હોલ સેન્સર શું છે: ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત, ઉપકરણ અને કાર્યક્ષમતા ચકાસવાની રીતો

સેન્સર્સ - એક ભૌતિક જથ્થાના બીજામાં ટ્રાન્સડ્યુસર્સ (સામાન્ય રીતે, ઇલેક્ટ્રિકલ) ઘરગથ્થુ અને ઔદ્યોગિક ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેમના વિના દબાણ અને પ્રવાહ દર (ગેસ અથવા પ્રવાહી) જેવા તકનીકી પરિમાણોને માપવા, ડિજિટાઇઝ કરવા અને પ્રક્રિયા કરવા માટે જો અશક્ય ન હોય તો તે ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. તાપમાનસ્તર, ચુંબકીય અથવા વિદ્યુત ક્ષેત્રોની તાકાત, વગેરે. સૌથી વધુ વ્યાપક સેન્સર પૈકી એક હોલ સેન્સર છે - તેનો ઉપયોગ રોજિંદા જીવનમાં (સ્માર્ટફોન અથવા લેપટોપથી શરૂ કરીને) અને સૌથી જટિલ ઔદ્યોગિક સાધનો બંનેમાં થાય છે.

હોલ ઇફેક્ટ - ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત

અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી એડવિન હોલ દ્વારા 1879 માં અસરની શોધ કરવામાં આવી હતી અને તેનું નામ તેમના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે. ઘટનાનો સાર એ છે કે જો તમે ધાતુની પ્લેટ લો અને તેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરો (આકૃતિમાં AB દિશામાં), અને પછી પ્લેટ પર ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે કાર્ય કરો, ઉદાહરણ તરીકે, કાયમી ચુંબક દ્વારા બનાવવામાં આવેલ, પછી વિદ્યુતપ્રવાહની લંબ દિશામાં (આકૃતિમાં સીડી), સંભવિત તફાવત આવશે.

લોરેન્ટ્ઝ બળ ગતિશીલ ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે અને તેમને ગતિની દિશાની કાટખૂણે દિશામાં ખસેડવાને કારણે આ અસર ઊભી થાય છે. પરિણામે, પ્લેટની કિનારીઓ પર સંભવિત તફાવત ઊભો થાય છે, જેને માપી શકાય છે અથવા એક્ટ્યુએટર્સ (પ્રી-એમ્પ્લિફાયિંગ દ્વારા) નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ તફાવત આના પર નિર્ભર છે:

• પ્રવાહની તાકાત પર;
• ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત;
• કંડક્ટરમાં ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની સાંદ્રતા પર.

આ ઘટનાનું નામ તેના શોધક - હોલ ઇફેક્ટના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે.

હોલ સેન્સરના પ્રકારો અને બાંધકામ

છેલ્લી સદી પહેલા જે અસર જોવા મળી હતી તેને વ્યવહારુ ઉપયોગ મળ્યો છે. તે ચુંબકીય ક્ષેત્ર સેન્સર્સના નિર્માણ માટેનો આધાર છે. તેમનો ફાયદો એ છે કે તેમની પાસે કોઈ ફરતા અને ઘસતા તત્વો નથી (રીડ સ્વીચોથી વિપરીત), તેથી તેમની વિશ્વસનીયતા ઘણી વધારે છે. સંવેદનશીલતાના સિદ્ધાંત અનુસાર ઔદ્યોગિક સેન્સર્સ હોલ વિભાજિત થયેલ છે:

• યુનિપોલર (ફક્ત એક ચુંબકીય ધ્રુવ પર પ્રતિક્રિયા - ઉત્તર અથવા દક્ષિણ);
• દ્વિધ્રુવી (એક ધ્રુવીયતાના ચુંબકીય ક્ષેત્રના સંપર્કમાં આવવા પર તેઓ ચાલુ થાય છે, વિરોધી ધ્રુવીયતાના ચુંબકીય ક્ષેત્રના સંપર્કમાં આવવા પર તેઓ બંધ થઈ જાય છે);
• ઓમ્નિપોલર - ચુંબકના કોઈપણ ધ્રુવ પર પ્રતિક્રિયા આપે છે.

