Какво е сензор на Хол и къде се използва?

Магнитните сензори на Хол са широко разпространени в съвременните условия и се използват не само в специализирани продукти, но и в обикновени домакински уреди. Повечето потребители дори не подозират какви чувствителни елементи работят например в телефона си и че могат да бъдат инсталирани не само в електронно оборудване, но и в превозни средства (в автомобил или мотоциклет). В тази статия ще разгледаме устройството, принципа на работа и целта на сензора на Хол.

Принцип на работа и видове

Използването на сензори в различни устройства (в частност на таблета) се обяснява с тяхната способност да реагират на промените в полето и да се изключат, когато магнитният капак на кутията е затворен. Поради това свойство те се инсталират в перални машини, което ви позволява да контролирате скоростта на въртене на барабана. Най-просто казано - тук сензорът на Хол се използва като тахометър.

Холов датчик

Исторически произход

За да разберете принципа на работа на този елемент, ще ви трябва малък екскурзия в историята. През 1879 г. американският физик Хол откри интересно явление, свързано с поведението на проводник с ток в магнитно поле. Тестът показа, че ако през медна плоча, поставена между магнитите, се предава ток, тогава на страничните му повърхности се появява потенциална разлика. Възниква логичен въпрос: как да проверите това напрежение у дома?

Измерване на напрежението в зала

Оказа се, че на практика може да бъде измерете с мултицет или всяко друго устройство, което има съответните граници. Същото може да се направи с всеки подходящ тестер или подобен инструмент.

Връзката на измервателния уред потвърждава, че подвижните електрони се отклоняват встрани под въздействието на магнитното поле (перпендикулярно на посоката на тяхното движение).

Важно! Големината на това отклонение или потенциалната разлика е пропорционална на "силата" на магнитите и тока през плочата.

Въз основа на това Хол заключава, че такъв проводник е добро средство за измерване на магнитното поле. Работата на специален чувствителен елемент, наречен сензор Хол, се основава на този ефект. След като разбрах как работи във всяко конкретно устройство, можете да сте сигурни в окончателното усвояване на неговия принцип на работа.

класификация

Важно е да се разбере какви са сензорите на Хол и по какъв принцип обикновено се класифицират. Според характеристиките на работата и защо тя е необходима или по предназначение, сензорът на Хол може да има различни дизайни. Една от разновидностите са аналогови устройства, които произвеждат непрекъснат сигнал на изхода.

За разлика от това, цифров елемент има само две дискретни състояния („нула“ и „единица“). Този тип устройства могат да бъдат еднополярни или да имат биполярен тип.Първият от тях работи, когато се открие поле с всякаква полярност и се изключи, когато изчезне. Тоест, еднополюсен цифров сензор реагира само на отсъствието или наличието на магнитно напрежение. Разгледаните характеристики на всеки от подвида също помагат да се разбере какво е - сензор на Хол.

Униполярните сензори преминават към „единицата“ само когато полето достигне праговото ниво и не е в състояние да определи присъствието му при слабо напрежение. Посоченото свойство е значителен минус на такива устройства, което значително ограничава обхвата на тяхното приложение. Биполярният сензор се задейства, като се вземе предвид полярността на магнитното поле, едното го включва, а другото го изключва.

Конвенционалното графично обозначение на устройства от този клас е показано на снимката по-долу:

UGO сензор за зала

Примери за устройство и употреба

Най-простата система със сензор на Хол включва следните елементи:

  1. Постоянен магнит (неговата функция е да създава магнитно поле).
  2. Подвижен ротор с остриета или зъби.
  3. Специален прът, изработен от магнитен материал (магнитна сърцевина).
  4. Пластмасов калъф.

В допълнение, техническата характеристика на сензора предвижда използването на микросхеми, участващи в процеса на измерване.

Възможно е да разберете принципа на работа на това устройство, ако се запознаете с подробната схема на включването на сензора Хол в зоната на измерване. Схемата за свързване и същността на сензора могат да бъдат представени, както следва:

  • В пролуката, образувана от половините на магнитната верига, металните роторни лопатки се движат.
  • Когато се въртят, възниква периодично маневриране на магнитния поток.
  • Интегрираната микросхема осигурява определяне на нулев индукционен индекс (в тези моменти напрежението на неговия изход е максимално).
  • Честотата на такива изблици, изчислена от един и същ чип, се използва за преценка на скоростта на въртене на контролиран обект (например вал на двигателя в мотоциклет).

За да протича нормално този процес, когато сензорът е включен в измервателната верига, трябва да се вземе предвид щифтът на тази проба (може да е различен).

Пример за връзка

Обобщавайки разглежданата схема, трябва да се приеме, че сензорите от този клас са способни да измерват скоростта на въртене на коляновия вал на всяко подвижно превозно средство. Универсалността на сензора, която не изключва възможността да го инсталирате в скутер, например, ви позволява да използвате сензора Хол не само в сложни технически устройства, но и в обикновени домакински уреди.

Приложение в системата за запалване и перални машини

Когато използвате сензора Хол в системата за запалване на автомобила, може да се използва за фиксиране на момента на отваряне на разпределителя. В този случай той работи като аналогов преобразувател, който определя моментите на прекъсване на вграденото захранване. Използването му в работните модули на пералнята се основава на същия принцип, който позволява да се определи увеличаването на теглото на прането чрез скоростта на въртене на барабана.

Пример за диаграмата за свързване на системата за запалване

Датчиците на Хола са инсталирани в някои образци на измервателна техника. Най-често те са оборудвани с безконтактни скоби, използвани за измерване на ток в проводниците. Вграденото устройство реагира на промените в електромагнитното поле, генерирано около захранващия кабел. В допълнение, той е подходящ за газовата дръжка на електрически мотор, което ви позволява да контролирате ъгъла на въртене.

В домашни условия

В компютърните клавиатури тези устройства осигуряват безконтактен начин за получаване на информация. Сензорът, който е част от охладителя на домакинския компютър, е в състояние да контролира полярността на намотките на ротора, тоест да променя посоката на неговото въртене.

Пример за компютърен охладител е сензор на Хол, инсталиран в долната частПример за използване на сензор от охладител в система за запалване на двигател с мотопед тип D-4

По-специално, когато използвате такъв елемент в смартфон, той осигурява изключване на устройството, когато го поставите в калъф с „магнитна“ закопчалка.

DX в смартфона позволява смяна на скрийнсейвъра при затваряне на капака, ако носите обикновен магнит - телефонът ще „мисли“

Като се има предвид приложението на сензорите на Хол с прости думи, можем да кажем, че използването му в техническата област е практически неограничено.В електронния конструктор на Arduino, например, има комплект с такъв сензор, който позволява на практика да илюстрира ефекта на Хол.

Модул на сензора на Хол A3144 за Arduino

Това не е единственият пример за използването му за образователни цели, като помага на начинаещите потребители да разберат как да свържат и използват сензори на полевата структура.

В заключение отбелязваме, че недостатъците на сензорите на Хол включват тяхната чувствителност към електромагнитни смущения, което често се случва в операционните вериги. Освен това използването на сложни електронни модули в дизайна на устройството до известна степен се отразява на неговата надеждност, леко го намалява. Тези недостатъци на сензора не се считат за неговите дефекти, а просто се вземат предвид при работа с оборудването.

Сега знаете какво е датчик на Хол, как работи и защо имате нужда от него. Надяваме се, че предоставената информация е била полезна и интересна!

Свързани материали:

(2 гласа)
Зареждането ...

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *