Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Magnetické Hall senzory sú široko distribuované v moderných podmienkach a používajú sa nielen v špecializovaných produktoch, ale aj v bežných domácich spotrebičoch. Väčšina užívateľov nemá ani podozrenie, aké citlivé prvky pre nich pracujú napríklad na telefóne a že ich možno inštalovať nielen v elektronických zariadeniach, ale aj vo vozidlách (v aute alebo motocykli). V tomto článku zvážime zariadenie, princíp činnosti a účel Hallovho senzora.Princíp činnosti a typy
Použitie senzorov v rôznych zariadeniach (najmä v tablete) je vysvetlené ich schopnosťou reagovať na zmeny v poli a vypnúť, keď je magnetický kryt krytu zatvorený. Vďaka tejto vlastnosti sú inštalované v práčkach, čo vám umožňuje kontrolovať rýchlosť otáčania bubna. V jednoduchom jazyku - Hallov senzor sa používa ako tachometer.
Historické pozadie
Ak chcete pochopiť princíp tohto prvku, budete potrebovať malú históriu. V roku 1879 americký fyzik Hall objavil zaujímavý jav súvisiaci s chovaním vodiča s prúdom v magnetickom poli. Skúška ukázala, že ak prúd prešiel medenou doskou umiestnenou medzi magnetmi, potom sa na jeho bočných stranách objavil potenciálny rozdiel. Vyvstáva prirodzená otázka: ako kontrolovať toto napätie doma?
Ukázalo sa, že v praxi to môže byť merané multimetrom alebo iným zariadením s príslušnými limitmi. To isté sa dá urobiť s akýmkoľvek vhodným testerom alebo podobným zariadením.
Pripojenie elektromera potvrdzuje, že pohybujúce sa elektróny pod vplyvom magnetického poľa sa vychýlia na stranu (kolmo na smer ich pohybu).
Je to dôležité! Veľkosť tejto odchýlky alebo rozdielu potenciálov je úmerná „výkonu“ magnetov a sile prúdu prechádzajúceho doskou.
Na tomto základe dospel Hall k záveru, že takýto vodič je dobrým nástrojom na meranie magnetického poľa. Tento efekt je založený na práci špeciálneho snímacieho prvku nazývaného Hall senzor. Po vyriešení spôsobu, akým funguje v každom konkrétnom zariadení, si môžete byť istí konečným asimiláciou svojho princípu činnosti.
klasifikácia
Je dôležité pochopiť, čo sú Hallove senzory, a akým princípom sú zvyčajne klasifikované. Podľa zvláštností diela a na to, na čo je určený alebo na jeho účel, môže mať Hallov snímač rôzne verzie. Jednou z odrôd sú analógové zariadenia, ktoré produkujú nepretržitý signál na výstupe.
Na rozdiel od toho má digitálny prvok iba dva diskrétne stavy („nula“ a „jeden“). Tento typ zariadenia môže byť unipolárny alebo bipolárny. Prvá z nich sa spustí, keď sa zistí pole s ľubovoľnou polaritou a vypne sa, keď zmizne. To znamená, že unipolárny digitálny senzor reaguje len na absenciu alebo prítomnosť magnetického napätia. Uvažované vlastnosti každého z poddruhov tiež pomáhajú pochopiť, čo to je - Hall senzor.
Unipolárne senzory sa prepnú na „jednotku“ len vtedy, keď pole dosiahne prahovú úroveň a nie sú schopné určiť jeho prítomnosť pri nízkych napätiach. Táto vlastnosť je významným mínusom takýchto zariadení, čo výrazne obmedzuje rozsah ich aplikácie. Bipolárny senzor pracuje podľa polarity magnetického poľa, z ktorého jeden zapína a druhý ho vypína.
Podmienené grafické označenie zariadení tejto triedy je uvedené na fotografii nižšie:
Príklady zariadení a použitia
Najjednoduchší systém s Hallovým senzorom obsahuje nasledujúce prvky:
- Trvalý magnet (jeho funkciou je vytvorenie magnetického poľa).
- Pohyblivý rotor s čepeľami alebo zubami.
- Špeciálna tyč z magnetického materiálu (magnetická).
- Plastové puzdro.
