Co je Hallův senzor a kde se používá?
Princip činnosti a typy
Použití senzorů v různých zařízeních (zejména v tabletách) se vysvětluje jejich schopností reagovat na změny pole a vypnout, když je magnetický kryt pouzdra uzavřen. Díky této vlastnosti jsou instalovány v pračkách, což vám umožňuje řídit rychlost otáčení bubnu. Zjednodušeně řečeno - zde se Hallův senzor používá jako tachometr.
Historické pozadí
Abyste pochopili princip fungování tohoto prvku, budete potřebovat malou exkurzi do historie. V roce 1879 objevil americký fyzik Hall zajímavý jev související s chováním dirigenta s proudem v magnetickém poli. Test ukázal, že pokud proud prochází měděnou deskou umístěnou mezi magnety, objeví se na jeho bočních stranách potenciální rozdíl. Vzniká logická otázka: jak zkontrolovat toto napětí doma?
Ukázalo se, že v praxi to může být změřte pomocí multimetru nebo jakékoli jiné zařízení, které má příslušné limity. Totéž lze provést s jakýmkoli vhodným testerem nebo podobným přístrojem.
Spojení měřiče potvrzuje, že se pohybující se elektrony vychylují na stranu pod vlivem magnetického pole (kolmo ke směru jejich pohybu).
Důležité! Velikost této odchylky nebo potenciálního rozdílu je úměrná „síle“ magnetů a proudu skrz desku.
Na tomto základě Hall dospěl k závěru, že takový dirigent je dobrým nástrojem pro měření magnetického pole. Na tomto efektu je založena činnost speciálního citlivého prvku zvaného Hallův senzor. Když zjistíte, jak to funguje v každém konkrétním zařízení, můžete si být jisti konečnou asimilací jeho provozního principu.
Klasifikace
Je důležité pochopit, co jsou Hallovy senzory a na jakém principu jsou obvykle klasifikovány. Hallovy čidlo může mít různé rysy v závislosti na vlastnostech práce a na tom, proč je to nutné, nebo k jejímu zamýšlenému účelu. Jednou z variant jsou analogová zařízení, která produkují nepřetržitý signál na výstupu.
Naproti tomu digitální prvek má pouze dva diskrétní stavy („nula“ a „jednotka“). Tento typ zařízení může být unipolární nebo může mít bipolární typ.První z nich pracuje, když je detekováno pole jakékoli polarity, a zhasne, když zmizí. To znamená, že unipolární digitální senzor reaguje pouze na nepřítomnost nebo přítomnost magnetického napětí. Uvažované vlastnosti každého z poddruhů také pomáhají pochopit, co to je - Hallův senzor.
Unipolární senzory se přepnou na „jednotku“ pouze tehdy, když pole dosáhne prahové úrovně a nejsou schopny určit její přítomnost při slabém napětí. Uvedená vlastnost je významná mínus takových zařízení, což značně omezuje rozsah jejich použití. Bipolární senzor je spuštěn s ohledem na polaritu magnetického pole, z nichž jedno zapíná a druhé vypíná.
Běžné grafické označení zařízení této třídy je uvedeno na následující fotografii:
Příklady zařízení a použití
Nejjednodušší systém s Hallovým senzorem zahrnuje následující prvky:
- Permanentní magnet (jeho funkcí je vytvoření magnetického pole).
- Pohyblivý rotor s lopatkami nebo zuby.
- Speciální tyč vyrobená z magnetického materiálu (magnetické jádro).
- Plastové pouzdro.
Kromě toho technická charakteristika senzoru umožňuje použití mikroobvodů zapojených do procesu měření.
Princip činnosti tohoto zařízení je možné pochopit, pokud se seznámíte s podrobným diagramem začlenění Hallova senzoru do měřicí zóny. Schéma zapojení a podstatu senzoru lze znázornit následovně:
- V mezeře tvořené polovinami magnetického obvodu se pohybují lopatky kovového rotoru.
- Když se otáčí, dochází k periodickému posunu magnetického toku.
- Integrovaný mikroobvod umožňuje stanovení nulového indukčního indexu (v tomto okamžiku je napětí na jeho výstupu maximální).
- Frekvence takových dávek, vypočtená stejným čipem, se používá k posouzení rychlosti otáčení kontrolovaného objektu (například hřídele motoru v motocyklu).
Aby tento proces pokračoval normálně, je-li senzor zapojen do měřicího obvodu, musí být zohledněn pinout tohoto vzorku (může být odlišný).
Shrnutím uvažovaného schématu by se mělo předpokládat, že senzory této třídy jsou schopny měřit rychlost otáčení klikového hřídele jakéhokoli jedoucího vozidla. Univerzálnost senzoru, která nevylučuje například jeho instalaci do koloběžky, vám umožní používat Hallův senzor nejen ve složitých technických zařízeních, ale také v běžných domácích spotřebičích.
Aplikace v zapalovacím systému a pračkách
Při použití Hallova senzoru v zapalovacím systému vozidla lze použít k určení okamžiku otevření rozdělovače. V tomto případě to funguje jako analogový převodník, který určuje okamžiky přerušení palubního napájení. Jeho použití v provozních modulech pračky je založeno na stejném principu, který umožňuje stanovit zvýšení hmotnosti prádla rychlostí otáčení bubnu.
Hallovy senzory jsou instalovány v některých vzorcích měřicích zařízení. Nejčastěji jsou vybaveny bezkontaktními svorkami používanými k měření proudu ve vodičích. Vestavěné zařízení reaguje na změny elektromagnetického pole generované kolem napájecího kabelu. Kromě toho je vhodný pro plynovou rukojeť elektrického kola, což vám umožňuje ovládat úhel otáčení.
V domácích podmínkách
V počítačových klávesnicích tato zařízení poskytují bezkontaktní způsob získávání informací. Čidlo, které je součástí chladiče PC pro domácnost, je schopné řídit polaritu vinutí rotoru, to znamená změnit směr jeho otáčení.
Zejména při použití takového prvku v chytrém telefonu umožňuje vypnout zařízení, když je umístí do pouzdra s „magnetickým“ uzávěrem.
Při použití Hallových senzorů jednoduchými slovy lze říci, že jejich použití v technické oblasti je prakticky neomezené.Například v elektronickém konstruktéru Arduina existuje sada s takovým senzorem, která v praxi umožňuje ilustrovat Hallův efekt.
Toto není jediný příklad jeho použití pro vzdělávací účely, což pomáhá začínajícím uživatelům pochopit, jak se připojit a používat senzory struktury pole.
Závěrem poznamenáváme, že nevýhodou Hallových senzorů je jejich citlivost na elektromagnetické rušení, které se často vyskytuje v provozních obvodech. Kromě toho použití složitých elektronických modulů v konstrukci zařízení do určité míry ovlivňuje jeho spolehlivost a mírně jej snižuje. Tyto nevýhody senzoru nejsou považovány za jeho vady, ale jsou jednoduše brány v úvahu při práci se zařízením.
Nyní víte, co je Hallův senzor, jak to funguje a proč je potřebujete. Doufáme, že poskytnuté informace byly užitečné a zajímavé!
Související materiály:
Načítám ...
