Aplicarea senzorilor Hall
Senzorii Hall sunt baza pentru multe tipuri de senzori, cum ar fi senzorii de o mișcare liniară sau unghiulară, senzori de câmp magnetic, senzori de curent, senzori de debit, și altele. Ușurință acționare fără contact (absența totală a uzurii mecanice), cost redus, usurinta de utilizare le face de neînlocuit în instrumente, automobile , industria aviatică și alte industrii. Senzorii Hall Integral produc companii, cum ar fi Honeywell, Melexis, Allegro Microsystems, Micronas Intermetall, Siemens, Analog Devices, și altele.
Primul grup de senzori integrați ai Hall sunt dispozitive liniare utilizate în contoarele de intensitate a câmpului magnetic. În mod tipic, aceste dispozitive conțin circuite de amplificare a senzorilor. Pre-procesarea necesară a semnalului constă de obicei în amplificare și compensare a temperaturii. De asemenea, poate fi necesară stabilizarea tensiunii de alimentare. În absența unui câmp magnetic, tensiunea de ieșire a senzorului trebuie să fie zero, deci este necesar un amplificator diferențial (Figura 4).
Figura 4 - Circuitul IC intern al unui senzor liniar Hall (a) și un grafic al caracteristicilor sale de conversie (b)
Al doilea grup include un microcircuit de tip comparator cu nivele logice de tensiune de ieșire. Acest grup este mai numeroasă datorită numărului mai mare de aplicații posibile. Microcipuri cu o ieșire logică (figura 5a), împărțit în două subgrupuri, comutatoare și declanșatoare. Comutator unipolar este activat numai în prezența câmpului magnetic al polarități și asigură o stare OFF în absența unui câmp magnetic; câmpul magnetic al polarității opuse nu are niciun efect asupra acestuia (Figura 5b). declanșare bipolară, dimpotrivă, răspunde ambelor polarități: activat atunci când se apropie de polii nord sau sud ale magnetului și oprirea numai în cazul în care câmpul cu semnul opus atinge un anumit nivel. Termenul "comutator bipolar" se aplică, de obicei, la flip-flops care răspund la eșecul câmpului. Asemenea comutatoare schimba starea când sunt incluse într-un câmp magnetic, și sunt oprite atunci când nivelul de aceeași polaritate, absența câmpului, sau în prezența unui câmp cu semn opus (Figura 5c). Etapa de histerezis care este diferența dintre magnitudinile câmpului magnetic în punctele on și off, îmbunătățește imunitatea la zgomot a dispozitivului.
Figura 5 - Senzor de cameră logică
Unele dintre cele mai populare aplicații ale senzorilor integrați Hall sunt discutate mai jos. Lista posibilelor aplicații ale acestor senzori este departe de a fi limitată la exemplele prezentate mai jos.
Senzorii liniari ale halei:
unități de viteză variabilă;
circuitele de comandă și de protecție a motoarelor;
motoare cc fără perii;
senzori de unghi;
detectoare de corpuri feromagnetice;
Senzori pentru sala de logica:
senzori de viteză;
senzori de sisteme de aprindere a autoturismelor;
senzori de poziție (detectați mișcarea mai mică de 0,5 mm);
contoare de impulsuri (imprimante, acționări electrice);
Senzori de poziție a supapei;
motoare cc fără perii;
cititori de cartele sau chei magnetice;
senzori de hârtie (în imprimante).
Senzori de curent
Senzorii Linear Hall pot fi utilizați ca parte a contoarelor actuale de la 250 mA la mii de amperi. Cel mai important avantaj al acestor senzori este absența completă a conexiunii electrice cu circuitul măsurat. Senzorii liniare permit măsurarea curenților și a curenților alternativi, incluzând curenți de frecvență destul de înaltă. Dacă senzorul de Hall liniar este situat în apropierea conductorului cu curent, tensiunea de ieșire a senzorului este proporțională cu inducția câmpului magnetic care înconjoară conductorul. Amplitudinea inducției, la rândul ei, este proporțională cu curentul. În cel mai simplu caz, senzorul curent este un design în care un senzor Hall este montat lângă un fir prin care curge curentul măsurat (Figura 6a).
Figura 6 - Construcția senzorilor de curent
Astfel de senzori sunt utilizați pentru a măsura curenții mari, în special în liniile electrice. Inducția B este determinată de formula:
unde r este distanța de la centrul regiunii sensibile a senzorului la axa de simetrie a conductorului în metri. Sensibilitatea senzorului curent poate fi crescută în mod semnificativ prin utilizarea unui concentrator de flux magnetic sub forma unui miez magnetic, cu o fantă în care este amplasat un senzor liniar Hall (Figura 6b). În acest caz, inducerea fluxului magnetic prin senzor
debitmetru
Există diferite metode de măsurare a fluxului prin intermediul senzorilor digital Hall, dar în general au un principiu comun: fiecare variație a fluxului magnetic prin senzor corespunde unei părți din lichid sau gaz care a trecut prin conductă. În exemplul prezentat în figura 7, câmpul magnetic este creat de magneți permanenți montați pe lamele rotorului.
senzor de debit senzor de efect
Figura 7 - Senzor de debit
Rotorul se rotește prin curgerea apei. Senzorul produce două impulsuri pe fiecare roată. [4]