મૂવિંગ ચાર્જ પર ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા બનાવેલ સંભવિત તફાવત એ એકમો છે, શ્રેષ્ઠ દસ માઇક્રોવોલ્ટ્સ પર. વ્યવહારુ કાર્યક્રમો માટે, આ પૂરતું નથી, સંભવિત તફાવત એમ્પ્લીફાઇડ હોવો જોઈએ. આ એમ્પ્લીફાયર સીધા સેન્સર હાઉસિંગમાં બાંધવામાં આવે છે, અને ઉપકરણોને એમ્પ્લીફાયરના પ્રકાર અનુસાર બે વર્ગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

1. એનાલોગ. તેમાં, સેન્સર આઉટપુટ પરનો વોલ્ટેજ ચુંબકીય ક્ષેત્ર (ચુંબકની મજબૂતાઈ અને તેનાથી અંતર પર આધાર રાખે છે) માટે પ્રમાણસર છે. તેઓ ઓપરેશનલ એમ્પ્લીફાયરના આધારે બનાવવામાં આવ્યા છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોને માપવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
2. ડિજિટલ. એમ્પ્લીફાયર ઇન્સ્ટોલ થયા પછી તુલનાત્મક અથવા શ્મિટ ટ્રિગર. આઉટપુટ વોલ્ટેજ, જ્યારે ચુંબકીય ઇન્ડક્શન ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે શૂન્યથી ઉચ્ચ સ્તર (સામાન્ય રીતે સપ્લાય વોલ્ટેજ સ્તર સુધી) બદલાય છે. આવા સેન્સરનો ઉપયોગ મેગ્નેટિક રિલે અથવા પલ્સ જનરેટર બનાવવા માટે થાય છે. પ્લેટમાંથી એમ્પ્લીફાઇડ સિગ્નલ થ્રેશોલ્ડ ઉપકરણને આપવામાં આવે છે. જ્યારે સેટ લેવલ પર પહોંચી જાય છે, ત્યારે સેન્સર ટ્રિગર થાય છે. સેન્સરથી ચુંબકીય ક્ષેત્રના સ્ત્રોત સુધીનું અંતર બદલીને ટ્રિગરિંગ લેવલ એડજસ્ટ કરી શકાય છે.

હોલ સેન્સર એપ્લિકેશન્સ

ઘરમાં હોલ સેન્સરની સૌથી સામાન્ય એપ્લિકેશન કારની કોન્ટેક્ટલેસ ઇગ્નીશન સિસ્ટમ્સમાં છે. તેમનો ફાયદો યાંત્રિક સંપર્ક જૂથોની ગેરહાજરી છે. આનો અર્થ એ છે કે કોઈ વસ્ત્રો નહીં, સંપર્કો બર્નિંગ નહીં, યાંત્રિક ભંગાણનું જોખમ નહીં.

વિતરણ પ્રણાલીમાં પ્રોટ્રુઝનવાળી પ્લેટ હોય છે, જે એન્જિન ક્રેન્કશાફ્ટ, કાયમી ચુંબક અને હોલ સેન્સર દ્વારા પરિભ્રમણમાં ચલાવવામાં આવે છે. જેમ જેમ પ્લેટ ફરે છે તેમ, ક્રેન્કશાફ્ટની સ્થિતિ દ્વારા નિર્ધારિત કડક રીતે નિર્ધારિત ક્ષણે અંદાજો, ચુંબકીય ક્ષેત્રના પરિમાણોને બદલીને, સેન્સર અને ચુંબક વચ્ચેનું અંતર દાખલ કરે છે. સેન્સર પલ્સ જનરેટ કરે છે, ક્રેન્કશાફ્ટના પરિભ્રમણ સાથે સિંક્રનાઇઝ થાય છે, જે સમયની જરૂરી ક્ષણો પર ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કોઇલમાં વોલ્ટેજ સપ્લાયને નિયંત્રિત કરે છે. વાહનમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સેન્સરનો ઉપયોગ ક્રેન્કશાફ્ટની સ્થિતિને ઓળખવા માટે પણ થાય છે.

