Приложения за сензори на Хол

През 1879 г., докато работи върху докторската си дисертация в Университета Джон Хопкинс, американският физик Едуин Хърбърт Хол провежда експеримент със златна плоча. Той премина през ток през плочата, като постави самата плоча върху стъклото и освен това плочата беше подложена на действието на магнитно поле, насочено перпендикулярно на неговата равнина и съответно перпендикулярно на тока.

Честно казано, трябва да се отбележи, че в този момент Хол беше ангажиран с решаването на въпроса дали съпротивлението на бобината, през която протича токът, зависи от присъствието до нея постоянен магнит, и в рамките на тази работа учените са провели хиляди експерименти. В резултат на експеримента със златна плоча е установена известна потенциална разлика в страничните ръбове на плочата.

Това напрежение се нарича Хол напрежение… Процесът може да бъде грубо описан по следния начин: силата на Лоренц води до натрупване на отрицателен заряд близо до единия ръб на плочата, а положителен — близо до противоположния ръб. Съотношението на възникващото напрежение на Хол към стойността на надлъжния ток е характеристика на материала, от който е направен определен елемент на Хол, и тази стойност се нарича «съпротивление на Хол».

Ефект на Хол служи като доста точен метод за определяне на типа носители на заряд (дупка или електрон) в полупроводник или метал.

Въз основа на ефекта на Хол, сега те произвеждат Сензори на Хол, устройства за измерване на силата на магнитното поле и определяне на силата на тока в проводника. За разлика от токовите трансформатори, сензорите на Хол правят възможно измерването и на постоянен ток. По този начин областите на приложение на сензора за ефекта на Хол като цяло са доста обширни.

Тъй като напрежението на Хол е малко, съвсем логично е клемите за напрежение на Хол да са свързани операционен усилвател… За да се свърже с цифрови възли, веригата се допълва със спусък на Шмит и се получава прагово устройство, което се задейства при дадено ниво на силата на магнитното поле. Такива вериги се наричат ​​превключватели на Хол.

Често сензор на Хол се използва заедно с постоянен магнит и се задейства, когато постоянният магнит се приближи до сензора на определено предварително определено разстояние.

Датчиците на Хол са доста широко разпространени в безчеткови или вентилни електродвигатели (сервомотори), където сензорите са инсталирани директно върху статора на двигателя и действат като сензор за положение на ротора (RPR), който осигурява обратна връзка за положението на ротора, подобно на колектор в колектор DC двигател.

Като фиксираме постоянен магнит върху вала, получаваме прост брояч на оборотите, а понякога и екраниращия ефект на самата феромагнитна част върху магнитния поток от постоянен магнит… Магнитният поток, от който сензорите на Хол обикновено се задействат, е 100-200 Gauss.

Произведени от съвременната електронна индустрия, трипроводни сензори на Хол имат в своя пакет транзистор n-p-n с отворен колектор. Често токът през транзистора на такъв сензор не трябва да надвишава 20 mA, следователно, за да се свърже мощен товар, е необходимо да се инсталира усилвател на ток.

Магнитното поле на проводник с ток обикновено не е достатъчно силно, за да задейства сензор на Хол, тъй като чувствителността на такива сензори е 1-5 mV / G и следователно за измерване на слабите токове проводник с ток се навива на тороидално ядро ​​с пролука и сензор на Хол вече е инсталиран в пролуката … Така че с пролука от 1,5 mm, магнитната индукция вече ще бъде 6 Gs / A.

За измерване на токове над 25 A, проводникът на тока преминава директно през тороидалната сърцевина. Материалът на сърцевината може да бъде алсифер или ферит, ако се измерва високочестотен ток.

Някои йонно -реактивни двигатели работят на базата на ефекта на Хол и работят много ефективно.

Ефектът на Хол е основата за електронни компаси в съвременните смартфони.