Che cos'è un sensore Hall e dove viene utilizzato?
Principio di funzionamento e tipi
L'uso di sensori in vari dispositivi (nel tablet, in particolare) è spiegato dalla loro capacità di rispondere ai cambiamenti del campo e di spegnersi quando il coperchio magnetico della custodia è chiuso. Grazie a questa proprietà, sono installati nelle lavatrici, consentendo di controllare la velocità di rotazione del cestello. In parole povere: qui il sensore Hall viene utilizzato come contagiri.
Contesto storico
Per comprendere il principio di funzionamento di questo elemento, avrai bisogno di una piccola escursione nella storia. Nel 1879, il fisico americano Hall scoprì un interessante fenomeno legato al comportamento di un conduttore con corrente in un campo magnetico. Il test ha mostrato che se una corrente viene fatta passare attraverso una piastra di rame posizionata tra i magneti, allora una differenza di potenziale appare sulle sue facce laterali. Sorge una domanda logica: come controllare questa tensione a casa?
Si è scoperto che in pratica può essere misurare con un multimetro o qualsiasi altro dispositivo che abbia i limiti appropriati. Lo stesso può essere fatto con qualsiasi tester adatto o strumento simile.
La connessione del misuratore conferma che gli elettroni in movimento sono deviati lateralmente sotto l'influenza del campo magnetico (perpendicolare alla direzione del loro movimento).
! importante L'entità di questa deviazione o differenza di potenziale è proporzionale alla "potenza" dei magneti e alla corrente attraverso la piastra.
Su questa base, Hall ha concluso che un tale conduttore è un buon strumento per misurare il campo magnetico. Il funzionamento di uno speciale elemento sensibile chiamato sensore Hall si basa su questo effetto. Dopo aver capito come funziona in ciascun dispositivo specifico, puoi essere sicuro dell'assimilazione finale del suo principio di funzionamento.
classificazione
È importante capire quali sono i sensori Hall e in base a quale principio vengono generalmente classificati. In base alle caratteristiche del lavoro e al motivo per cui è necessario o per lo scopo previsto, il sensore Hall può avere vari design. Una delle varietà sono dispositivi analogici che producono un segnale continuo in uscita.
Al contrario, un elemento digitale ha solo due stati discreti ("zero" e "unità"). Questo tipo di dispositivo può essere unipolare o avere un tipo bipolare.Il primo funziona quando viene rilevato un campo di qualsiasi polarità e si spegne quando scompare. Cioè, un sensore digitale unipolare risponde solo all'assenza o presenza di tensione magnetica. Le caratteristiche considerate di ciascuna delle sottospecie aiutano anche a capire di cosa si tratta: un sensore Hall.
I sensori unipolari passano all '"unità" solo quando il campo raggiunge il livello di soglia e non sono in grado di determinare la sua presenza a tensioni deboli. La proprietà indicata è un aspetto negativo di tali dispositivi, limitando in modo significativo l'ambito della loro applicazione. Il sensore bipolare viene attivato tenendo conto della polarità del campo magnetico, uno dei quali lo accende e l'altro lo spegne.
La designazione grafica convenzionale dei dispositivi di questa classe è mostrata nella foto seguente:
Esempi di dispositivo e utilizzo
Il sistema più semplice con un sensore Hall include i seguenti elementi:
- Magnete permanente (la sua funzione è quella di creare un campo magnetico).
- Rotore mobile con lame o denti.
- Un'asta speciale in materiale magnetico (nucleo magnetico).
- Custodia in plastica
Inoltre, la caratteristica tecnica del sensore prevede l'uso di microcircuiti coinvolti nel processo di misurazione.
È possibile comprendere il principio di funzionamento di questo dispositivo se si familiarizza con il diagramma dettagliato dell'inclusione del sensore Hall nella zona di misurazione. Lo schema di collegamento e l'essenza del sensore possono essere rappresentati come segue:
- Nella fessura formata dalle metà del circuito magnetico, le pale del rotore di metallo si muovono.
- Quando ruotano, si verifica uno shunt periodico del flusso magnetico.
- Il microcircuito integrato prevede la determinazione di un indice di induzione zero (in questi momenti la tensione alla sua uscita è massima).
- La frequenza di tali raffiche, calcolata dallo stesso chip, viene utilizzata per giudicare la velocità di rotazione di un oggetto controllato (ad esempio un albero motore in una motocicletta).
Affinché questo processo proceda normalmente, quando il sensore è incluso nel circuito di misurazione, è necessario tenere conto della piedinatura di questo campione (può essere diversa).
Riassumendo lo schema considerato, si dovrebbe presumere che sensori di questa classe siano in grado di misurare la velocità di rotazione dell'albero motore di qualsiasi veicolo in movimento. L'universalità del sensore, che non esclude la possibilità di installarlo in uno scooter, ad esempio, consente di utilizzare il sensore Hall non solo in dispositivi tecnici complessi, ma anche in normali elettrodomestici.
Applicazione nel sistema di accensione e lavatrici
Quando si utilizza il sensore Hall nel sistema di accensione del veicolo, può essere utilizzato per fissare il momento di apertura del distributore. In questo caso, funziona come un convertitore analogico, che determina i momenti di interruzione dell'alimentazione di bordo. Il suo utilizzo nei moduli operativi della lavatrice si basa sullo stesso principio, che consente di determinare l'aumento del peso del bucato dalla velocità del cestello.
I sensori Hall sono installati in alcuni campioni di strumenti di misurazione. Molto spesso sono dotati di morsetti senza contatto utilizzati per misurare la corrente nei conduttori. Il dispositivo integrato risponde alle variazioni del campo elettromagnetico generato attorno al cavo di alimentazione. Inoltre, è adatto per la maniglia del gas di una bici elettrica, che consente di controllare l'angolo di rotazione.
In condizioni domestiche
Nelle tastiere dei computer, questi dispositivi forniscono un modo senza contatto per acquisire informazioni. Il sensore, che fa parte del dispositivo di raffreddamento del PC domestico, è in grado di controllare la polarità degli avvolgimenti del rotore, ovvero di cambiare la direzione della sua rotazione.
Quando si utilizza un tale elemento in uno smartphone, in particolare, consente di spegnere il dispositivo quando lo si inserisce in una custodia con un dispositivo di fissaggio “magnetico”.
Considerando l'applicazione dei sensori Hall in parole semplici, possiamo dire che il suo utilizzo in campo tecnico è praticamente illimitato.Nel costruttore elettronico di Arduino, ad esempio, esiste un kit con un tale sensore, che consente in pratica di illustrare l'effetto Hall.
Questo non è l'unico esempio del suo utilizzo a fini didattici, aiutando gli utenti meno esperti a capire come collegare e utilizzare i sensori della struttura del campo.
In conclusione, notiamo che gli svantaggi dei sensori Hall includono la loro sensibilità alle interferenze elettromagnetiche, che spesso si verificano nei circuiti operativi. Inoltre, l'uso di complessi moduli elettronici nella progettazione del dispositivo influisce in qualche modo sulla sua affidabilità, riducendola leggermente. Questi svantaggi del sensore non sono considerati come i suoi difetti, ma vengono semplicemente presi in considerazione quando si lavora con l'apparecchiatura.
Ora sai cos'è un sensore Hall, come funziona e perché ne hai bisogno. Speriamo che le informazioni fornite siano state utili e interessanti!
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