Ứng dụng cảm biến Hall

Năm 1879, khi đang làm luận án tiến sĩ tại Đại học Johns Hopkins, nhà vật lý người Mỹ Edwin Herbert Hall đã tiến hành một thí nghiệm với một tấm vàng. Anh ta truyền một dòng điện qua tấm bằng cách đặt bản thân tấm lên trên tấm kính và ngoài ra, tấm còn chịu tác dụng của một từ trường hướng vuông góc với mặt phẳng của nó và theo đó, vuông góc với dòng điện.

Công bằng mà nói, cần lưu ý rằng tại thời điểm đó, Hall đang tham gia giải quyết câu hỏi liệu điện trở của cuộn dây mà dòng điện chạy qua có phụ thuộc vào sự hiện diện bên cạnh nó hay không. Nam châm vĩnh cửu, và trong công trình này, các nhà khoa học đã tiến hành hàng ngàn thí nghiệm. Kết quả của thí nghiệm tấm vàng, một sự khác biệt tiềm năng nhất định đã được tìm thấy ở các cạnh bên của tấm.

Điện áp này được gọi là điện áp Hall... Quá trình này có thể được mô tả đại khái như sau: lực Lorentz gây ra một điện tích âm tích tụ gần một cạnh của tấm và một điện tích dương ở gần cạnh đối diện.Tỷ lệ giữa điện áp Hall thu được với giá trị của dòng điện dọc là một đặc tính của vật liệu mà từ đó một phần tử Hall nhất định được tạo ra và giá trị này được gọi là «điện trở Hall».

Hiệu ứng Hall đóng vai trò là một phương pháp khá chính xác để xác định loại hạt mang điện (lỗ trống hoặc electron) trong chất bán dẫn hoặc kim loại.

Dựa trên Hiệu ứng Hall, giờ đây họ sản xuất Cảm biến Hall, thiết bị đo cường độ từ trường và xác định cường độ dòng điện trong dây dẫn. Không giống như máy biến dòng, cảm biến Hall cũng có thể đo dòng điện một chiều. Do đó, các lĩnh vực ứng dụng của cảm biến hiệu ứng Hall nói chung là khá rộng.

Vì điện áp Hall nhỏ, điều hợp lý là các đầu cuối điện áp Hall được kết nối hoạt động khuếch đại… Để kết nối với các nút kỹ thuật số, mạch được bổ sung bộ kích hoạt Schmitt và thu được một thiết bị ngưỡng, thiết bị này được kích hoạt ở một mức cường độ từ trường nhất định. Các mạch như vậy được gọi là công tắc Hall.

Thông thường, cảm biến Hall được sử dụng cùng với nam châm vĩnh cửu và được kích hoạt khi nam châm vĩnh cửu tiếp cận cảm biến trong một khoảng cách xác định trước.

Cảm biến Hall khá phổ biến trong các động cơ điện không chổi than hoặc van (động cơ servo), trong đó các cảm biến được lắp trực tiếp trên stato động cơ và hoạt động như một cảm biến vị trí rôto (RPR) cung cấp phản hồi về vị trí rôto, tương tự như bộ thu trong bộ thu. động cơ điện một chiều.

Bằng cách cố định một nam châm vĩnh cửu trên trục, chúng ta có được một bộ đếm vòng quay đơn giản và đôi khi tác dụng che chắn của chính bộ phận sắt từ đối với từ thông của Nam châm vĩnh cửu… Từ thông mà cảm biến Hall thường được kích hoạt là 100-200 Gauss.

Được sản xuất bởi ngành công nghiệp điện tử hiện đại, các cảm biến Hall ba dây có một bóng bán dẫn n-p-n cực thu hở trong gói của chúng. Thông thường, dòng điện qua bóng bán dẫn của cảm biến như vậy không được vượt quá 20 mA, do đó, để kết nối tải mạnh, cần phải lắp đặt bộ khuếch đại dòng điện.

Từ trường của dây dẫn mang dòng điện thường không đủ mạnh để kích hoạt cảm biến Hall, vì độ nhạy của các cảm biến đó là 1-5 mV / G, do đó, dây dẫn mang dòng điện được quấn để đo dòng điện yếu. một lõi hình xuyến có khe hở và cảm biến Hall đã được lắp vào khe hở ... Vì vậy, với khe hở là 1,5 mm, cảm ứng từ lúc này sẽ là 6 Gs / A.

Để đo dòng điện trên 25 A, dây dẫn dòng điện đi trực tiếp qua lõi hình xuyến. Vật liệu lõi có thể là alcifer hoặc ferit nếu được đo dòng điện tần số cao.

Một số động cơ phản lực ion hoạt động trên cơ sở hiệu ứng Hall và hoạt động rất hiệu quả.

Hiệu ứng Hall là cơ sở cho la bàn điện tử trong điện thoại thông minh hiện đại.