Hall-anturisovellukset
Vuonna 1879 amerikkalainen fyysikko Edwin Herbert Hall suoritti kokeen kultalevyllä työskennellessään väitöskirjaansa Johns Hopkinsin yliopistossa. Hän kuljetti virran levyn läpi asettamalla itse levyn lasille ja lisäksi levy altistettiin magneettikentän vaikutukselle, joka oli suunnattu kohtisuoraan sen tasoon nähden ja vastaavasti kohtisuoraan virran suhteen.
Rehellisyyden nimissä on huomattava, että tällä hetkellä Hall oli mukana ratkaisemassa kysymystä siitä, riippuuko kelan, jonka läpi virta kulkee, resistanssi sen vieressä olevasta läsnäolosta kestomagneetti, ja tämän työn puitteissa tutkijat ovat tehneet tuhansia kokeita. Kultalevykokeen tuloksena levyn sivureunoista löydettiin tietty potentiaaliero.
Tätä jännitettä kutsutaan Hall-jännitteeksi... Prosessi voidaan kuvata karkeasti seuraavasti: Lorentzin voima saa negatiivisen varauksen kerääntymään levyn yhden reunan lähelle ja positiivisen lähelle vastakkaista reunaa.Tuloksena olevan Hall-jännitteen suhde pitkittäisvirran arvoon on ominaisuus materiaalille, josta tietty Hall-elementti on valmistettu, ja tätä arvoa kutsutaan "Hall-resistanssiksi".
Hall-ilmiö toimii melko tarkana menetelmänä puolijohteen tai metallin varauksenkuljettajien (reikä tai elektroni) tyypin määrittämiseen.
Hall-efektiin perustuen he valmistavat nyt Hall-antureita, laitteita magneettikentän voimakkuuden mittaamiseen ja johdossa olevan virran voimakkuuden määrittämiseen. Toisin kuin virtamuuntajat, Hall-anturit mahdollistavat myös tasavirran mittaamisen. Näin ollen Hall-efektianturin käyttöalueet ovat yleensä melko laajat.
Koska Hall-jännite on pieni, on vain loogista, että Hall-jänniteliittimet on kytketty operaatiovahvistin… Digitaalisiin solmuihin liittämistä varten piiriä täydennetään Schmitt-liipaisulla ja saadaan kynnyslaite, joka laukeaa tietyllä magneettikentän voimakkuuden tasolla. Tällaisia piirejä kutsutaan Hall-kytkimiksi.
Usein Hall-anturia käytetään yhdessä kestomagneetin kanssa ja se laukeaa, kun kestomagneetti lähestyy anturia tietyn ennalta määrätyn etäisyyden sisällä.
Hall-anturit ovat melko yleisiä harjattomissa tai venttiilisähkömoottoreissa (servomoottorit), joissa anturit asennetaan suoraan moottorin staattoriin ja toimivat roottorin asennon anturina (RPR), joka antaa palautetta roottorin asennosta, samalla tavalla kuin kollektorissa oleva kollektori. DC moottori.
Kiinnittämällä kestomagneetti akseliin saadaan yksinkertainen kierroslukulaskuri ja joskus itse ferromagneettisen osan suojavaikutus magneettivuon kestomagneetti… Magneettivuo, josta Hall-anturit tyypillisesti laukeavat, on 100-200 Gaussia.
Modernin elektroniikkateollisuuden valmistamien kolmijohtimien Hall-antureiden pakkauksessa on avoimen kollektorin n-p-n-transistori. Usein tällaisen anturin transistorin läpi kulkeva virta ei saa ylittää 20 mA, joten tehokkaan kuorman kytkemiseksi on asennettava virtavahvistin.
Virtaa johtavan johtimen magneettikenttä ei yleensä ole tarpeeksi voimakas laukaisemaan Hall-anturin, koska tällaisten antureiden herkkyys on 1-5 mV / G, ja siksi heikkojen virtojen mittaamiseksi virtaa kuljettava johdin on kelattu. toroidaalinen ydin, jossa on rako, ja Hall-anturi on jo asennettu rakoon ... Joten 1,5 mm:n raolla magneettinen induktio on nyt 6 Gs / A.
Yli 25 A:n virtojen mittauksessa virtajohdin kulkee suoraan toroidisydämen läpi. Ytimen materiaali voi olla alsiferia tai ferriittiä, jos se mitataan korkeataajuinen virta.
Jotkut ionisuihkumoottorit toimivat Hall-ilmiön perusteella ja toimivat erittäin tehokkaasti.
Hall-efekti on nykyaikaisten älypuhelimien elektronisten kompassien perusta.