentén) mozognak.
- Ha egy külső mágneses tér elkezd hatni rá, akkor a Lorentz-törvény szerint a töltéseket keresztirányú erők befolyásolják.
- Ebben az esetben a negatív töltésű részecskék a lemez egyik oldalára terelődnek, a helyükön megmaradt lyukak pedig a másik oldalon halmozódnak fel.
- Ez potenciálkülönbséget hoz létre az érzékelő oldalfelületein.
- Közvetlenül arányos az alkalmazott mágneses tér erősségével.
További információ: A szakemberek ezt a hatást röviden a következőképpen értelmezik: ha állandó áramú vezetőt helyeznek el egy külső mágneses mezőben, akkor keresztirányú potenciálkülönbség jelenik meg benne.
Ez utóbbit Hall-feszültségnek nevezzük, amely a kívülről alkalmazott tér nagyságának becslésére szolgál.
Alkalmazás típusai és területei
Kétféle típus létezik Hall-érzékelők: digitális és analóg. Az előbbiek mágneses mező jelenlétére vagy hiányára reagálnak. Amikor az intenzitása elér egy bizonyos szintet, az érzékelő jelet generál ("egyet"). Ha a határértéket nem érik el, akkor azt érzékelik hiányának vagy nulla szintjének. Az érzékelők hátrányai ez a típus magában foglalja egy holt zóna jelenlétét, ahol a felhasználó számára érdekes paraméter nem ellenőrzött. Az analóg érzékelő lineáris elven működik, folyamatosan átalakítva a mágneses térerősséget potenciálkülönbséggé.
A Hall-effektus lehetséges alkalmazásainak listája meglehetősen hosszú. Az ennek alapján létrehozott érzékelőket sokféle eszközben használják, ahol az e / m mező intenzitásának és a vezetőben lévő áram nagyságának mérésére és vezérlésére van szükség. Más típusú mérőktől (például áramátalakítóktól) eltérően egyenáramot is mérnek. A Hall-hatást széles körben alkalmazzák az elektromos motorokban és az autóipari elektronikában (különösen a gyújtási rendszerekben).
Gyakorlati példa
A legegyszerűbb Hall-érzékelő, amely a lehetséges verziók egyikében került bemutatásra, a következő fő összetevőkből áll:
- Állandómágnes.
- Árnyékoló rotor működő résekkel.
- A nagyon érzékeny elem a vezetékekkel (fotó lent).
Egy ilyen eszköz működése azon az elven alapul, hogy a mágneses fluxust egy forgó rotor árnyékolásával tolják el. A keletkező áram nagysága alapján megbecsülhető a motor fordulatszáma.