Čo je Hallov senzor a kde sa používa?
Princíp činnosti a druhy
Použitie senzorov v rôznych zariadeniach (najmä v tablete) sa vysvetľuje ich schopnosťou reagovať na zmeny poľa a vypnúť sa, keď je magnetický kryt puzdra zatvorený. Vďaka tejto vlastnosti sú inštalované v práčkach, čo vám umožňuje regulovať rýchlosť otáčania bubna. Jednoducho povedané - tu sa Hallov senzor používa ako tachometer.
Historické pozadie
Aby ste pochopili princíp fungovania tohto prvku, budete potrebovať malú exkurziu do histórie. V roku 1879 americká fyzikálna sála objavila zaujímavý jav súvisiaci so správaním dirigenta s prúdom v magnetickom poli. Test ukázal, že ak prúd prechádza medenou doskou umiestnenou medzi magnetmi, na jeho bočných plochách sa objaví potenciálny rozdiel. Vzniká logická otázka: ako skontrolovať toto napätie doma?
Ukázalo sa, že v praxi to tak môže byť zmerajte multimetrom alebo akékoľvek iné zariadenie, ktoré má príslušné limity. To isté sa dá urobiť s akýmkoľvek vhodným testerom alebo podobným prístrojom.
Spojenie merača potvrdzuje, že sa pohybujúce sa elektróny vychýlia do strany pod vplyvom magnetického poľa (kolmo na smer ich pohybu).
Dôležité! Rozsah tejto odchýlky alebo potenciálneho rozdielu je úmerný „moci“ magnetov a prúdu prechádzajúcemu doskou.
Na tomto základe Hall dospel k záveru, že taký vodič je dobrým nástrojom na meranie magnetického poľa. Na tomto účinku je založená činnosť špeciálneho citlivého prvku nazývaného Hallov senzor. Po zistení, ako to funguje v každom konkrétnom zariadení, si môžete byť istí konečnou asimiláciou jeho princípu činnosti.
klasifikácia
Je dôležité pochopiť, čo sú Hallove senzory a na akom princípe sú zvyčajne klasifikované. Hallův senzor môže mať rôzne prevedenia, v závislosti od vlastností práce a prečo je to potrebné alebo na určený účel. Jednou z odrôd sú analógové zariadenia, ktoré produkujú nepretržitý signál na výstupe.
Naproti tomu digitálny prvok má iba dva diskrétne stavy („nula“ a „jednotka“). Tento typ zariadenia môže byť unipolárny alebo bipolárny.Prvý z nich pracuje, keď sa zistí pole akejkoľvek polarity a vypne sa, keď zmizne. To znamená, že unipolárny digitálny senzor reaguje iba na neprítomnosť alebo prítomnosť magnetického napätia. Uvažované vlastnosti každého z poddruhov tiež pomáhajú pochopiť, o čo ide - Hallov senzor.
Unipolárne senzory sa prepínajú na „jednotku“ iba vtedy, keď pole dosiahne prahovú úroveň a nie sú schopné zistiť svoju prítomnosť pri slabom napätí. Uvedená vlastnosť predstavuje významné mínus takýchto zariadení, čo významne obmedzuje rozsah ich použitia. Spustí sa bipolárny senzor, pričom sa zohľadní polarita magnetického poľa, z ktorých jedno ho zapne a druhé ho vypne.
Bežné grafické označenie zariadení tejto triedy je uvedené na nasledujúcej fotografii:
Príklady zariadení a použitia
Najjednoduchší systém s Hallovým senzorom obsahuje nasledujúce prvky:
- Permanentný magnet (jeho funkciou je vytvorenie magnetického poľa).
- Pohyblivý rotor s čepeľami alebo zubami.
- Špeciálna tyč vyrobená z magnetického materiálu (magnetické jadro).
- Plastové puzdro.
Technická charakteristika senzora okrem toho umožňuje použitie mikroobvodov zapojených do procesu merania.
Princíp činnosti tohto zariadenia je možné pochopiť, ak sa oboznámite s podrobným diagramom zapojenia Hallovho senzora do meracej zóny. Schéma zapojenia a podstata senzora môžu byť znázornené takto:
- V medzere tvorenej polovicami magnetického obvodu sa pohybujú lopatky kovového rotora.
- Keď sa otáčajú, dochádza k periodickému posunu magnetického toku.
- Integrovaný mikroobvod zabezpečuje stanovenie nulového indukčného indexu (v tomto okamihu je napätie na jeho výstupe maximum).
- Frekvencia takýchto nárazov vypočítaná rovnakým čipom sa používa na posúdenie rýchlosti otáčania kontrolovaného objektu (napríklad hriadeľa motora v motocykli).
Aby tento proces prebiehal normálne, keď je snímač zapojený do meracieho obvodu, musí sa brať do úvahy pinout tejto vzorky (môže sa líšiť).
Zhrnutím uvažovanej schémy by sa malo predpokladať, že senzory tejto triedy sú schopné merať rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa akéhokoľvek pohybujúceho sa vozidla. Univerzálnosť senzora, ktorý nevylučuje napríklad jeho inštaláciu do kolobežky, vám umožňuje používať Hallov senzor 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 sa dá použiť na stanovenie okamihu otvorenia rozvádzača. V tomto prípade funguje ako analógový prevodník, ktorý určuje okamihy prerušenia palubného napájania. Jeho použitie v prevádzkových moduloch práčky je založené na rovnakom princípe, ktorý umožňuje určiť nárast hmotnosti bielizne rýchlosťou otáčania bubna.
Hallove senzory sú nainštalované v niektorých vzorkách meracích zariadení. Najčastejšie sú vybavené bezkontaktnými svorkami, ktoré sa používajú na meranie prúdu vo vodičoch. Vstavané zariadenie reaguje na zmeny v elektromagnetickom poli generované okolo napájacieho kábla. Okrem toho je vhodný pre plynovú rukoväť elektrického bicykla, ktorá vám umožňuje regulovať uhol natočenia.
V domácich podmienkach
V počítačových klávesniciach tieto zariadenia poskytujú bezkontaktný spôsob získavania informácií. Senzor, ktorý je súčasťou chladiča PC v domácnosti, je schopný riadiť polaritu vinutí rotora, to znamená zmeniť smer jeho otáčania.
Najmä pri použití takého prvku v smartfóne umožňuje vypnutie zariadenia, keď je umiestnené v puzdre s „magnetickým“ uzáverom.
Pri použití Hallových snímačov jednoduchými slovami môžeme povedať, že ich použitie v technickej oblasti je prakticky neobmedzené.Napríklad v elektronickom konštruktore Arduino existuje súprava s takým senzorom, ktorá v praxi umožňuje ilustrovať Hallov efekt.
Toto nie je jediný príklad jeho použitia na vzdelávacie účely, čo pomáha začínajúcim používateľom pochopiť, ako sa pripojiť a používať senzory štruktúry poľa.
Na záver uvádzame, že nevýhody Hallových senzorov zahŕňajú ich citlivosť na elektromagnetické rušenie, ktoré sa často vyskytuje v prevádzkových obvodoch. Okrem toho použitie zložitých elektronických modulov pri návrhu zariadenia do určitej miery ovplyvňuje jeho spoľahlivosť a mierne ho znižuje. Tieto nevýhody senzora sa nepovažujú za jeho chyby, ale jednoducho sa berú do úvahy pri práci so zariadením.
Teraz viete, čo je Hallov senzor, ako to funguje a prečo to potrebujete. Dúfame, že poskytnuté informácie boli užitočné a zaujímavé!
Súvisiace materiály:
Načítava sa ...
