हॉल सेंसर क्या है: संचालन का सिद्धांत, उपकरण और कार्यक्षमता का परीक्षण करने के तरीके

सेंसर - एक भौतिक मात्रा के दूसरे (आमतौर पर, विद्युत) के ट्रांसड्यूसर घरेलू और औद्योगिक उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उनके बिना दबाव और प्रवाह दर (गैस या तरल) जैसे तकनीकी मानकों को मापना, डिजिटाइज करना और संसाधित करना असंभव नहीं तो बहुत मुश्किल है, तापमानस्तर, चुंबकीय या विद्युत क्षेत्रों की ताकत, आदि। सबसे व्यापक सेंसर में से एक हॉल सेंसर है - इसका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी (स्मार्टफोन या लैपटॉप से ​​शुरू) और सबसे जटिल औद्योगिक उपकरणों में किया जाता है।

हॉल प्रभाव - संचालन का सिद्धांत

प्रभाव की खोज 1879 में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एडविन हॉल ने की थी और उनके नाम पर इसका नाम रखा गया है। घटना का सार यह है कि यदि आप एक धातु की प्लेट लेते हैं और इसके माध्यम से एक विद्युत प्रवाह (आकृति में एबी की दिशा में) पास करते हैं, और फिर एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ प्लेट पर कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, एक स्थायी चुंबक द्वारा बनाया गया, तब धारा (आकृति में सीडी) के मार्ग के लंबवत दिशा में, एक संभावित अंतर होगा।

यह प्रभाव गतिमान आवेशों पर कार्य करने वाले लोरेंत्ज़ बल और उन्हें गति की दिशा के लंबवत दिशा में स्थानांतरित करने के कारण उत्पन्न होता है। नतीजतन, प्लेट के किनारों पर एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जिसे मापा जा सकता है या एक्ट्यूएटर्स को सक्रिय करने के लिए उपयोग किया जा सकता है (प्रीम्प्लीफाइंग द्वारा)। यह अंतर इस पर निर्भर करता है:

• वर्तमान प्रवाह के बल पर;
• चुंबकीय क्षेत्र की ताकत;
• चालक में मुक्त आवेश वाहकों की सांद्रता पर।

इस घटना का नाम इसके खोजकर्ता - हॉल इफेक्ट के नाम पर रखा गया है।

हॉल सेंसर के प्रकार और निर्माण

पिछली शताब्दी से पहले के रूप में खोजे गए प्रभाव ने एक व्यावहारिक अनुप्रयोग पाया है। यह चुंबकीय क्षेत्र सेंसर के निर्माण का आधार है। उनका लाभ यह है कि उनके पास कोई हिलने-डुलने वाले तत्व नहीं हैं (रीड स्विच के विपरीत), इसलिए उनकी विश्वसनीयता बहुत अधिक है। संवेदनशीलता के सिद्धांत के अनुसार औद्योगिक सेंसर हॉल में विभाजित हैं:

• एकध्रुवीय (केवल एक चुंबकीय ध्रुव पर प्रतिक्रिया करता है - उत्तर या दक्षिण);
• द्विध्रुवी (वे एक ध्रुवता के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर चालू होते हैं, वे विपरीत ध्रुवीयता के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर बंद हो जाते हैं);
• ओम्निपोलर - चुम्बक के किसी भी ध्रुव पर प्रतिक्रिया करता है।

गतिमान आवेशों पर एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा निर्मित संभावित अंतर इकाइयाँ हैं, सर्वोत्तम दसियों माइक्रोवोल्ट पर। व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए, यह पर्याप्त नहीं है, संभावित अंतर को बढ़ाया जाना चाहिए। इन एम्पलीफायरों को सीधे सेंसर हाउसिंग में बनाया गया है, और उपकरणों को एम्पलीफायर के प्रकार के अनुसार दो वर्गों में विभाजित किया गया है।

1. एनालॉग। उनमें, सेंसर आउटपुट पर वोल्टेज चुंबकीय क्षेत्र के समानुपाती होता है (चुंबक की ताकत और उससे दूरी पर निर्भर करता है)। वे एक परिचालन एम्पलीफायर के आधार पर बनाए जाते हैं और चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
2. डिजिटल। एम्पलीफायर स्थापित होने के बाद COMPARATOR या एक श्मिट ट्रिगर। आउटपुट वोल्टेज, जब चुंबकीय प्रेरण एक निश्चित सीमा तक पहुंच जाता है, शून्य से उच्च स्तर (आमतौर पर आपूर्ति वोल्टेज स्तर तक) में बदल जाता है। ऐसे सेंसर का उपयोग चुंबकीय रिले या पल्स जनरेटर बनाने के लिए किया जाता है। प्लेट से प्रवर्धित संकेत थ्रेशोल्ड डिवाइस को खिलाया जाता है। जब सेट स्तर पर पहुंच जाता है, तो सेंसर चालू हो जाता है। सेंसर से चुंबकीय क्षेत्र स्रोत की दूरी को बदलकर ट्रिगरिंग स्तर को समायोजित किया जा सकता है।

हॉल सेंसर अनुप्रयोग

घर में हॉल सेंसर का सबसे आम अनुप्रयोग कार के संपर्क रहित इग्निशन सिस्टम में है। उनका लाभ यांत्रिक संपर्क समूहों की अनुपस्थिति है। इसका मतलब है कि कोई पहनना नहीं, संपर्कों का जलना नहीं, यांत्रिक टूटने का कोई जोखिम नहीं है।

वितरण प्रणाली में प्रोट्रूशियंस के साथ एक प्लेट होती है, जो इंजन क्रैंकशाफ्ट, एक स्थायी चुंबक और हॉल सेंसर द्वारा रोटेशन में संचालित होती है। जैसे ही प्लेट घूमती है, क्रैंकशाफ्ट की स्थिति से निर्धारित कड़ाई से परिभाषित क्षण पर अनुमान, चुंबकीय क्षेत्र के मापदंडों को बदलते हुए, सेंसर और चुंबक के बीच की खाई में प्रवेश करते हैं। सेंसर क्रैंकशाफ्ट के रोटेशन के साथ सिंक्रनाइज़ किए गए दालों को उत्पन्न करता है, जो समय के आवश्यक क्षणों में हाई-वोल्टेज कॉइल को वोल्टेज की आपूर्ति को नियंत्रित करता है। क्रैंकशाफ्ट की स्थिति को पहचानने के लिए वाहन में चुंबकीय क्षेत्र सेंसर का भी उपयोग किया जाता है।

चुंबकीय रूप से संवेदनशील सेंसर का एक अन्य उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर रोटार की स्थिति निर्धारित करना है। रिले तत्व मोटर स्टेटर से जुड़ा होता है और पोल पास होने पर चालू हो जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग क्रांति काउंटर या गति मीटर बनाने के लिए किया जा सकता है।

हॉल प्रभाव पर आधारित उपकरणों का उपयोग लैपटॉप या मोबाइल उपकरणों में किया जाता है - ढक्कन की बंद स्थिति के संकेतक के रूप में। जब सेंसर चालू हो जाता है, तो कंप्यूटर सो जाता है या बंद हो जाता है।और स्मार्टफोन में, सेंसर का एक कार्य जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करता है, वह है इलेक्ट्रॉनिक कंपास के संचालन को व्यवस्थित करना।

एनालॉग हॉल सेंसर का उपयोग उपकरणों को मापने में किया जाता है जहां चुंबकीय क्षेत्र के स्तर का अनुमान लगाना आवश्यक होता है। वे कंडक्टर में करंट के गैर-संपर्क माप के लिए अपरिहार्य हैं। जैसा कि आप जानते हैं, जब किसी चालक से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो उसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इसकी तीव्रता वर्तमान ताकत पर निर्भर करती है। यदि करंट बारी-बारी से है, तो फ़ील्ड को अन्य माध्यमों (जैसे एक करंट ट्रांसफॉर्मर) द्वारा मापा जा सकता है, लेकिन डायरेक्ट करंट के साथ आप हॉल सेंसर के बिना नहीं कर सकते। यह वह सिद्धांत है जिस पर डीसी करंट क्लैम्प काम करते हैं।

हॉल प्रभाव का सबसे आकर्षक अनुप्रयोग इसके सिद्धांत के आधार पर आयन रॉकेट इंजन का निर्माण है।

उचित कामकाज के लिए हॉल सेंसर का परीक्षण कैसे करें

सेंसर का परीक्षण करने के लिए, आप एक साधारण सर्किट को इकट्ठा कर सकते हैं, जिसके लिए सेंसर के अलावा, आपको इसकी आवश्यकता होगी:

• सही वोल्टेज के साथ बिजली की आपूर्ति;
• अवरोध लगभग 1 kOhm का प्रतिरोध;
• एलईडी;
• चुंबक

यदि कोई एलईडी नहीं है, तो आप इसके बजाय एक मल्टीमीटर (और एक वर्तमान सीमित अवरोधक) का उपयोग कर सकते हैं। मल्टीमीटर (डिजिटल या पॉइंटर) वोल्टेज माप मोड में।

बिजली की आपूर्ति के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं है - सर्किट में धाराएं काफी छोटी हैं। इसका वोल्टेज परीक्षण किए गए सेंसर की आपूर्ति वोल्टेज के भीतर होना चाहिए। एलईडी एनोड के साथ वोल्टेज स्रोत के प्लस से जुड़ा है, कैथोड के साथ परीक्षण के तहत डिवाइस के आउटपुट के लिए, क्योंकि सेंसर आमतौर पर एक खुले कलेक्टर के साथ बनाया जाता है (लेकिन डेटाशीट के साथ जांचना बेहतर होता है)।

परीक्षण प्रक्रिया परीक्षण के तहत डिवाइस के प्रकार पर निर्भर करती है।

1. एकध्रुवीय डिजिटल सेंसर का परीक्षण करने के लिए, आपको सेंसर में एक ध्रुव के साथ एक चुंबक लाना होगा।एलईडी को प्रकाश करना चाहिए (वोल्टमीटर का तीर विक्षेपित होना चाहिए या डिजिटल परीक्षक की रीडिंग छलांग और सीमा से बदलनी चाहिए)। जब चुंबक को काफी दूरी पर हटा दिया जाता है, तो सर्किट को अपनी मूल स्थिति में वापस आना चाहिए। यदि सेंसर काम नहीं करता है, तो आपको दूसरे ध्रुव के साथ चुंबक को चालू करना चाहिए और प्रक्रिया को दोहराना चाहिए। अगर एलईडी चमकती है, तो सेंसर अच्छा है। यदि चुंबक की किसी भी स्थिति में सफलता प्राप्त नहीं होती है, तो उपकरण संचालन के लिए अनुपयुक्त है।
2. द्विध्रुवी डिजिटल सेंसर का परीक्षण एक समान विधि द्वारा किया जाता है, केवल एलईडी चुंबक की एक स्थिति में रोशनी करता है, और चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत को हटा दिए जाने पर बाहर नहीं जाता है। सर्किट को उसी पोल के साथ आगे के हेरफेर का जवाब नहीं देना चाहिए। यदि आप चुंबक को पलटते हैं और इसे विपरीत ध्रुवता में सेंसर के पास लाते हैं, तो एलईडी बंद हो जानी चाहिए। यह इंगित करता है कि परीक्षणाधीन उपकरण ठीक से काम कर रहा है। यदि सर्किट ठीक से काम नहीं कर रहा है, तो सेंसर खराब है।
3. एक सर्वव्यापी डिजिटल हॉल सेंसर का परीक्षण एकध्रुवीय सेंसर की तरह ही किया जाता है, लेकिन चुंबक-संवेदनशील उपकरण को किसी भी चुंबक स्थिति पर कार्य करना चाहिए।

एनालॉग सेंसर का परीक्षण डिजिटल सेंसर के समान तकनीक का उपयोग करके किया जाता है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज को छलांग और सीमा से नहीं बदलना चाहिए, लेकिन सुचारू रूप से चुंबकीय बल बढ़ने पर (उदाहरण के लिए एक स्थायी चुंबक के पास या इलेक्ट्रोमैग्नेट के कॉइल में करंट बढ़ाना)।

व्यावहारिक पक्ष पर, यह दिलचस्प है कि कार के संपर्क रहित इग्निशन सिस्टम में स्थापित हॉल सेंसर की जांच कैसे करें। ऐसा करने के लिए, आपको सेंसर से कनेक्टर को हटाना होगा और उपरोक्त सर्किट को सीधे पिन पर इकट्ठा करना होगा।

यहां भी एलईडी को मल्टीमीटर से बदला जा सकता है। कार के क्रैंकशाफ्ट को मैन्युअल रूप से चालू करके, आप रुक-रुक कर एलईडी फ्लैश या आउटपुट वोल्टेज के शून्य से कार के ऑन-बोर्ड वोल्टेज में बदलाव देख सकते हैं।गैरेज में स्थितियों की जांच करने का एक वैकल्पिक तरीका अस्थायी रूप से एक ज्ञात दोषपूर्ण स्पेयर सेंसर के साथ डिवाइस को बदलना है।

हॉल सेंसर ने घरेलू और औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक उपयोग पाया है। यह कैसे काम करता है, इसकी समझ होने पर इसे जांचना मुश्किल नहीं है।

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