Was ist ein Hallsensor und wo wird er eingesetzt?

Funktionsprinzip und Typen

Die Verwendung von Sensoren in verschiedenen Geräten (insbesondere im Tablet) erklärt sich aus ihrer Fähigkeit, auf Feldänderungen zu reagieren und sich auszuschalten, wenn die Magnetabdeckung des Gehäuses geschlossen ist. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie in Waschmaschinen eingebaut, sodass Sie die Drehzahl der Trommel steuern können. In einfachen Worten - hier wird der Hallsensor als Drehzahlmesser verwendet.

Historischer Hintergrund

Um das Funktionsprinzip dieses Elements zu verstehen, benötigen Sie einen kleinen Ausflug in die Geschichte. 1879 entdeckte der amerikanische Physiker Hall ein interessantes Phänomen im Zusammenhang mit dem Verhalten eines Leiters mit Strom in einem Magnetfeld. Der Test zeigte, dass, wenn ein Strom durch eine zwischen den Magneten angeordnete Kupferplatte fließt, eine Potentialdifferenz an ihren Seitenflächen auftritt. Es stellt sich eine logische Frage: Wie kann diese Spannung zu Hause überprüft werden?

Es stellte sich heraus, dass es in der Praxis sein kann Mit einem Multimeter messen oder jedes andere Gerät, das die entsprechenden Grenzwerte aufweist. Das gleiche kann mit jedem geeigneten Tester oder ähnlichen Instrument durchgeführt werden.

Der Anschluss des Messgeräts bestätigt, dass die sich bewegenden Elektronen unter dem Einfluss des Magnetfelds (senkrecht zur Bewegungsrichtung) zur Seite abgelenkt werden.

Wichtig! Die Größe dieser Abweichung oder Potentialdifferenz ist proportional zur "Leistung" der Magnete und zum Strom durch die Platte.

Auf dieser Grundlage kam Hall zu dem Schluss, dass ein solcher Leiter ein gutes Werkzeug zur Messung des Magnetfelds ist. Der Betrieb eines speziellen empfindlichen Elements, das als Hallsensor bezeichnet wird, basiert auf diesem Effekt. Nachdem Sie herausgefunden haben, wie es in den einzelnen Geräten funktioniert, können Sie sicher sein, dass das Funktionsprinzip endgültig übernommen wird.

Klassifizierung

Es ist wichtig zu verstehen, was Hallsensoren sind und nach welchem ​​Prinzip sie normalerweise klassifiziert werden. Je nach den Merkmalen der Arbeit und warum sie benötigt wird oder für den beabsichtigten Zweck, kann der Hallsensor verschiedene Designs haben. Eine der Varianten sind analoge Geräte, die am Ausgang ein kontinuierliches Signal erzeugen.

Im Gegensatz dazu hat ein digitales Element nur zwei diskrete Zustände ("Null" und "Einheit"). Dieser Gerätetyp kann unipolar oder bipolar sein.Der erste von ihnen funktioniert, wenn ein Feld mit beliebiger Polarität erkannt wird, und schaltet sich aus, wenn es verschwindet. Das heißt, ein unipolarer digitaler Sensor reagiert nur auf das Fehlen oder Vorhandensein einer magnetischen Spannung. Die berücksichtigten Merkmale jeder Unterart helfen auch zu verstehen, was es ist - ein Hallsensor.

Unipolare Sensoren schalten erst dann auf die „Einheit“ um, wenn das Feld den Schwellenwert erreicht und bei schwachen Spannungen nicht in der Lage ist, sein Vorhandensein festzustellen. Die angegebene Eigenschaft ist ein signifikantes Minus solcher Geräte, was den Anwendungsbereich erheblich einschränkt. Der bipolare Sensor wird unter Berücksichtigung der Polarität des Magnetfelds ausgelöst, von dem einer es ein- und der andere ausschaltet.

Die herkömmliche grafische Bezeichnung von Geräten dieser Klasse ist auf dem folgenden Foto dargestellt:

Geräte- und Verwendungsbeispiele

Das einfachste System mit einem Hallsensor enthält die folgenden Elemente:

1. Permanentmagnet (seine Funktion besteht darin, ein Magnetfeld zu erzeugen).
2. Beweglicher Rotor mit Schaufeln oder Zähnen.
3. Ein spezieller Kern aus magnetischem Material (Magnetkern).
4. Kunststoffgehäuse.

Darüber hinaus sieht die technische Eigenschaft des Sensors die Verwendung von Mikroschaltungen vor, die am Messprozess beteiligt sind.

Es ist möglich, das Funktionsprinzip dieses Geräts zu verstehen, wenn Sie sich mit dem detaillierten Diagramm der Aufnahme des Hallsensors in die Messzone vertraut machen. Das Anschlussdiagramm und das Wesen des Sensors können wie folgt dargestellt werden:

• In dem durch die Hälften des Magnetkreises gebildeten Spalt bewegen sich die Metallrotorblätter.
• Wenn sie sich drehen, tritt ein periodisches Shunt des Magnetflusses auf.
• Die integrierte Mikroschaltung ermöglicht die Bestimmung eines Induktionsindex von Null (in diesen Momenten ist die Spannung an ihrem Ausgang maximal).
• Die Frequenz solcher Bursts, die von demselben Chip berechnet wird, wird verwendet, um die Drehzahl eines gesteuerten Objekts (beispielsweise einer Motorwelle in einem Motorrad) zu beurteilen.

Damit dieser Prozess normal abläuft, muss die Pinbelegung dieser Probe berücksichtigt werden, wenn der Sensor im Messkreis enthalten ist (sie kann unterschiedlich sein).

Zusammenfassend sollte angenommen werden, dass Sensoren dieser Klasse die Drehzahl der Kurbelwelle eines sich bewegenden Fahrzeugs messen können. Die Universalität des Sensors, die beispielsweise den Einbau in einen Roller nicht ausschließt, ermöglicht es Ihnen, den Hallsensor nicht nur in komplexen technischen Geräten, sondern auch in normalen Haushaltsgeräten einzusetzen.

Anwendung im Zündsystem und in Waschmaschinen

Wenn Sie den Hallsensor im Zündsystem des Fahrzeugs verwenden, können Sie damit den Moment des Öffnens des Verteilers festlegen. In diesem Fall arbeitet es als Analogwandler, der die Momente der Unterbrechung der Bordstromversorgung bestimmt. Seine Anwendung in den Betriebsmodulen der Waschmaschine basiert auf dem gleichen Prinzip, das es ermöglicht, die Gewichtszunahme der Wäsche durch die Drehzahl der Trommel zu bestimmen.

In einigen Proben von Messgeräten sind Hallsensoren installiert. Meist sind sie mit berührungslosen Klemmen ausgestattet, mit denen der Strom in Leitern gemessen wird. Das eingebaute Gerät reagiert auf Änderungen des elektromagnetischen Feldes, das um das Stromkabel herum erzeugt wird. Darüber hinaus ist es für den Gasgriff eines Elektrofahrrads geeignet, sodass Sie den Drehwinkel steuern können.

Unter häuslichen Bedingungen

Bei Computertastaturen bieten diese Geräte eine berührungslose Möglichkeit, Informationen zu erfassen. Der Sensor, der Teil des Haushalts-PC-Kühlers ist, kann die Polarität der Rotorwicklungen steuern, dh die Drehrichtung ändern.

Insbesondere bei Verwendung eines solchen Elements in einem Smartphone wird das Gerät ausgeschaltet, wenn es in einer Tasche mit einem „magnetischen“ Verschluss platziert wird.

Wenn man die Anwendung von Hallsensoren in einfachen Worten betrachtet, kann man sagen, dass ihre Verwendung im technischen Bereich praktisch unbegrenzt ist.Im elektronischen Konstruktor von Arduino gibt es beispielsweise ein Kit mit einem solchen Sensor, mit dem der Hall-Effekt in der Praxis veranschaulicht werden kann.

Dies ist nicht das einzige Beispiel für die Verwendung zu Bildungszwecken, das Anfängern hilft, die Verbindung und Verwendung von Feldstruktursensoren zu verstehen.

Zusammenfassend stellen wir fest, dass die Nachteile von Hallsensoren ihre Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen umfassen, die häufig in Betriebsschaltungen auftreten. Darüber hinaus wirkt sich die Verwendung komplexer elektronischer Module bei der Konstruktion des Geräts in gewissem Maße auf dessen Zuverlässigkeit aus und verringert es geringfügig. Diese Nachteile des Sensors werden nicht als Mängel angesehen, sondern lediglich bei der Arbeit mit dem Gerät berücksichtigt.

Jetzt wissen Sie, was ein Hallsensor ist, wie er funktioniert und warum Sie ihn benötigen. Wir hoffen, dass die bereitgestellten Informationen nützlich und interessant waren!

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