Cảm biến Hall

Tổng quan

Cảm biến Hall là loại cảm biến dùng để phát hiện từ tính của nam châm. Ví dụ như khi bạn đưa một cục nam châm lại gần cảm biến Hall thì cảm biến sẽ phát ra một tìn hiệu và từ tín hiệu đó bạn có thể thực hiện một hành động mà mình đã đặt trước.

Cảm biến Hall hoạt động dựa theo nguyên lí của hiệu ứng Hall. Muốn biết nó hoạt động như nào trước hết ta sẽ tìm hiểu xem hiệu ứng Hall là gì?

Hiệu ứng hall là gì?

Ban đầu ta có 1 thanh kim loại  và sau đó ta cấp nguồn điện vào  2 đầu của tấm kim loại khi đó sẽ xuất hiện dòng điện đó là dòng dịch chuyển của các electron chạy từ đầu này sang đầu kia của tấm kim loại.

Dòng dịch chuyển electron trong thanh kim loại

Sau đó ta đặt một nam châm điện vuông góc với tấm kim loại có cực S gần với tấm kim loại khi đó sẽ làm lệnh các electron khỏi vị trí ban đầu vì cùng dấu thì đẩy nhau khác dấu là hút nhau. Nếu ta coi vị trí ban đầu khi các electron chưa bị dịch chuyển là mức 0, khi đó các electron bị từ trường của nam châm dịch chuyên khỏi vị  trí mốc sẽ là âm còn phía trên mức 0 sẽ xuất hiện các điện tích dương và nếu ta đo đồng hồ vào 2 điểm này sẽ xuất hiện 1 điện áp.

Giải thích hiệu ứng hall

Như vậy ta có thể phát biểu hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi ta áp dụng một từ trường vuông góc lên một 1 bảng làm bằng kim loại hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chảy qua lúc đó ta nhận được một hiệu điện thế U (hiệu điện thế Hall) sinh ra tại 2 mặt đối diện của thanh Hall.

Cảm biến hall

Cảm biến Hall hoạt động dựa theo nguyên lí của hiệu ứng Hall. Hiệu điện thế cảm biến hall rất nhỏ (vài uV) và vì vậy các thiết bị thường được sản xuất tích hợp với bộ khuếch.

Sơ đồ cảm biến hall có đầu ra analog

Có hai loại cảm biến hall. Một loại có đầu ra analog và một loại có đầu ra digital. Cảm biến hall có đầu ra analog bao gồm bộ điều chỉnh điện áp (Regulator), thành phần hall (Hall Element), bộ khuếch đại (High Gain Amplifer). Từ sơ mạch chúng ta thấy đầu ra cảm biến là analog và tỉ lệ với đầu ra thanh phần hall hoặc cường độ từ trường. Các loại cảm biến này phù hợp và được sử dụng để đo khoảng cách vì đầu ra tuyến tính liên tục của chúng.

Đầu ra của hai loại cảm biến hall

Mặt khác, các cảm biến có đầu ra digital chỉ cung cấp hai trạng thái đầu ra, hoặc là “ON” hoặc “OFF”. Các loại cảm biến này có một phần tử bổ sung, như được minh họa trong sơ đồ mạch. Đó là Trigger Schmitt cung cấp độ trễ hoặc hai ngưỡng ngưỡng khác nhau để đầu ra cao hoặc thấp. Một ví dụ về loại cảm biến này là công tắc hall. Chúng thường được sử dụng như công tắc giới hạn, ví dụ trong máy in 3D và Máy CNC, cũng như để phát hiện và định vị trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Sơ đồ cảm biến hall có đầu ra digital

Các ứng dụng hiện đại khác của cảm biến Hall Effect đang đo tốc độ bánh xe hoặc RPM cũng như xác định vị trí của trục khuỷu hoặc trục cam trong các hệ thống động cơ. Những cảm biến này bao gồm thành phần Hall và nam châm vĩnh cửu được đặt gần một đĩa răng gắn trên trục quay.

Ứng dụng cảm biến hall

Khoảng cách giữa cảm biến và hàm răng của đĩa rất nhỏ nên mỗi lần một chiếc răng vượt qua cảm biến nó sẽ thay đổi từ trường xung quanh sẽ làm cho đầu ra của cảm biến cao hoặc thấp. Vì vậy, đầu ra của cảm biến là một tín hiệu sóng vuông có thể dễ dàng được sử dụng để tính toán RPM của trục quay.

Trang tham khảo: howtomechatronics.com

Các bạn có thể đọc tài liệu dưới đây để tìm hiểu thêm về cảm biến hall nhé. Tài liệu của Honeywell.