Какво представлява сензорът Хол: принцип действие, конструкция и методи за изпитване

Сензорите преобразуватели една физическа величина в друга (обикновено електрическа) и се използват широко в домакинските и промишлените уреди. Без тях е много трудно, ако не и невъзможно, се измерват, цифровизират и обработватраметри процеса,топримерлягане и дебит (наз или течност), температураналягане, ниво, силагнитното или електрическото поле и др. Един отй-разпространените сензори е сензорът Хол - той се използвакто в домашни приложения (като се започне от смартфони илиптопи),ка и вй-сложните промишлени приложения.

Ефектът Хол - принцип действие

Ефектът е открит през 1879 г. от американския физик Едуин Хол и еречен негово име. Същността явлението се състои в това, че ако вземете метална плоча и прокарате през нея електрически ток (в посока AB фигурата), а след това въздействате върху плочата сгнитно поле,то това, създадено от постояненгнит, ще възникне потенциалназлика в посока, перпендикулярна протичането тока (CD фигурата).

Този ефект се дължи силата Лоренц, която действа върху движещите се заряди и ги премества в посока, перпендикулярна посоката движение. Това води до потенциалназлика в краищата плочата, която може се измерва или се използва за задействане изпълнителни механизми (чрез усилване).зизлика зависи от:

• силата протичащия ток;
• силатагнитното поле;
• концентрацията свободни носители заряд в проводника.

Феноменът еречен името откривателя си - ефектът Хол.

Видове и конструкция сензорите Хол

Този ефект, открит през миналия век, емерил практическо приложение. Той е в основата сензорите загнитно поле. Тяхното предимство е, че нямат движещи се или триещи се елементи (зазлика от рид-спирачите),ка чедеждността им е много по-висока. Според техния принцип чувствителност индустриални сензори Сензорите Хол сезделят:

• еднополюсен (реагирамо едингнитен полюс - северен или южен);
• биполярни (активират се отгнитно поле със същата полярност, деактивират се отгнитно поле с противоположна полярност);
• омниполярен - реагира всеки полюсгнит.

Потенциалнатазлика, създадена отгнитно поле, действащо върху движещи се заряди, е в единици, вй-добрия случай в десетки микроволта. Това не е достатъчно за практическите приложения,зликата в потенциалите трябва бъде усилена. Тези усилватели се вграждат директно в корпуса сензора, а устройствата сезделят два класа според вида усилвателя.

1. Аналог.прежението изхода сензора е пропорционалногнитното поле (зависи от силатагнита изстоянието до него). Тезирани операционни усилватели и могат се използват за измерванегнитни полета.
2. Дигитални. След усилвателя компаратор или тригер Шмит. Изходнотопрежение скача от нула до високо ниво (обикновено до нивото захранващотопрежение), когатогнитната индукция достигне определен праг. Тези сензори се използват за изгражданегнитни релета или импулсни генератори. Усиленият сигнал от пластината се подава към праговото устройство. Когато се достигне зададеното ниво, сензорът се задейства. Нивото реакция може се регулира чрез промяназстоянието от сензора до източникагнитно поле.

Приложения сензора Хол

Най-разпространеното приложение сензорите Хол в дома е в безконтактните системи за запалване превозни средства. Предимството им е, че нямат механични контактни групи. Това означава, че няма износване, изгаряне контактите и риск от механична повреда.

Разпределителната система се състои от плоча с издатъци, задвижвана от коляновиял двигателя, постояненгнит имия сензор Хол. Докато плочата се върти, проекциите попадат в пространството между сензора игнита в точно определен момент, определен от позицията коляновиял,то променятгнитното поле. Сензорът генерира импулси, синхронизирани с въртенето коляновиял, които регулиратпрежението, подавано към високоволтоватамотка в необходимите моменти. Сензорите загнитно поле в автомобила се използват и за определяне положението коляновиял.

Друга употребагнитночувствителни сензори е определянето позицията роторите електродвигателите. Релейният елемент е прикрепен към статора двигателя и се задейства при преминаване полюс. Този принцип може се използва за построяване брояч скоростта или скоростомер.

Устройствата,зирани ефекта Хол, се използват вптопи или мобилни устройства -то индикатор за затвореното положениепака. Когато сензорът се задейства, компютърът преминава в режим заспиване или се изключва. В смартфоните една от функциите сензора, който реагирагнитното поле Земята, е организиработата електронния компас.

Аналоговите сензори Хол се използват в измервателни уреди, където е необходимо се оценигнитното поле. Те незаменими за безконтактни измервания протичането ток в проводник.кто знаете, когато през един проводник протича ток, около него се създавагнитно поле. Силата му зависи от силата тока. Ако токът е променлив, полето може се измерва с други средства (напр. с токов трансформатор), но при постоянния ток е необходим сензор Хол. Това е принципът, койтоботят клемите за постоянен ток.

Най-екзотичното приложение ефекта Хол е конструирането йонникетни двигатели,зирани неговия принцип.

Как тествате сензор Хол

За тествате сензора, можете сглобите проста схема, която освенмия сензор изисква

• Захранване с подходящопрежение;
• резистор съпротивление от около 1 kΩ;
• LED;
• магнит.

Ако незполагате със светодиод, вместо него може използвате мултиметър (и резистор за ограничаване тока). мултиметър (цифров или многофункционален измервателен уред) в режим измерванепрежение.

Няма особени изисквания към захранването - токовете във веригата досталки.прежението му трябва е вмките захранващотопрежение изпитвания сензор. Свържете светодиода с анода му към плюсовата страна източникапрежение, а стода му към изхода тестваното устройство, тъйто сензорът обикновено еправен с отворен колектор (но е добре проверите в информационния лист).

Процедурата за изпитване зависи от типа изпитваното устройство.

1. За се тества униполярен цифров сензор, пред сензора трябва се поставигнит с един полюс. Светодиодът трябва светне (стрелката волтметъра трябва се отклони или показанията цифровия тестер трябва се променят скокообразно). Веригата трябва се върне в първоначалното си положение, когатогнитът се отдалечи значителнозстояние. Ако сензорът неботи, завъртетегнита в обратна посока и повторете процедурата. Ако светодиодът мига, сензорътботи. Ако няма успех при нито едно от положениятагнита, устройството е неподходящо за употреба.
2. Двуполюсният цифров сензор се тества по подобен метод,мо че светодиодът светва при едно положениегнита и не угасва, когато източникътгнитно поле се отстрани. Веригата не трябва реагира по-нататъшнинипулации със същия полюс. Ако обърнетегнита и го доближите до сензора с противоположна полярност, светодиодът трябва изгасне. Това показва, че тестваното устройство функционира правилно. Ако веригата неботи, значи сензорът е повреден.
3. Омниполярният цифров сензор Хол се тества по същиячинто униполярния сензор, ногниточувствителното устройство трябва се задейства при всяко положениегнита.

Аналоговите сензори се изпитват по същата методологиято цифровите сензори, но изходнотопрежение не трябва се променя внезапно, а плавно с увеличаванегнитната сила (например приближаване постояненгнит или увеличаване тока вмотката електромагнита).

От практическа гледна точка интересен е въпросътк се провери сензорът Хол, инсталиран в безконтактната система за запалване автомобил. Зази цел извадете конектора от сензора и сглобете посочената схема директно върху щифтовете.

И тук светодиодът може бъде заменен с мултиметър. При ръчно завъртане коляновиял автомобила можетеблюдавате периодични мигания светодиода или промени в изходнотопрежение от нула до приблизително нивото бордовотопрежение автомобила. Алтернативенчин за проверка вража е замените временно устройството с известен добър резервен сензор.

Сензорът Хол емерил широко приложение в битови и промишлени приложения. Не е трудно го проверите, акозбиратекботи.

Свързани статии: