Դահլիճի էֆեկտի սենսորներ | Այն տեսակները | 5 կարևոր հավելված

Բովանդակությունը:

  • ներածություն
  • Մագնիսական տվիչներ
  • Դահլիճի էֆեկտի սենսորներ
  • Ինչ է դահլիճի լարումը (ՎH)?
  • Սրահի գործակից (RH)
  • Դահլիճի էֆեկտի սենսորների կառուցում
  • Հոլի էֆեկտի ցուցիչի խորհրդանիշ
  • Hall Effect սենսորների աշխատանքային սկզբունքը
  • Hall Effect փորձ
  • Անալոգային և թվային Դահլիճի էֆեկտի սենսոր
  • Դահլիճի ազդեցության սենսորների տեսակը
  • Hall Effect Sensors-ի կիրառությունները

Ի՞նչ է մագնիսական սենսորը:

Մագնիսական տվիչներ

Մագնիսական սենսորները սարքեր են, որոնք ի վիճակի են հայտնաբերել և վերլուծել մագնիսական դաշտերը, որոնք առաջանում են մագնիս կամ ընթացիկ. Դրանք կարող են օգտագործվել տարբեր տեսակի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են՝ զգալու մագնիսական դաշտի դիրքի և անկյունի փոփոխությունը, զգալու ուժի փոփոխությունը կամ կիրառվող մագնիսական դաշտի ուղղությունը և այլն:

Կան տարբեր տեսակի մագնիսական սենսորներ, ինչպիսիք են Hall Effect սենսորը (Hall անջատիչներ, գծային Hall սենսորներ և այլն), որոնք օգտագործվում են մագնիսական դաշտի ուժգնության փոփոխությունը հայտնաբերելու համար, Magneto Resistive սենսորը, որն օգտագործվում է մագնիսական դաշտի ուղղության փոփոխությունը հայտնաբերելու համար: , անկյունային տվիչներ, որոնք օգտագործվում են մագնիսական դաշտի անկյան փոփոխության հայտնաբերման համար, 3D Hall սենսորներ և ինչպես նաև մագնիսական արագության տվիչներ։ Hall Effect սենսորներն օգտագործվում են մի շարք ծրագրերում, ինչպիսիք են հարևանության սենսորը, դիրքի և արագության չափումը և այլն: Դրանք նույնիսկ օգտագործվում են համակարգչային տպիչների, օդաճնշական բալոնի, համակարգչային ստեղնաշարերի և այլնի մեջ:

Մագնիսական սենսորները սովորաբար պինդ վիճակում գտնվող սարք են, որն այժմ մեծ պահանջարկ ունի՝ շնորհիվ իր բարձր ճշգրտության և ճշգրտության, շփման քիչ շահագործման, պահպանման համեմատաբար ցածր գնի, կոմպակտ դիզայնի և այլնի: Այժմ օրական առանց միջուկի մագնիսական սենսորներ, որոնք նախատեսված են տարբեր տեսակների համար: Հասանելի են արդյունաբերական կիրառություններ, օրինակ, փակված Hall Effect սարքերը ջրակայուն են և պատրաստված են այնպես, որ դիմադրեն նաև ցանկացած թրթռմանը:

Մագնիսական սենսորները լայնորեն օգտագործվում են ավտոմոբիլային համակարգերում՝ հատկապես մեքենայի նստատեղերի, ամրագոտիների դիրքը վերլուծելու և օդային բարձիկների համակարգը վերահսկելու համար, ինչպես նաև հակաբլոկային արգելակման համակարգի (ABS) անիվի պտտման արագությունը հայտնաբերելու համար:

Դահլիճի էֆեկտի սենսորներ

Hall Effect սենսորները մագնիսական տվիչներ են, որոնց ելքը կախված է մագնիսական դաշտից կամ մագնիսական հոսքի խտությունից մագնիսական սենսորի շուրջ:

  • «Դահլիճ» բառը ծագել է Դոկտոր Էդվին Հոլ, ով առաջին անգամ հայտնաբերեց այս Hall Effect-ը։
  • Եթե ​​առկա է արտաքին մագնիսական դաշտ ուղղահայաց օբյեկտի նկատմամբ, որի միջով անցնում է հոսանքը, էլեկտրաշարժիչ ուժ կառաջանա մագնիսական դաշտին և հոսանքին ուղղահայաց ուղղությամբ:
Hall Effect սենսոր
Hall Effect սենսոր սարք 1880

Ինչ է դահլիճի լարումը (ՎH)?

Եթե ​​արտաքին մագնիսական դաշտը կիրառվում է մագնիսական սենսորում, այն ակտիվանում է: Hall Effect սենսորի ելքային լարումը համաչափ է անցնող կիրառվող մագնիսական դաշտի ուժգնությանը: Այն բանից հետո, երբ արտաքին դաշտը գերազանցում է մագնիսական հոսքի խտության որոշակի շեմը, առաջանում է ելքային լարում, որը սովորաբար հայտնի է որպես. Դահլիճի լարումը (ՎH).

Սրահի գործակից (RH)

Պոտենցիալ տարբերության քանակությունը մետաղական շերտի հաստության միավորի վրա Hall Effect-ում բաշխված մագնիսական ինտենսիվության և երկայնական հոսանքի խտության արտադրյալով:

Հոլի գործակից Ռ-ի միավորներըH ընդհանուր առմամբ փոխանցվում են որպես m3/C, կամ Ω·cm/G.

Դահլիճի էֆեկտի սենսորների կառուցում.

Դահլիճի սենսորների ձևավորում

Hall Effect սենսորները հիմնականում բաղկացած են կիսահաղորդչի ուղղանկյուն կտորից, ինչպիսին է ինդիումը հակամոնիտ (InSb) կամ գալիումի արսենիդ (GaAs), որը հայտնի է որպես Hall զոնդ՝ տեղադրված ալյումինե ափսե և ամբողջությամբ ծածկված զոնդի գլխի ներսում: Ոչ մագնիսական նյութից կազմված զոնդի բռնակը միացված է զոնդի գլխի հետ այնպես, որ կիսահաղորդչի ուղղանկյուն թիթեղի հարթությունը ուղղահայաց լինի զոնդի բռնակին:

Երբ սարքը միացված է, կիսահաղորդչի միջոցով հոսանքի շարունակական հոսք է տեղի ունենում: Եթե ​​արտաքին մագնիսական դաշտի գծերը գտնվում են զոնդի գլխի նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ, այնպես, որ լցված գծերը ճիշտ անկյուններով են անցնում զոնդի սենսորի միջով, առաջանում է լարում, որը հայտնի է որպես «Հոլի էֆեկտ» լարում, և սարքը տալիս է ցուցիչ: արտաքին դաշտի մագնիսական հոսքի խտությունը (B):

Հոլի էֆեկտի սենսորի խորհրդանիշ.

Դահլիճի էֆեկտի սենսորի խորհրդանիշ, պատկերի վարկ – Grahamatwp at Անգլերեն ՎիքիպեդիաCommon Hall սենսորի խորհրդանիշCC BY-SA 3.0

Ի՞նչ է Hall Effect Transducer-ը:

