Uporaba Hallovih senzorjev

Ameriški fizik Edwin Herbert Hall je leta 1879 med delom na doktorski disertaciji na Univerzi Johnsa Hopkinsa izvedel poskus z zlato ploščo. Skozi ploščo je spustil tok tako, da je samo ploščo položil na steklo, poleg tega pa je bila plošča izpostavljena delovanju magnetnega polja, usmerjenega pravokotno na njeno ravnino in s tem pravokotno na tok.

Po pravici povedano je treba opozoriti, da se je Hall v tem času ukvarjal z reševanjem vprašanja, ali je upor tuljave, skozi katero teče tok, odvisen od prisotnosti poleg njega trajni magnet, in v okviru tega dela so znanstveniki izvedli na tisoče poskusov. Kot rezultat eksperimenta z zlato ploščo je bila ugotovljena določena potencialna razlika na stranskih robovih plošče.

To napetost imenujemo Hallova napetost... Proces lahko v grobem opišemo takole: Lorentzova sila povzroči, da se negativni naboj nabere blizu enega roba plošče, pozitivni pa blizu nasprotnega roba.Razmerje med nastalo Hallovo napetostjo in vrednostjo vzdolžnega toka je značilnost materiala, iz katerega je izdelan določen Hallov element, in ta vrednost se imenuje "Hallov upor".

Hallov učinek služi kot precej natančna metoda za določanje vrste nosilcev naboja (luknja ali elektron) v polprevodniku ali kovini.

Na podlagi Hallovega učinka danes izdelujejo Hallove senzorje, naprave za merjenje jakosti magnetnega polja in določanje jakosti toka v žici. Hallovi senzorji za razliko od tokovnih transformatorjev omogočajo merjenje enosmernega toka. Tako so področja uporabe senzorja Hallovega učinka na splošno precej obsežna.

Ker je Hallova napetost majhna, je logično, da so priključene Hallove napetostne sponke operacijski ojačevalnik… Za povezavo z digitalnimi vozlišči se vezje dopolni s Schmittovim sprožilcem in dobi se mejna naprava, ki se sproži pri danem nivoju jakosti magnetnega polja. Takšna vezja imenujemo Hallova stikala.

Hallov senzor se pogosto uporablja v povezavi s trajnim magnetom in se sproži, ko se trajni magnet približa senzorju na določeno vnaprej določeno razdaljo.

Hallovi senzorji so precej pogosti v brezkrtačnih ali ventilskih elektromotorjih (servo motorjih), kjer so senzorji nameščeni neposredno na stator motorja in delujejo kot senzor položaja rotorja (RPR), ki daje povratno informacijo o položaju rotorja, podobno kot kolektor v kolektorju DC motor.

S pritrditvijo trajnega magneta na gred dobimo preprost števec vrtljajev, včasih pa tudi zaščitni učinek samega feromagnetnega dela na magnetni pretok trajni magnet… Magnetni pretok, iz katerega se običajno sprožijo Hallovi senzorji, je 100–200 Gaussov.

Trižični Hallovi senzorji, ki jih proizvaja sodobna elektronska industrija, imajo v svojem ohišju n-p-n tranzistor z odprtim kolektorjem. Pogosto tok skozi tranzistor takšnega senzorja ne sme presegati 20 mA, zato je za priključitev močne obremenitve potrebno namestiti tokovni ojačevalnik.

Magnetno polje prevodnika s tokom običajno ni dovolj močno, da bi sprožilo Hallov senzor, saj je občutljivost takšnih senzorjev 1-5 mV / G, zato je za merjenje šibkih tokov navit prevodnik s tokom. toroidno jedro z režo in Hallovim senzorjem je že nameščeno v režo ... Torej z režo 1,5 mm bo magnetna indukcija zdaj 6 Gs / A.

Za merjenje tokov nad 25 A prehaja tokovni vodnik neposredno skozi toroidno jedro. Material jedra je lahko alcifer ali ferit, če se meri visokofrekvenčni tok.

Nekateri ionski reaktivni motorji delujejo na podlagi Hallovega učinka in delujejo zelo učinkovito.

Hallov učinek je osnova za elektronske kompase v sodobnih pametnih telefonih.