Hall etkisi sensörü - Hall effect sensor

Hall etkisi sensöründen geçen iki mıknatıs içeren bir tekerlek
Bu pnömatik silindirdeki manyetik piston (1), tamamen geri çekildiğinde veya uzatıldığında dış duvarına monte edilen Hall etkisi sensörlerinin (2 ve 3) devreye girmesine neden olacaktır.
Hall etkisi sensörlü motor fanı
Yaygın olarak kullanılan devre sembolü

Bir şekilde yerleştirilir, (ya da sadece ses sensörü ) bir tür sensör bir varlığını ve büyüklüğünü tespit manyetik alan kullanılarak Hall etkisi . Hall sensörünün çıkış voltajı , alanın gücü ile doğru orantılıdır. Adını Amerikalı fizikçi Edwin Hall'dan almıştır .

Hall sensörleri yakınlık algılama , konumlandırma , hız algılama ve akım algılama uygulamaları için kullanılır. Sıklıkla, bir Hall sensörü, ikili bir anahtar olarak hareket etmek için eşik algılama ile birleştirilir . Resimde görülen pnömatik silindir gibi endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak görülen bunlar, tüketici ekipmanlarında da kullanılmaktadır; örneğin, bazı bilgisayar yazıcıları bunları eksik kağıtları ve açık kapakları algılamak için kullanır.

Hall sensörleri, içten yanmalı motor ateşleme zamanlaması , takometreler ve kilitlenme önleyici fren sistemleri gibi tekerleklerin ve şaftların hızını zamanlamak için yaygın olarak kullanılır . Kalıcı mıknatısın konumunu algılamak için fırçasız DC elektrik motorlarında kullanılırlar . Eşit aralıklı iki mıknatısa sahip resimdeki tekerlekte, sensörden gelen voltaj her devir için iki kez zirve yapar. Bu düzenleme genellikle disk sürücülerinin hızını düzenlemek için kullanılır .

Çalışma prensibi

Hall sensöründe, ince metal şeridine bir akım uygulanır. Akım yönüne dik bir manyetik alanın varlığında, yük taşıyıcıları tarafından saptırılır Lorentz kuvveti bir farklılık üreten, elektrik potansiyeli ( gerilim bandın iki yüzeyi arasında). Bu voltaj farkı (Hall voltajı), manyetik alanın gücü ile orantılıdır.

Hall etkisi sensörleri, statik (değişmeyen) manyetik alanlara yanıt verir. Bu, yalnızca alanlardaki değişikliklere yanıt veren endüktif sensörlerden önemli bir farktır .

Salon sondası

Hall probu, bir manyetik alanın gücünü doğrudan ölçmek için kalibre edilmiş bir Hall etkisi sensörü kullanan bir cihazdır. Manyetik alanların büyüklüğü olduğu kadar yönü de olduğundan, Hall sondasından elde edilen sonuçlar, sondanın konumu kadar yönüne de bağlıdır.

Malzemeler

Hall etkisi sensörlerinin hassasiyetini belirleyen anahtar faktör, yüksek elektron hareketliliğidir . Sonuç olarak, aşağıdaki malzemeler özellikle Hall etkisi sensörleri için uygundur:

Sinyal işleme ve arayüz

Hall sensörleri lineer transdüserlerdir . Bu tür sensörler, sensör çıkış sinyalini işlemek için doğrusal bir devre gerektirir. Bu devre, sensör için sürücü voltajını sağlar ve çıkış sinyalini yükseltmek için kullanılır. Bazı durumlarda lineer devre, Hall sensörlerinin ofset voltajını iptal edebilir. Ayrıca, sürüş akımının AC modülasyonu da bu ofset voltajının etkisini azaltabilir. Lineer dönüştürücülü salon sensörleri genellikle dijital elektroniklerle entegre edilir. Bu, sensör özelliklerinde (örneğin sıcaklık katsayısı düzeltmeleri) gelişmiş düzeltmeler ve mikroişlemci sistemlerine dijital arabirim sağlar. Bazı IC Hall sensörlerinde , doğrudan sensör paketi içinde daha fazla işleme tekniğine izin verebilen entegre bir DSP kullanılır. Hall sensörü arayüzleri, giriş teşhisi, geçici durumlar için arıza koruması ve kısa/açık devre algılama içerebilir. Ayrıca Hall sensörünün kendisine akımı sağlayabilir ve izleyebilir. Bu özellikleri işlemek için hassas IC ürünleri mevcuttur.

Avantajlar ve dezavantajlar

Hall sensörleri çok çeşitli manyetik alanları ölçebilir ve alanın hem büyüklüğüne hem de yönüne duyarlıdır. Elektronik anahtarlar olarak kullanıldıklarında, fiziksel parçalarda aşınma olmadığından mekanik arızaya daha az eğilimlidirler. Ayrıca mekanik anahtarlardan daha yüksek frekanslarda çalıştırılabilirler.

Hall efekt anahtarları, harici manyetik alanların yüksek olduğu alanlarda kullanılamaz. Hall sensörleri, çevresel koşullardaki değişiklikler nedeniyle termal sapmaya ve sensörün kullanım ömrü boyunca zaman kaymasına eğilimli olabilir.

Uygulamalar

Konum algılama

İkili anahtar olarak kullanılan Hall sensörlerinin en yaygın endüstriyel uygulamalarından biri konum algılamadır. Hall sensörleri ayrıca fırçasız DC motorlarda rotorun konumunu algılamak ve transistörleri doğru sırayla anahtarlamak için kullanılır. Hall etkisi konum sensörünün başka bir örneği, bir akıllı telefonun kapağının kapalı olup olmadığını algılamak için kullanılan sensördür. Galaxy S4 aksesuarlarına bakın .

Doğru akım (DC) transformatörleri

Hall sensörleri temassız ölçümü için kullanılabilir doğru akım içinde akım transformatörü . Böyle bir durumda Hall sensörü, akım iletkeni etrafındaki manyetik çekirdekteki boşluğa monte edilir. Sonuç olarak, DC manyetik akı ölçülebilir ve iletkendeki DC akımı hesaplanabilir.

Otomotiv yakıt seviyesi göstergesi

Hall sensörleri, bazı otomotiv yakıt seviyesi göstergelerinde kullanılır. Sensör, yakıt deposu içindeki yüzen bir elemanın konumunu algılamak için kullanılır.

Klavye anahtarı

Bilgisayar klavyeleri için Hall efekt anahtarları 1960'ların sonlarında Honeywell'de Everett A. Vorthmann ve Joseph T. Maupin tarafından geliştirildi . Yüksek üretim maliyetleri nedeniyle bu klavyeler genellikle havacılık ve askeriye gibi yüksek güvenilirlikli uygulamalar için ayrılmıştı. Seri üretim maliyetleri düştükçe, artan sayıda tüketici modeli kullanılabilir hale geldi.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar