Mis on saaliandur: tööpõhimõte, seade ja funktsionaalsuse testimise viisid

Andurid - ühe füüsikalise suuruse teise (tavaliselt elektrilise) andureid kasutatakse laialdaselt kodu- ja tööstusseadmetes. Ilma nendeta on väga raske, kui mitte võimatu mõõta, digiteerida ja töödelda selliseid tehnoloogilisi parameetreid nagu rõhk ja voolukiirus (gaas või vedelik), temperatuuritase, magnet- või elektriväljade tugevus jne. Üks levinumaid andureid on Halli andur - seda kasutatakse nii igapäevaelus (alates nutitelefonidest või sülearvutitest) kui ka kõige keerukamates tööstusseadmetes.

Halli efekt – tööpõhimõte

Selle efekti avastas 1879. aastal Ameerika füüsik Edwin Hall ja see on nime saanud tema järgi. Nähtuse olemus seisneb selles, et kui võtta metallplaat ja lasta sellest läbi elektrivool (joonisel AB suunas) ja seejärel toimida plaadile näiteks püsimagneti tekitatud magnetväljaga, siis voolu läbimisega risti olevas suunas (joonisel CD) tekib potentsiaalide erinevus.

See efekt tekib tänu Lorentzi jõule, mis mõjub liikuvatele laengutele ja nihutab neid liikumissuunaga risti. Selle tulemusena tekib plaadi servadesse potentsiaalide erinevus, mida saab mõõta või kasutada täiturmehhanismide käivitamiseks (eelvõimendusega). See erinevus sõltub:

• voolava voolu tugevusel;
• magnetvälja tugevus;
• vabade laengukandjate kontsentratsiooni kohta juhis.

Nähtus on nime saanud selle avastaja järgi – Halli efekt.

Halli andurite tüübid ja ehitus

Üle-eelmisel sajandil avastatud efekt on leidnud praktilise rakenduse. See on magnetväljaandurite ehitamise aluseks. Nende eeliseks on see, et neil puuduvad liikuvad ja hõõrduvad elemendid (erinevalt pilliroo lülititest), mistõttu on nende töökindlus palju suurem. Vastavalt tundlikkuse põhimõttele tööstuslikud andurid Saal jaguneb:

• unipolaarne (reageerige ainult ühele magnetpoolusele - põhja või lõuna poole);
• bipolaarne (lülituvad sisse ühe polaarsusega magnetväljaga kokkupuutel, vastupidise polaarsusega magnetväljaga kokkupuutel lülituvad välja);
• Omnipolaarne - reageerib magnetite mis tahes poolusele.

Magnetvälja tekitatud potentsiaalide erinevus liikuvatel laengutel on ühikud, parimal juhul kümned mikrovoldid. Praktilisteks rakendusteks sellest ei piisa, potentsiaalide erinevust tuleb võimendada. Need võimendid on ehitatud otse anduri korpusesse ning seadmed jagunevad vastavalt võimendi tüübile kahte klassi.

1. Analoog. Nendes on pinge anduri väljundis võrdeline magnetväljaga (sõltub magneti tugevusest ja kaugusest sellest). Need on ehitatud operatiivvõimendi baasil ja neid kasutatakse magnetväljade mõõtmiseks.
2. Digitaalne. Pärast võimendi paigaldamist võrdleja või Schmitti päästik. Väljundpinge, kui magnetiline induktsioon saavutab teatud läve, muutub nullist kõrgeks (tavaliselt toitepinge tasemele). Selliseid andureid kasutatakse magnetreleede või impulssgeneraatorite ehitamiseks. Plaadilt võimendatud signaal suunatakse läveseadmesse. Kui seatud tase on saavutatud, käivitub andur. Käivitustaset saab reguleerida, muutes anduri ja magnetvälja allika kaugust.

Halli andurite rakendused

Halli anduri levinuim kasutuskoht kodus on auto kontaktivabas süütesüsteemis. Nende eeliseks on mehaaniliste kontaktrühmade puudumine. See ei tähenda kulumist, kontaktide põlemist ega mehaanilise rikke ohtu.

Jaotussüsteem sisaldab eenditega plaati, mida pöörlevad mootori väntvõll, püsimagnetit ja Halli andurit ennast. Plaadi pöörlemisel sisenevad eendid rangelt määratletud hetkel, mille määrab väntvõlli asend, anduri ja magneti vahele, muutes magnetvälja parameetreid. Andur genereerib väntvõlli pöörlemisega sünkroniseeritud impulsse, mis reguleerivad vajalikel ajahetkedel kõrgepingepooli pingevarustust. Väntvõlli asendi tuvastamiseks kasutatakse ka sõidukis olevaid magnetvälja andureid.

Magnettundlike andurite teine ​​kasutusala on elektrimootori rootorite asukoha määramine. Releeelement on kinnitatud mootori staatori külge ja käivitub pooluse möödumisel. Seda põhimõtet saab kasutada pöörete loenduri või kiirusmõõturi ehitamiseks.

Halli efektil põhinevaid seadmeid kasutatakse sülearvutites või mobiilseadmetes – kaane suletud asendi indikaatorina. Kui andur käivitub, läheb arvuti magama või lülitub välja.Ja nutitelefonides on Maa magnetväljale reageeriva anduri üheks funktsiooniks elektroonilise kompassi töö korraldamine.

Analog Halli andureid kasutatakse mõõteriistades, kus on vaja hinnata magnetvälja taset. Need on asendamatud juhtme voolu kontaktivabaks mõõtmiseks. Nagu teate, tekib voolu läbimisel juhi ümber magnetväli. Selle intensiivsus sõltub voolutugevusest. Kui vool on vahelduv, saab välja mõõta muul viisil (nt voolutrafo), kuid alalisvooluga ei saa läbi ilma Halli andurita. See on põhimõte, mille alusel töötavad alalisvoolu klambrid.

Halli efekti kõige eksootilisem rakendus on selle põhimõttel ioonrakettmootorite ehitamine.

Kuidas testida Halli anduri nõuetekohast toimimist

Anduri testimiseks saate kokku panna lihtsa vooluringi, mille jaoks vajate lisaks andurile endale:

• õige pingega toiteallikas;
• takisti takistus umbes 1 kOhm;
• LED;
• magnet.

Kui LED-i pole, võite selle asemel kasutada multimeetrit (ja voolu piiravat takistit). multimeeter (digitaalne või osuti) pinge mõõtmise režiimis.

Toiteallikale pole erinõudeid - voolud on ahelas üsna väikesed. Selle pinge peab jääma testitud anduri toitepinge piiridesse. LED on ühendatud anoodiga pingeallika plussiga, katoodiga testitava seadme väljundisse, kuna andur on tavaliselt tehtud avatud kollektoriga (aga parem on andmelehelt kontrollida).

Katseprotseduur sõltub testitava seadme tüübist.

1. Unipolaarse digitaalsensori testimiseks tuleb anduri juurde tuua ühe poolusega magnet.LED peaks süttima (voltmeetri nool peaks kalduma kõrvale või digitaalse testeri näit peaks hüppeliselt muutuma). Kui magnet eemaldatakse märkimisväärsel kaugusel, peaks vooluahel naasma algsesse asendisse. Kui andur ei tööta, keerake magnetit teise poolusega ja korrake protseduuri. Kui LED vilgub, on andur hea. Kui magneti üheski asendis edu ei saavutata, on seade tööks sobimatu.
2. Bipolaarset digitaalset andurit testitakse sarnasel meetodil, ainult magneti ühes asendis süttib LED ja see ei kustu, kui magnetvälja allikas eemaldatakse. Ahel ei tohiks reageerida edasisele manipuleerimisele sama poolusega. Kui keerate magneti ümber ja viite selle andurile vastupidises polaarsuses, peaks LED-tuli kustuma. See näitab, et testitav seade töötab korralikult. Kui vooluahel ei tööta korralikult, on andur rikkis.
3. Omnipolaarset digitaalset Hall-andurit testitakse samamoodi nagu unipolaarset andurit, kuid magnetitundlik seade peaks rakenduma mis tahes magneti asendis.

Analoogandureid testitakse sama tehnikaga nagu digiandureid, kuid väljundpinge ei tohiks muutuda hüppeliselt, vaid sujuvalt magnetjõu kasvades (nt lähenedes püsimagnetile või voolu suurenedes elektromagneti mähises).

Praktilise poole pealt on huvitav, kuidas kontrollida auto kontaktivabasse süütesüsteemi paigaldatud Halli andurit. Selleks tuleb anduri küljest eemaldada pistik ja ülaltoodud vooluring otse tihvtide külge kokku panna.

Siin saab LED-i asendada ka multimeetriga. Auto väntvõlli käsitsi keerates saate jälgida LED-i vahelduvaid vilkumisi või väljundpinge muutusi nullist ligikaudu auto pardapingele.Alternatiivne võimalus garaažitingimustes kontrollimiseks on seade ajutiselt asendada teadaolevalt vigase varuanduriga.

Halli andur on leidnud laialdast kasutust kodu- ja tööstusrakendustes. Seda pole keeruline kontrollida, kui teil on arusaam selle toimimisest.

Seotud artiklid: