Hoạt động của cảm biến Hall

Hiệu ứng Hall là phương pháp phổ biến nhất để đo từ trường và cảm biến Hall Effect rất phổ biến và có nhiều ứng dụng hiện đại. Ví dụ, chúng có thể được tìm thấy trong xe như cảm biến tốc độ bánh xe cũng như cảm biến vị trí trục khuỷu hoặc trục cam. Ngoài ra họ thường được sử dụng như thiết bị chuyển mạch, MEMS la bàn, cảm biến tiệm cận và như vậy. Bây giờ chúng tôi sẽ đi qua một số các cảm biến này và xem cách chúng hoạt động, nhưng trước tiên hãy giải thích hiệu ứng Hall là gì.

Đây là thí nghiệm giải thích hiệu ứng Hall: Nếu chúng ta có tấm dẫn điện mỏng, như minh họa, và chúng ta thiết lập dòng điện chạy qua nó, các sóng mang điện sẽ chảy theo đường thẳng từ một sang phía bên kia của tấm.

Bây giờ nếu chúng ta mang một số từ trường gần tấm, chúng ta sẽ làm xáo trộn dòng chảy thẳng của các sóng mang điện do một lực gọi là Lực Lorentz ( Wikipedia ). Trong trường hợp này, các electron sẽ lệch sang một bên của tấm và các lỗ tích cực ở phía bên kia của tấm. Điều này có nghĩa là nếu chúng ta đặt một đồng hồ bây giờ giữa hai bên kia, chúng ta sẽ nhận được một số điện áp có thể đo được.

Vì vậy, hiệu quả của việc có được một điện áp đo được, như chúng tôi đã giải thích ở trên, được gọi là hiệu ứng Hall sau Edwin Hall, người đã phát hiện ra nó vào năm 1879.

Cảm biến hiệu ứng Hall

Các yếu tố Hall cơ bản của cảm biến Hall Effect chủ yếu cung cấp điện áp rất nhỏ chỉ có một vài vi volt cho mỗi Gauss, do đó, các thiết bị này thường được sản xuất với bộ khuếch đại tích hợp cao.

Có hai loại cảm biến Hall Effect, một loại cung cấp tín hiệu analog và đầu ra kỹ thuật số khác. Cảm biến tương tự bao gồm bộ điều chỉnh điện áp, Hall Element và bộ khuếch đại. Từ sơ đồ mạch, chúng ta có thể thấy rằng đầu ra của cảm biến là tương tự và tỉ lệ với đầu ra của Hall Element 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.

Mặt khác, các cảm biến đầu ra kỹ thuật số 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. Để biết thêm chi tiết về cách Trình kích hoạt Schmitt hoạt động , bạn có thể kiểm tra hướng dẫn cụ thể của tôi cho điều đó. Một ví dụ về loại cảm biến này là công tắc Hall Effect. 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.

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 một yếu tố Hall và một nam châm vĩnh cửu được đặt gần một đĩa răng gắn trên trục quay.

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 đi 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.