傳感器——一個物理量到另一個物理量的傳感器（通常是電的）廣泛用於家用和工業設備。沒有它們，即使不是不可能，也很難測量、數字化和處理壓力和流量（氣體或液體）等技術參數， 溫度水平、磁場或電場強度等。最廣泛使用的傳感器之一是霍爾傳感器——它既用於日常生活（從智能手機或筆記本電腦開始），也用於最複雜的工業設備。
霍爾效應——工作原理
該效應於 1879 年由美國物理學家埃德溫·霍爾發現，並以他的名字命名。現象的本質是，如果你拿一塊金屬板，讓電流通過它（圖中AB方向），然後用磁場作用在板上，例如由永磁體產生的磁場，那麼在垂直於電流通過的方向（圖中的CD），就會產生電位差。
這種效應是由於洛倫茲力作用在運動電荷上並將它們沿垂直於運動方向的方向移動而產生的。結果，在板的邊緣會出現電位差，可以測量或用於驅動執行器（通過前置放大）。這種差異取決於：
- 關於電流流動的強度；
- 磁場強度；
- 關於導體中自由電荷載流子的濃度。
這種現像以其發現者的名字命名——霍爾效應。
霍爾傳感器的類型和結構
早在上個世紀就發現的效果已經找到了實際應用。它是構建磁場傳感器的基礎。它們的優點是它們沒有移動和摩擦元件（與簧片開關不同），因此它們的可靠性要高得多。根據靈敏度原理 工業傳感器 大廳分為：
- 單極（僅對一個磁極反應 - 北極或南極）；
- 雙極（它們在暴露於一個極性的磁場時打開，它們在暴露於相反極性的磁場時關閉）；
- 全極 - 對磁鐵的任何極作出反應。
磁場對移動電荷產生的電位差是單位，最多為幾十微伏。對於實際應用，這還不夠，必須放大電位差。這些放大器直接內置在傳感器外殼中，根據放大器的類型將設備分為兩類。
- 模擬。 其中，傳感器輸出端的電壓與磁場成正比（取決於磁鐵的強度和與它的距離）。它們建立在運算放大器的基礎上，用於測量磁場。
- 數字的。 放大器安裝後 比較器 或施密特觸發器。輸出電壓，當磁感應達到一定閾值時，從零變為高電平（通常為電源電壓電平）。這種傳感器用於構建磁繼電器或脈衝發生器。來自板的放大信號被饋送到閾值設備。當達到設定水平時，傳感器觸發。觸發電平可以通過改變傳感器到磁場源的距離來調整。
霍爾傳感器應用
霍爾傳感器在家庭中最常見的應用是汽車的非接觸式點火系統。它們的優點是沒有機械接觸組。這意味著無磨損、無觸點燃燒、無機械故障風險。
分配系統包含一個帶有突起的板，由發動機曲軸、永磁體和霍爾傳感器本身驅動旋轉。當板旋轉時，由曲軸位置確定的嚴格定義時刻的突起進入傳感器和磁鐵之間的間隙，從而改變磁場參數。傳感器產生與曲軸旋轉同步的脈衝，在必要的時刻調節高壓線圈的電壓供應。車輛中的磁場傳感器也用於識別曲軸的位置。
磁敏傳感器的另一個用途是確定電動機轉子的位置。繼電器元件附在電機定子上，當磁極通過時觸發。該原理可用於構建轉數計數器或速度計。
基於霍爾效應的設備用於筆記本電腦或移動設備 - 作為蓋子關閉位置的指示器。當傳感器被觸發時，計算機進入睡眠狀態或關閉。而在智能手機中，對地球磁場做出反應的傳感器的功能之一是組織電子羅盤的操作。
模擬霍爾傳感器用於需要估計磁場水平的測量儀器。它們對於導體中電流的非接觸式測量是必不可少的。如您所知，當電流流過導體時，它周圍會產生磁場。它的強度取決於當前的強度。如果電流是交流的，則可以通過其他方式（例如電流互感器）測量場，但對於直流電，您不能沒有霍爾傳感器。這就是直流電流鉗的工作原理。
霍爾效應最奇特的應用是基於其原理的離子火箭發動機的構造。
如何測試霍爾傳感器是否正常工作
要測試傳感器，您可以組裝一個簡單的電路，除了傳感器本身，您還需要：
- 電壓合適的電源；
- 電阻器 電阻約為 1 kOhm；
- 引領;
- 磁鐵。
如果沒有 LED，您可以改用萬用表（和限流電阻）。 萬用表 （數字或指針）在電壓測量模式。
對電源沒有特殊要求——電路中的電流很小。其電壓必須在被測傳感器的電源電壓範圍內。 LED 的陽極連接到電壓源的正極，陰極連接到被測設備的輸出，因為傳感器通常由集電極開路製成（但最好查看數據表）。
測試程序取決於被測設備的類型。
- 要測試單極數字傳感器，您必須將一個單極磁鐵帶到傳感器上。LED 應亮起（電壓表的箭頭應偏轉或數字測試儀的讀數應突飛猛進）。當磁鐵從相當遠的地方移開時，電路應該回到原來的位置。如果傳感器不工作，您應該用另一極轉動磁鐵並重複該過程。如果 LED 閃爍，則傳感器良好。如果在磁鐵的任何位置都沒有成功，則該設備不適合操作。
- 雙極數字傳感器採用類似的方法進行測試，只有磁鐵的一個位置的 LED 亮起，並且在移除磁場源時不熄滅。電路不應響應同極的進一步操作。如果您將磁鐵翻轉過來並以相反的極性將其帶到傳感器上，LED 應該會熄滅。這表明被測設備工作正常。如果電路工作不正常，則傳感器出現故障。
- 全極數字霍爾傳感器的測試方式與單極傳感器相同，但磁敏設備應在任何磁體位置啟動。
模擬傳感器使用與數字傳感器相同的技術進行測試，但輸出電壓不應發生突飛猛進的變化，而是隨著磁力的增加而平滑變化（例如接近永磁體或增加電磁體線圈中的電流）。
在實用方面，有趣的是如何檢查安裝在汽車非接觸式點火系統中的霍爾傳感器。為此，您必須從傳感器上拆下連接器並將上述電路直接組裝在引腳上。
這裡的 LED 也可以用萬用表代替。通過手動轉動汽車的曲軸，您可以觀察到間歇性 LED 閃爍或輸出電壓從零變化到接近汽車的車載電壓。檢查車庫狀況的另一種方法是用已知有故障的備用傳感器臨時更換設備。
霍爾傳感器已在家庭和工業應用中得到廣泛應用。如果您了解它的工作原理，則不難檢查它。
相關文章：
