Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Magnetické Hall senzory jsou široce distribuovány v moderních podmínkách a jsou používány nejen ve specializovaných výrobcích, ale i v běžných domácích spotřebičích. Většina uživatelů nemá ani podezření, jaké citlivé prvky pro ně v telefonu fungují, a že mohou být instalovány nejen v elektronických zařízeních, ale i ve vozidlech (v autě nebo motocyklu). V tomto článku se budeme zabývat zařízením, principem činnosti a účelem Hallova senzoru.Princip činnosti a typy
Použití senzorů v různých zařízeních (zejména v tabletu) je vysvětleno jejich schopností reagovat na změny v poli a vypnout, když je magnetický kryt krytu uzavřen. Díky této vlastnosti jsou instalovány v pračkách, což vám umožňuje kontrolovat rychlost otáčení bubnu. V jednoduchém jazyce - Hallův senzor se používá jako tachometr.
Historické pozadí
K pochopení principu tohoto prvku budete potřebovat malou historii. V roce 1879 objevil americký fyzik Hall zajímavý jev související s chováním vodiče s proudem v magnetickém poli. Zkouška ukázala, že pokud proud prošel měděnou deskou umístěnou mezi magnety, pak se na jeho bočních stranách objevil potenciální rozdíl. Vyvstává přirozená otázka: jak zkontrolovat toto napětí doma?
Ukázalo se, že v praxi to může být měřeno pomocí multimetru nebo jiného zařízení s příslušnými limity. Totéž lze provést s jakýmkoliv vhodným testerem nebo podobným zařízením.
Připojení elektroměru potvrzuje, že pohybující se elektrony pod vlivem vychýlení magnetického pole na stranu (kolmo ke směru pohybu).
Je to důležité! Velikost této odchylky nebo rozdílu potenciálu je úměrná „síle“ magnetů a síle proudu procházejícího deskou.
Na tomto základě dospěl Hall k závěru, že takový vodič je dobrým nástrojem pro měření magnetického pole. Tento efekt je založen na práci speciálního snímacího prvku nazývaného Hallův senzor. Poté, co se vypořádáte se způsobem, jakým funguje v každém konkrétním zařízení, si můžete být jisti, že konečná asimilace jeho principu činnosti.
Klasifikace
Je důležité pochopit, co jsou Hallovy senzory a jakým principem jsou obvykle klasifikovány. S ohledem na zvláštnosti díla a na to, k čemu slouží nebo pro jeho zamýšlený účel, může mít Hallův senzor různé verze. Jednou z odrůd jsou analogová zařízení, která produkují nepřetržitý signál na výstupu.
Digitální prvek má naproti tomu pouze dva diskrétní stavy („nula“ a „jeden“). Tento typ zařízení může být unipolární nebo bipolární. První z nich se spouští, když je detekováno pole jakékoliv polarity a je vypnuto, když zmizí. To znamená, že unipolární digitální senzor reaguje pouze na nepřítomnost nebo přítomnost magnetického napětí. Uvažované vlastnosti každého z poddruhů také pomáhají pochopit, co to je - Hallův senzor.
Unipolární senzory se přepnou do „jednotky“ pouze tehdy, když pole dosáhne prahové úrovně a nejsou schopny zjistit jeho přítomnost při nízkém napětí. Tato vlastnost je významným minusem těchto zařízení, což významně omezuje rozsah jejich použití. Bipolární senzor pracuje podle polarity magnetického pole, z nichž jeden zapíná a druhý ho vypíná.
Podmíněné grafické označení zařízení této třídy je uvedeno na obrázku níže:
Příklady zařízení a použití
Nejjednodušší systém s Hallovým senzorem obsahuje následující prvky:
- Trvalý magnet (jeho funkcí je vytvořit magnetické pole).
- Pohyblivý rotor s lopatkami nebo zuby.
- Speciální tyč z magnetického materiálu (magnetická).
- Plastové pouzdro.
Technické parametry snímače navíc umožňují použití čipů zapojených do procesu měření.
Princip činnosti tohoto zařízení je možné pochopit, pokud se seznámíte s podrobným schématem zapojení Hallova čidla v oblasti měření. Schéma zapojení a podstata snímače mohou být znázorněny následovně:
- V mezeře tvořené polovinami magnetického obvodu se pohybují kovové lopatky rotoru.
- Při otáčení dochází k periodickému posunu magnetického toku.
- Integrovaný mikroobvod umožňuje stanovení nulového indexu indukce (v těchto momentech je napětí na svém výstupu maximální).
- Frekvence takových nárazů, počítaná stejným čipem, se posuzuje na základě rychlosti otáčení řízeného objektu (například hřídele motoru na motocyklu).
Aby tento proces probíhal normálně, když je senzor zapnut v měřicím obvodu, musí být zohledněn pinout tohoto vzorku (může být odlišný).
Souhrnně uvažované schéma by mělo předpokládat, že snímače této třídy jsou schopny měřit rychlost otáčení klikového hřídele jakéhokoliv pohyblivého prostředku. Všestrannost snímače, která nevylučuje například možnost jeho instalace do skútru, umožňuje použití Hallova čidla nejen ve složitých technických zařízeních, ale i v běžných domácích spotřebičích.
Použití v zapalovacím systému a pračkách
Při použití Hallova čidla v zapalovacím systému vozu s jeho pomocí je možné nastavit okamžik otevření časovače. V tomto případě funguje jako analogový převodník, který určuje momenty přerušení palubního napájení. Tento princip je založen na jeho použití v pracovních modulech pračky, což umožňuje stanovit hmotnost prádla rychlostí otáčení bubnu.
V některých vzorcích měřicích přístrojů jsou instalovány také Hallovy senzory. Nejčastěji jsou vybaveny bezkontaktní svorkou, která se používá k měření proudu v vodičích. Zabudované zařízení reaguje na změny v elektromagnetickém poli generovaném kolem napájecího kabelu. Kromě toho je vhodný pro plynovou rukojeť elektrického kola, což umožňuje kontrolovat jeho úhel natočení.
V životních podmínkách
V počítačových klávesnicích tato zařízení poskytují bezkontaktní způsob odstranění informací. Senzor, který je součástí chladiče domácího PC, je schopen řídit polaritu rotorových vinutí, to znamená změnu směru jeho otáčení.
Při použití takového prvku zejména v smartphonu je zajištěno, že zařízení je vypnuto, když je umístěno v pouzdře s „magnetickou“ sponou.
Vzhledem k rozsahu Hallových senzorů jednoduchými slovy lze říci, že jeho použití v technické oblasti je prakticky neomezené. Například v elektronickém návrháři Arduino je sada s takovým senzorem, která v praxi umožňuje ilustrovat Hallův efekt.
Toto není jediný příklad jeho použití pro účely školení, pomáhá začínajícím uživatelům pochopit, jak se připojit a používat snímače struktury pole.
Závěrem konstatujeme, že nevýhody Hallových senzorů zahrnují jejich citlivost na elektromagnetické rušení, které se často vyskytuje v operačních obvodech. Kromě toho použití složitých elektronických modulů v konstrukci zařízení do určité míry ovlivňuje jeho spolehlivost, poněkud jej snižuje. Tyto minusy snímače se nepovažují za jeho závady, ale při práci se zařízením se jednoduše berou v úvahu.
Nyní víte, co je to Hall senzor, jak to funguje a proč ho potřebujete. Doufáme, že poskytnuté informace byly užitečné a zajímavé!
Materiály k tématu:
- Co je to tenzometr a jak to funguje
- Co jsou koncové spínače pro
- Jaký je rozdíl mezi střídavým proudem a stejnosměrným proudem?