Hall-effectsensor begrijpen

Het Hall-effect is genoemd naar Edwin Hall, die in 1879 ontdekte dat wanneer een magnetisch veld door een stroomvoerende geleidende plaat gaat in een richting loodrecht op het plaatvlak, er een spanningspotentiaal ontstaat over de plaat. De Lorentzkracht, afgebeeld in het bovenste paneel, is het onderliggende fysieke principe dat ten grondslag ligt aan het Hall-effect. Wanneer een elektron beweegt in een richting die loodrecht staat op het aangelegde magnetische veld, B, wordt het onderworpen aan een kracht die de Lorentzkracht wordt genoemd en die normaal is voor zowel het aangelegde veld als de stroom.

Een Hall-effectsensor (of gewoon Hall-sensor) is een type sensor dat het Hall-effect gebruikt om de aanwezigheid en amplitude van een magnetisch veld te detecteren. De uitgangsspanning van de Hall-sensor is evenredig met de sterkte van het veld. In dit artikel leer je de definitie, toepassingen, diagram, werkingsprincipe, voor- en nadelen van de Hall-effectsensor.

Wat is een hall-effectsensor?

Een magnetische sensor is een vorm van een Hall-effectsensor. Een Hall-effectsensor is een transducer die reageert op veranderingen in een magnetisch veld door de uitgangsspanning te variëren. Het is een elektronisch apparaat dat het Hall-effect detecteert en zijn bevindingen omzet in elektronische gegevens, die vervolgens kunnen worden gebruikt om een ​​circuit aan en uit te zetten, een fluctuerend magnetisch veld te meten, te worden verwerkt door een geïntegreerde computer of te worden weergegeven op een interface .

Wanneer een magneet loodrecht op een stroomvoerende geleider wordt geplaatst, worden de elektronen in de geleider naar één kant geduwd, wat resulteert in een potentiaalverschil in lading (d.w.z. spanning). De aanwezigheid en amplitude van een magnetisch veld nabij een geleider worden dus aangegeven door het Hall-effect.

Toepassingen van hall-effectsensor

De volgende zijn de meest voorkomende toepassingen van de hall-effectsensor:

• Hall-sensoren worden gebruikt in toepassingen zoals nabijheidsdetectie, locatie-, snelheidsdetectie en stroomdetectie.
• Hallsensoren worden vaak gebruikt om de snelheid van wielen en assen te timen, zoals voor toerentellers of de timing van de ontsteking van verbrandingsmotoren.
• Ze worden gebruikt om de positie van de permanente magneet in borstelloze gelijkstroom-elektromotoren te detecteren.
• De detectie van een bewegend element in plaats van een mechanische eindschakelaar is een veel voorkomende toepassing. Het indexeren van roterende of translatiebewegingen is een ander veelgebruikt gebruik.

Diagram van een hall-effectsensor:

werkprincipe

Bij de werking van een Hall-effectsensor laat een dun rechthoekig p-type halfgeleidermateriaal zoals galliumarsenide (GaAs), indiumantimonide (InSb) of indiumarsenide (InAs) een continue stroom door zichzelf lopen om een ​​Hall-effectsensor te vormen. De magnetische fluxlijnen oefenen een kracht uit op het halfgeleidermateriaal wanneer het apparaat in een magnetisch veld wordt geplaatst, waardoor de ladingsdragers, elektronen en gaten naar weerszijden van de halfgeleiderplaat worden afgebogen. De magnetische kracht die ladingsdragers ondervinden als ze door het halfgeleidermateriaal gaan, zorgt ervoor dat ze bewegen.

De opbouw van ladingsdragers zorgt voor een potentiaalverschil tussen de twee zijden van het halfgeleidermateriaal wanneer elektronen en gaten zijwaarts migreren. Het bestaan ​​van een extern magnetisch veld loodrecht op het halfgeleidermateriaal beïnvloedt dan de doorgang van elektronen er doorheen, en deze impact is groter in vlak rechthoekig materiaal. Het Hall-effect is het resultaat van het gebruik van een magnetisch veld om een ​​meetbare spanning te genereren.

Magnetische fluxlijnen moeten loodrecht (90o) op de stroom staan ​​en de juiste polariteit hebben, vaak een zuidpool, om een ​​potentiaalverschil over het apparaat te genereren. Het Hall-effect onthult het type magnetische pool en de hoeveelheid magnetisch veld. Een zuidpool zorgt er bijvoorbeeld voor dat het apparaat een spanningsuitgang creëert, terwijl een noordpool geen impact heeft. Wanneer er geen magnetisch veld aanwezig is, is het de bedoeling dat Hall Effect-sensoren en schakelaars in de "UIT" (open circuit-status) staan. Wanneer ze worden blootgesteld aan een magnetisch veld met de juiste sterkte en polariteit, worden ze "AAN" (gesloten circuit).

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over de hall-effectsensor:

Voor- en nadelen van een hall-effectsensor

Voordelen:

Hieronder vindt u de voordelen van een hall-effectsensor in zijn verschillende toepassingen:

• In vergelijking met elektromagnetische schakelaars is het vrij goedkoop.
• Het is mogelijk om met een hoge frequentie te werken.
• Het kan voor verschillende doeleinden worden gebruikt, waaronder verplaatsings-, positie- en nabijheidssensoren.
• Het is sterk en duurzaam en bestand tegen zware omstandigheden.
• Omdat ze bestand zijn tegen vochtverontreiniging, zijn ze ideaal voor een verscheidenheid aan toepassingen.
• Er is geen probleem met contact bounce.

Nadelen:

Het enige nadeel van de Hall-effectsensor is vanwege de verkeerde uitlijning van het contact in het Hall-element en piëzo-resistieve effecten, de sensor wordt zwak.

Conclusie

Een Hall-effectsensor (of gewoon Hall-sensor) is een type sensor dat het Hall-effect gebruikt om de aanwezigheid en amplitude van een magnetisch veld te detecteren. De uitgangsspanning van de Hall-sensor is evenredig met de sterkte van het veld. Dat is alles voor dit artikel, waar de definitie, toepassingen, diagram, werking, voor- en nadelen van een hall-effectsensor worden besproken.

Ik hoop dat je veel leert van het lezen, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot ziens!