ચુંબકીય રીતે સંવેદનશીલ સેન્સરનો બીજો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક મોટર રોટરની સ્થિતિ નક્કી કરવાનો છે. રિલે તત્વ મોટર સ્ટેટર સાથે જોડાયેલ છે અને જ્યારે ધ્રુવ પસાર થાય છે ત્યારે તે ટ્રિગર થાય છે. આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ ક્રાંતિ કાઉન્ટર અથવા સ્પીડ મીટર બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

હોલ ઇફેક્ટ પર આધારિત ઉપકરણોનો ઉપયોગ લેપટોપ અથવા મોબાઇલ ઉપકરણોમાં થાય છે - ઢાંકણની બંધ સ્થિતિના સૂચક તરીકે. જ્યારે સેન્સર ટ્રિગર થાય છે, ત્યારે કમ્પ્યુટર ઊંઘમાં જાય છે અથવા બંધ થઈ જાય છે.અને સ્માર્ટફોન્સમાં, સેન્સરનું એક કાર્ય જે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર પર પ્રતિક્રિયા આપે છે તે ઇલેક્ટ્રોનિક હોકાયંત્રની કામગીરીને ગોઠવવાનું છે.

એનાલોગ હોલ સેન્સરનો ઉપયોગ માપવાના સાધનોમાં થાય છે જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના સ્તરનો અંદાજ કાઢવો જરૂરી હોય છે. તેઓ કંડક્ટરમાં વર્તમાનના બિન-સંપર્ક માપન માટે અનિવાર્ય છે. જેમ તમે જાણો છો, જ્યારે વાહકમાંથી પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊભું થાય છે. તેની તીવ્રતા વર્તમાન તાકાત પર આધાર રાખે છે. જો વર્તમાન વૈકલ્પિક હોય, તો ક્ષેત્રને અન્ય માધ્યમો દ્વારા માપી શકાય છે (દા.ત. વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર), પરંતુ ડાયરેક્ટ કરંટ સાથે તમે હોલ સેન્સર વિના કરી શકતા નથી. આ તે સિદ્ધાંત છે જેના પર ડીસી વર્તમાન ક્લેમ્પ્સ કામ કરે છે.

હોલ ઇફેક્ટનો સૌથી વિચિત્ર ઉપયોગ તેના સિદ્ધાંતના આધારે આયન રોકેટ એન્જિનોનું નિર્માણ છે.

યોગ્ય કામગીરી માટે હોલ સેન્સરનું પરીક્ષણ કેવી રીતે કરવું

સેન્સરને ચકાસવા માટે, તમે એક સરળ સર્કિટ એસેમ્બલ કરી શકો છો, જેના માટે, સેન્સર ઉપરાંત, તમારે આની જરૂર પડશે:

• યોગ્ય વોલ્ટેજ સાથે વીજ પુરવઠો;
• રેઝિસ્ટર લગભગ 1 kOhm નો પ્રતિકાર;
• એલ.ઈ. ડી;
• ચુંબક

જો ત્યાં કોઈ LED નથી, તો તમે તેના બદલે મલ્ટિમીટરનો ઉપયોગ કરી શકો છો (અને વર્તમાન મર્યાદિત રેઝિસ્ટર). મલ્ટિમીટર (ડિજિટલ અથવા પોઇન્ટર) વોલ્ટેજ માપન મોડમાં.

વીજ પુરવઠો માટે કોઈ વિશેષ આવશ્યકતાઓ નથી - સર્કિટમાં પ્રવાહો ખૂબ નાના છે. તેનું વોલ્ટેજ પરીક્ષણ કરેલ સેન્સરના સપ્લાય વોલ્ટેજની અંદર હોવું આવશ્યક છે. એલઇડી એનોડ સાથે વોલ્ટેજ સ્ત્રોતના પ્લસ સાથે જોડાયેલ છે, કેથોડ સાથે પરીક્ષણ હેઠળના ઉપકરણના આઉટપુટ સાથે, કારણ કે સેન્સર સામાન્ય રીતે ખુલ્લા કલેક્ટર સાથે બનાવવામાં આવે છે (પરંતુ ડેટાશીટ સાથે તપાસવું વધુ સારું છે).

પરીક્ષણ પ્રક્રિયા પરીક્ષણ હેઠળના ઉપકરણના પ્રકાર પર આધારિત છે.