Hall Effect սենսորների աշխատանքային սկզբունքը

  • Hall Effect սենսորը հիմնականում աշխատում է Լորենցի ուժի ազդեցության շնորհիվ (դա այն ուժն է, որն ապրում է լիցքավորված մասնիկը էլեկտրական դաշտի կամ մագնիսական դաշտի պատճառով, այսինքն՝ պարզապես էլեկտրամագնիսական դաշտ):
  • Բավարար մեծության առկա արտաքին մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում կիսահաղորդչային սալիկի էլեկտրոնները շեղվում են դեպի սալիկի մի եզրը, այսինքն՝ անցքերը և էլեկտրոնները շարժվում են դեպի սալիկի երկու կողմը՝ դրանց վրա ազդող Լորենցի ուժի պատճառով:
  • Դրա համար կիսահաղորդչի մի կողմը բացասական լիցքավորված է, իսկ հակառակ կողմը ստացվում է դրական լիցքավորված: Սա առաջացնում է լարման գրադիենտ ուղղանկյուն սալիկի երկու հակառակ կողմերում՝ այս երկու կողմերում հակադիր լիցքերի կուտակման պատճառով: Այս լարումը հայտնի է որպես դահլիճի լարում (VH), և արտաքին մագնիսական դաշտի օգտագործմամբ այս չափելի Հոլլ լարման առաջացման ազդեցությունը հայտնի է որպես Հոլի էֆեկտ։
  • Պոտենցիալ տարբերություն առաջացնելու համար, որպեսզի ստացվի չափելի լարում, արտաքին մագնիսական դաշտի գծերը պետք է ուղիղ անկյան տակ լինեն այն հարթության վրա, որտեղ հոսանքը հոսում է սալաքարով: Բացի այդ, Hall Effect սենսորների աշխատանքի համար պետք է ապահովվի ճիշտ բևեռականություն:
Դահլիճի էֆեկտի փոխարկիչ Աշխատանքային
  • Երբ էլեկտրոններն ու անցքերը միմյանցից հեռանում են, առաջանում է պոտենցիալ գրադիենտ, և տարանջատումը մեծանում է այնքան ժամանակ, մինչև էլեկտրական դաշտի ուժը հավասարակշռի մագնիսական դաշտի կողմից արտադրված ուժը: Երբ երկու ուժերն էլ հավասարակշռում են միմյանց, հոսանքը չի փոխվում, և հաշվարկվել է Hall-ի լարումը, որը հայտնաբերվում է այս կետում և այս մագնիսական հոսքի խտությունից (B):                       
  • Եթե ​​ելքային լարումը գծայինորեն կախված է մագնիսական հոսքի խտությունից, ապա մենք այն անվանում ենք գծային Hall Effect սենսորներ, իսկ եթե կա ելքային լարման կտրուկ նվազում տարբեր մագնիսական հոսքի խտության դեպքում, ապա այն կոչվում է շեմային Hall Effect ցուցիչ։
  • Մենք լսել ենք ինդուկտիվ սենսորների մասին, որոնք արձագանքում են փոփոխվող մագնիսական դաշտին, քանի որ այն հոսանք է հրահրում մետաղալարերի կծիկում և, հետևաբար, դրա ելքում առաջացնում է լարում: Հետևաբար ինդուկտիվ սենսորները կարող են հայտնաբերել միայն ստատիկ (չփոփոխվող) մագնիսական դաշտերը, մինչդեռ Hall Effect սենսորները կարող են հայտնաբերել ինչպես փոփոխվող, այնպես էլ չփոփոխվող մագնիսական դաշտերը:
  • Hall Effect սենսորը կարող է տեղեկատվություն տալ մագնիսական բևեռի տեսակի մասին, որն օգտագործվում է լարման առաջացման համար, ինչպես նաև արտաքին մագնիսական հոսքի խտության (B) մեծության մասին: Օգտագործելով մի խումբ սենսորներ, մենք կարող ենք գտնել օգտագործված արտաքին մագնիսի հարաբերական դիրքը:
  • Hall Effect սենսորի ելքային լարումը սովորաբար բավականին փոքր է, ինչպես մի քանի միկրովոլտ, նույնիսկ երբ սենսորի վրա կիրառվում է ուժեղ արտաքին մագնիսական դաշտ: Հետևաբար, առևտրային առումով մատչելի Hall Effect սենսորները կառուցված են ներկառուցված DC ուժեղացուցիչով և լարման կարգավորիչներով՝ բարելավելու սենսորի զգայունությունը և ելքային լարման մեծությունը:

Դահլիճի էֆեկտի փորձ

Փակ հանգույց Hall էֆեկտի ընթացիկ սենսոր
Պատկեր Վարկային: DracheschreckՓակ հանգույց սրահի էֆեկտի ընթացիկ սենսորCC BY-SA 3.0

Անալոգային և թվային Hall Effect Sensor

Hall Effect Sensor-ի ելքը կարող է լինել գծային (անալոգային) կամ թվային: Գծային Hall Effect սենսորի ելքը ուղիղ համեմատական ​​է արտաքին մագնիսական դաշտին, այսինքն՝ սենսորով անցնող մագնիսական հոսքի խտությունը, և ելքը վերցված է դիֆերենցիալ OP-AMP-ի ելքից: Hall Effect Linear (անալոգային) սենսորներն ունեն շարունակական լարման ելք, որը փոխվում է արտաքին մագնիսական դաշտի ուժգնության փոփոխության համաձայն:

Դահլիճի էֆեկտների ցուցիչի բանաձևը.

Գծային Hall Effect սենսորի ելքը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

Որտեղ,

  • VH դահլիճի լարումն է
  • RH Hall Effect գործակիցն է
  • I-ը սենսորով հոսող հոսանքն է (կիսահաղորդչային սալաքար)
  • t-ը սենսորի հաստությունն է
  • B-ն արտաքին մագնիսական հոսքի խտությունն է

Hall Effect թվային սենսորի դեպքում ելքը վերցված է OPAMP-ի ելքից, որն իր հերթին միացված է ներկառուցված Schmitt ձգանին: հիստերեզ որը նվազեցնում է ելքային լարման տատանումները: Այս դեպքում, միայն այն դեպքում, երբ արտաքին դաշտի ուժգնությունը սարքի որոշակի արժեքից բարձր է, սարքը OFF վիճակից անցնում է ON վիճակի:

Դահլիճի էֆեկտի սենսորների տեսակը.

Կախված արտաքին մագնիսական բևեռի տեսակից, որն անհրաժեշտ է դրանց գործարկման համար, Hall Effect սենսորները երկու տեսակի են:

  1. երկբեւեռ
  2. Միաբևեռ

Մեկ մագնիս օգտագործող Hall Effect սենսորում ամենատարածված զգայական կազմաձևերից երկուսն են՝ Head-on Detection և Sideways Detection: Կողքի հայտնաբերման դեպքում պահանջվում է կողային շարժումով մագնիսը տեղափոխել Hall Effect տարրի երեսի դիմաց: Մինչ դեմքի հայտնաբերումը մագնիսը շարժվում է դեպի և հեռանում է սրահի տարրից տարրի հարթությանը ուղղահայաց ձևով:

Դահլիճի էֆեկտի սենսոր օգտագործվում է շարժիչի օդափոխիչի մեջ
Image Credit- ըФигÑ??Ñ??киԿցորդ՝ Hall Effect սենսորովCC BY 2.0

Hall Effect Sensors-ի կիրառությունները.

  • Դիրքի սենսոր. Միացման/անջատման ռեժիմում աշխատելիս, այսինքն՝ ունենալով թվային ելք, հայտնաբերելով մագնիսականության առաջացումը նյութեր Hall Effect սենսորների կարևոր արդյունաբերական կիրառություններից է:
  • DC տրանսֆորմատորներ. Hall Effect սենսորը օգտագործվում է DC մագնիսական հոսքը չափելու համար, և արդյունքում կարող է հաշվարկվել DC հոսանքը:
  • Ստեղնաշարի անջատիչ. Որոշ համակարգչային ստեղնաշարերի համար օգտագործվում են Hall Effect անջատիչներ: Բայց իր համեմատաբար բարձր գնի պատճառով այն սահմանափակված է օդատիեզերական և ռազմական ոլորտում՝ իրենց բարձր հուսալիության համար:
  • Վառելիքի մակարդակի ցուցիչ. Hall Effect սենսորը զգում է լողացող տարրի դիրքը՝ օգտագործելով դիրքի ցուցիչ և օգտագործվում է որպես ավտոմեքենայի վառելիքի մակարդակի ցուցիչ:
  • Էլեկտրական վազքուղի. Դահլիճի սենսորներն այստեղ օգտագործվում են արագության տվիչների, ինչպես նաև ցանկացած պատահական ընկնելու պատճառով վթարային կանգառի համար: Վազքուղու մեջ օգտագործողի գոտկատեղն ամրացված է ձգվող լարին, որն իր հերթին ամրացված է մագնիսի վրա: Եթե ​​օգտատերը պատահաբար ընկնում է, մագնիսն անջատվում է, և էլեկտրամատակարարման ընդհատում է տեղի ունենում, որը կանգնեցնում է մեքենան:

Էլեկտրոնիկայի հետ կապված լրացուցիչ հոդվածի համար Սեղմեք այստեղ