Primjene Hallovih senzora

Godine 1879., dok je radio na svojoj doktorskoj disertaciji na Sveučilištu Johns Hopkins, američki fizičar Edwin Herbert Hall izveo je eksperiment sa zlatnom pločom. Propustio je struju kroz ploču tako što je samu ploču stavio na staklo, a osim toga je ploča bila podvrgnuta djelovanju magnetskog polja usmjerenog okomito na njezinu ravninu i, prema tome, okomito na struju.

Iskreno radi, treba napomenuti da se u to vrijeme Hall bavio rješavanjem pitanja ovisi li otpor zavojnice kroz koju teče struja o prisutnosti pored nje trajni magnet, a unutar ovog rada znanstvenici su proveli tisuće eksperimenata. Kao rezultat pokusa sa zlatnom pločom, utvrđena je određena razlika potencijala na bočnim rubovima ploče.

Taj se napon naziva Hallovim naponom... Proces se može grubo opisati na sljedeći način: Lorentzova sila uzrokuje nakupljanje negativnog naboja u blizini jednog ruba ploče, a pozitivnog u blizini suprotnog ruba.Omjer rezultirajućeg Hallovog napona i vrijednosti uzdužne struje je karakteristika materijala od kojeg je određeni Hallov element izrađen, a ta se vrijednost naziva «Hallov otpor».

Hallov efekt služi kao prilično točna metoda za određivanje vrste nositelja naboja (šupljina ili elektron) u poluvodiču ili metalu.

Na temelju Hallovog efekta danas proizvode Hallove senzore, uređaje za mjerenje jakosti magnetskog polja i određivanje jakosti struje u žici. Za razliku od strujnih transformatora, Hallovi senzori omogućuju mjerenje istosmjerne struje. Stoga su područja primjene Hallovog senzora općenito prilično opsežna.

Budući da je Hallov napon mali, logično je da su spojene stezaljke Hallovog napona operacijsko pojačalo… Za spajanje na digitalne čvorove, krug se nadopunjuje Schmittovim okidačem i dobiva se uređaj praga koji se aktivira pri zadanoj razini jakosti magnetskog polja. Takvi sklopovi nazivaju se Hallovi prekidači.

Često se Hallov senzor koristi u kombinaciji s permanentnim magnetom i aktivira se kada se permanentni magnet približi senzoru unutar određene unaprijed određene udaljenosti.

Hallovi senzori su prilično česti u elektromotorima bez četkica ili ventilskim elektromotorima (servo motorima), gdje su senzori instalirani izravno na stator motora i djeluju kao senzor položaja rotora (RPR) koji daje povratnu informaciju o položaju rotora, slično kolektoru u kolektoru DC motor.

Učvršćivanjem trajnog magneta na osovini dobivamo jednostavan brojač okretaja, a ponekad i zaštitni učinak samog feromagnetskog dijela na magnetski tok trajni magnet… Magnetski tok iz kojeg se obično pokreću Hallovi senzori je 100-200 Gaussa.

Proizvedeni u modernoj elektroničkoj industriji, trožilni Hallovi senzori u svom pakiranju imaju n-p-n tranzistor s otvorenim kolektorom. Često struja kroz tranzistor takvog senzora ne bi trebala prelaziti 20 mA, stoga je za spajanje snažnog opterećenja potrebno instalirati strujno pojačalo.

Magnetsko polje vodiča sa strujom obično nije dovoljno jako da pokrene Hallov senzor, budući da je osjetljivost takvih senzora 1-5 mV / G, pa se za mjerenje slabih struja namotava vodič sa strujom. toroidalna jezgra s razmakom i Hallovim senzorom već je ugrađena u razmak ... Dakle, s razmakom od 1,5 mm, magnetska indukcija će sada biti 6 Gs / A.

Za mjerenje struja iznad 25 A, strujni vodič prolazi izravno kroz toroidalnu jezgru. Materijal jezgre može biti alcifer ili ferit ako se mjeri struja visoke frekvencije.

Neki ionski mlazni motori rade na temelju Hallovog efekta i rade vrlo učinkovito.

Hallov efekt osnova je elektroničkih kompasa u modernim pametnim telefonima.