Okrem toho, technické charakteristiky snímača umožňujú použitie čipov zapojených do procesu merania.
Princíp činnosti tohto zariadenia je možné pochopiť, ak sa oboznámite s podrobnou schémou zapojenia Hallovho senzora v oblasti merania. Schéma zapojenia a podstata snímača môže byť znázornená nasledovne:
- V medzere tvorenej polovicami magnetického obvodu sa kovové lopatky rotora pohybujú.
- Keď sa otáčajú, dochádza k periodickému posunu magnetického toku.
- Integrovaný mikroobvod umožňuje určenie nulového indexu indukcie (v týchto momentoch je napätie na jeho výstupe maximálne).
- Frekvencia takýchto impulzov, počítaná tým istým čipom, sa posudzuje na základe rýchlosti otáčania kontrolovaného objektu (napríklad hriadeľa motora na motocykli).
Aby tento proces bežal normálne, keď je senzor zapnutý v meracom obvode, musí sa vziať do úvahy pinout tejto vzorky (môže byť odlišný).
Ak zhrnieme uvažovanú schému, malo by sa predpokladať, že snímače tejto triedy sú schopné merať rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa akéhokoľvek pohyblivého prostriedku. Univerzálnosť snímača, ktorá nevylučuje napríklad možnosť jeho inštalácie do skútra, umožňuje použitie Hallovho senzora nielen v zložitých technických zariadeniach, ale aj v bežných domácich spotrebičoch.
Použitie v zapaľovacom systéme a práčkach
Pri použití Hallovho senzora v zapaľovacom systéme vozidla s jeho pomocou je možné stanoviť moment otvorenia časovača. V tomto prípade funguje ako analógový prevodník, ktorý určuje momenty prerušenia palubnej energie. Tento princíp je založený na jeho použití v pracovných moduloch práčky, čo umožňuje určiť hmotnosť bielizne rýchlosťou otáčania bubna.
V niektorých vzorkách meracích prístrojov sú inštalované aj Hallové senzory. Najčastejšie sú vybavené bezkontaktnou svorkou, ktorá sa používa na meranie prúdu v vodičoch. Zabudované zariadenie reaguje na zmeny v elektromagnetickom poli generovanom okolo napájacieho kábla. Okrem toho je vhodný pre plynovú rukoväť elektrického bicykla, ktorá vám umožňuje kontrolovať jeho uhol natočenia.
V životných podmienkach
V počítačových klávesniciach tieto zariadenia poskytujú bezkontaktný spôsob odstraňovania informácií. Snímač, ktorý je súčasťou chladiča pre domáce PC, je schopný riadiť polaritu rotorových vinutí, to znamená zmenu smeru jeho otáčania.
Najmä pri použití takéhoto prvku v smartfóne sa zabezpečí, že zariadenie sa vypne, keď sa umiestni do puzdra s „magnetickou“ sponou.
Vzhľadom na rozsah Hall senzorov jednoduchými slovami môžeme povedať, že jeho použitie v technickej oblasti je prakticky neobmedzené. Napríklad v elektronickom dizajnérovi Arduinovi existuje sada s takýmto senzorom, ktorá v praxi umožňuje ilustrovať Hallov efekt.
Toto nie je jediný príklad jeho použitia na vzdelávacie účely, ktorý pomáha začínajúcim používateľom pochopiť, ako sa pripojiť a používať snímače štruktúry poľa.
Na záver konštatujeme, že nevýhody Hallových senzorov zahŕňajú ich citlivosť na elektromagnetické rušenie, ktoré sa často vyskytuje v prevádzkových obvodoch. Okrem toho použitie komplexných elektronických modulov v konštrukcii zariadenia do určitej miery ovplyvňuje jeho spoľahlivosť, čo ho trochu redukuje. Tieto minusy snímača sa nepovažujú za jeho chyby, ale pri práci so zariadením sa jednoducho zohľadňujú.
Teraz viete, čo je Hallov senzor, ako funguje a prečo ho potrebujete. Dúfame, že poskytnuté informácie boli užitočné a zaujímavé!
Materiály na túto tému:
- Čo je tenzometer a ako funguje
- Čo sú koncové spínače pre
- Aký je rozdiel medzi striedavým prúdom a jednosmerným prúdom?