1. યુનિપોલર ડિજિટલ સેન્સરને ચકાસવા માટે, તમારે સેન્સર પર એક ધ્રુવ સાથે ચુંબક લાવવું આવશ્યક છે.LED લાઇટ થવી જોઈએ (વોલ્ટમીટરનો તીર વિચલિત થવો જોઈએ અથવા ડિજિટલ ટેસ્ટરનું વાંચન કૂદકે ને ભૂસકે બદલાવું જોઈએ). જ્યારે ચુંબકને નોંધપાત્ર અંતરે દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે સર્કિટ તેની મૂળ સ્થિતિ પર પાછા આવવું જોઈએ. જો સેન્સર કામ કરતું નથી, તો તમારે બીજા ધ્રુવ સાથે ચુંબકને ફેરવવું જોઈએ અને પ્રક્રિયાને પુનરાવર્તિત કરવી જોઈએ. જો LED ફ્લેશ થાય છે, તો સેન્સર સારું છે. જો ચુંબકની કોઈપણ સ્થિતિમાં સફળતા પ્રાપ્ત થતી નથી, તો ઉપકરણ ઓપરેશન માટે અયોગ્ય છે.
2. દ્વિધ્રુવી ડિજિટલ સેન્સરનું પરીક્ષણ સમાન પદ્ધતિ દ્વારા કરવામાં આવે છે, ચુંબકની એક સ્થિતિ પર માત્ર LED લાઇટ થાય છે, અને જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રના સ્ત્રોતને દૂર કરવામાં આવે ત્યારે તે બહાર જતું નથી. સર્કિટને સમાન ધ્રુવ સાથે વધુ મેનીપ્યુલેશનનો જવાબ આપવો જોઈએ નહીં. જો તમે ચુંબકને ફેરવો છો અને તેને વિપરીત ધ્રુવીયતામાં સેન્સર પર લાવો છો, તો LED બંધ થઈ જવું જોઈએ. આ સૂચવે છે કે પરીક્ષણ હેઠળનું ઉપકરણ યોગ્ય રીતે કાર્ય કરી રહ્યું છે. જો સર્કિટ યોગ્ય રીતે કામ કરતું નથી, તો સેન્સર ઓર્ડરની બહાર છે.
3. સર્વધ્રુવીય ડિજિટલ હોલ સેન્સરનું પરીક્ષણ યુનિપોલર સેન્સરની જેમ જ કરવામાં આવે છે, પરંતુ ચુંબક-સંવેદનશીલ ઉપકરણ કોઈપણ ચુંબક સ્થાન પર કાર્ય કરે છે.

ડિજિટલ સેન્સર જેવી જ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને એનાલોગ સેન્સર્સનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે, પરંતુ આઉટપુટ વોલ્ટેજ કૂદકે ને ભૂસકે બદલાતું ન હોવું જોઈએ, પરંતુ ચુંબકીય બળ વધે તેમ સરળતાથી બદલાવું જોઈએ (દા.ત. કાયમી ચુંબકની નજીક આવવું અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટની કોઇલમાં વર્તમાનમાં વધારો).

વ્યવહારુ બાજુએ, કારની કોન્ટેક્ટલેસ ઇગ્નીશન સિસ્ટમમાં ઇન્સ્ટોલ કરેલ હોલ સેન્સરને કેવી રીતે તપાસવું તે રસપ્રદ છે. આ કરવા માટે, તમારે સેન્સરમાંથી કનેક્ટરને દૂર કરવું પડશે અને ઉપરોક્ત સર્કિટને સીધી પિન પર એસેમ્બલ કરવું પડશે.

અહીં પણ એલઇડીને મલ્ટિમીટર દ્વારા બદલી શકાય છે. કારના ક્રેન્કશાફ્ટને મેન્યુઅલી ફેરવીને, તમે તૂટક તૂટક એલઇડી ફ્લેશ અથવા આઉટપુટ વોલ્ટેજના શૂન્યથી લગભગ કારના ઑન-બોર્ડ વોલ્ટેજ સુધીના ફેરફારોને અવલોકન કરી શકો છો.ગેરેજની સ્થિતિમાં તપાસ કરવાની વૈકલ્પિક રીત એ છે કે ઉપકરણને અસ્થાયી રૂપે જાણીતા ખામીયુક્ત ફાજલ સેન્સરથી બદલવું.

હોલ સેન્સરનો સ્થાનિક અને ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં વ્યાપક ઉપયોગ જોવા મળ્યો છે. જો તમને તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેની સમજ હોય ​​તો તેને તપાસવું મુશ્કેલ નથી.

સંબંધિત લેખો: