Hallsensorapplikationer

1879, medan han arbetade på sin doktorsavhandling vid Johns Hopkins University, genomförde den amerikanske fysikern Edwin Herbert Hall ett experiment med en guldplåt. Han ledde en ström genom plattan genom att placera själva plattan på glaset och dessutom utsattes plattan för verkan av ett magnetfält riktat vinkelrätt mot dess plan och följaktligen vinkelrätt mot strömmen.

I rättvisans namn bör det noteras att Hall vid denna tidpunkt var engagerad i att lösa frågan om motståndet hos spolen genom vilken strömmen flyter beror på närvaron bredvid den permanentmagnet, och inom detta arbete har forskare genomfört tusentals experiment. Som ett resultat av guldplåtsexperimentet fann man en viss potentialskillnad vid plåtens sidokanter.

Denna spänning kallas Hall-spänningen... Processen kan grovt beskrivas enligt följande: Lorentzkraften gör att en negativ laddning ackumuleras nära en kant av plattan, och en positiv nära den motsatta kanten.Förhållandet mellan den resulterande Hall-spänningen och värdet på den längsgående strömmen är en egenskap hos materialet från vilket ett visst Hall-element är tillverkat, och detta värde kallas "Hallresistans".

Hall-effekten fungerar som en ganska exakt metod för att bestämma typen av laddningsbärare (hål eller elektron) i en halvledare eller metall.

Baserat på Hall-effekten producerar de nu Hall-sensorer, enheter för att mäta styrkan hos ett magnetfält och bestämma styrkan på en ström i en tråd. Till skillnad från strömtransformatorer gör Hall-sensorer det möjligt att även mäta likström. Således är användningsområdena för Hall-effektsensorn i allmänhet ganska omfattande.

Eftersom Hall-spänningen är liten är det bara logiskt att Hall-spänningsterminalerna är anslutna operationsförstärkare… För att ansluta till digitala noder, kompletteras kretsen med en Schmitt-trigger och en tröskelanordning erhålls, som triggas vid en given nivå av magnetfältstyrka. Sådana kretsar kallas Hall-switchar.

Ofta används en Hall-sensor tillsammans med en permanentmagnet och utlöses när permanentmagneten närmar sig sensorn inom ett visst förutbestämt avstånd.

Hallsensorer är ganska vanliga i borstlösa eller ventilelektriska motorer (servomotorer), där sensorerna är installerade direkt på motorstatorn och fungerar som en rotorpositionssensor (RPR) som ger feedback på rotorns position, liknande en kollektor i kollektorn Likströmsmotor.

Genom att fästa en permanentmagnet på axeln får vi en enkel varvräknare, och ibland den skärmande effekten av själva den ferromagnetiska delen på det magnetiska flödet av permanentmagnet… Det magnetiska flödet från vilket Hall-sensorer vanligtvis triggas är 100-200 Gauss.

Tillverkade av den moderna elektronikindustrin, tretrådiga Hall-sensorer har en öppen kollektor n-p-n transistor i sin förpackning. Ofta bör strömmen genom transistorn på en sådan sensor inte överstiga 20 mA, därför är det nödvändigt att installera en strömförstärkare för att ansluta en kraftfull belastning.

Magnetfältet hos en strömförande ledare är vanligtvis inte tillräckligt starkt för att utlösa en Hall-sensor, eftersom känsligheten hos sådana sensorer är 1-5 mV/G, och därför, för att mäta svaga strömmar, lindas en strömförande ledare på en toroidformad kärna med gap och en Hall-sensor är redan installerad i gapet ... Så med ett gap på 1,5 mm blir den magnetiska induktionen nu 6 Gs / A.

För mätning av strömmar över 25 A går strömledaren direkt genom den toroidformade kärnan. Kärnmaterialet kan vara alcifer eller ferrit om det mäts högfrekvent ström.

Vissa jonjetmotorer arbetar utifrån Hall-effekten och fungerar mycket effektivt.

Hall-effekten är grunden för elektroniska kompasser i moderna smartphones.