Εφαρμογές αισθητήρων Hall
Το 1879, ενώ εργαζόταν για τη διδακτορική του διατριβή στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, ο Αμερικανός φυσικός Edwin Herbert Hall διεξήγαγε ένα πείραμα με μια χρυσή πλάκα. Πέρασε ένα ρεύμα μέσω της πλάκας τοποθετώντας την ίδια την πλάκα στο γυαλί και, επιπλέον, η πλάκα υποβλήθηκε στη δράση ενός μαγνητικού πεδίου που κατευθύνεται κάθετα στο επίπεδό της και, κατά συνέπεια, κάθετα στο ρεύμα.
Για να είμαστε δίκαιοι, πρέπει να σημειωθεί ότι εκείνη τη στιγμή ο Hall ασχολήθηκε με την επίλυση του ζητήματος εάν η αντίσταση του πηνίου μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα εξαρτάται από την παρουσία δίπλα του μόνιμος μαγνήτης, και στο πλαίσιο αυτής της εργασίας οι επιστήμονες έχουν πραγματοποιήσει χιλιάδες πειράματα. Ως αποτέλεσμα του πειράματος της πλάκας χρυσού, βρέθηκε μια ορισμένη διαφορά δυναμικού στα πλευρικά άκρα της πλάκας.
Αυτή η τάση ονομάζεται τάση Hall... Η διαδικασία μπορεί να περιγραφεί χονδρικά ως εξής: η δύναμη Lorentz προκαλεί τη συσσώρευση ενός αρνητικού φορτίου κοντά στο ένα άκρο της πλάκας και ένα θετικό κοντά στο απέναντι άκρο.Ο λόγος της προκύπτουσας τάσης Hall προς την τιμή του διαμήκους ρεύματος είναι χαρακτηριστικό του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο ένα συγκεκριμένο στοιχείο Hall και αυτή η τιμή ονομάζεται «αντίσταση Hall».
Το φαινόμενο Hall χρησιμεύει ως μια αρκετά ακριβής μέθοδος για τον προσδιορισμό του τύπου των φορέων φορτίου (οπή ή ηλεκτρόνιο) σε έναν ημιαγωγό ή μέταλλο.
Με βάση το φαινόμενο Hall, τώρα παράγουν αισθητήρες Hall, συσκευές για τη μέτρηση της ισχύος ενός μαγνητικού πεδίου και τον προσδιορισμό της ισχύος ενός ρεύματος σε ένα καλώδιο. Σε αντίθεση με τους μετασχηματιστές ρεύματος, οι αισθητήρες Hall καθιστούν δυνατή τη μέτρηση του συνεχούς ρεύματος επίσης. Έτσι, οι περιοχές εφαρμογής του αισθητήρα εφέ Hall είναι γενικά αρκετά εκτεταμένες.
Εφόσον η τάση Hall είναι μικρή, είναι λογικό να συνδέονται οι ακροδέκτες τάσης Hall τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ… Για τη σύνδεση σε ψηφιακούς κόμβους, το κύκλωμα συμπληρώνεται με μια σκανδάλη Schmitt και λαμβάνεται μια συσκευή κατωφλίου, η οποία ενεργοποιείται σε ένα δεδομένο επίπεδο έντασης μαγνητικού πεδίου. Τέτοια κυκλώματα ονομάζονται διακόπτες Hall.
Συχνά ένας αισθητήρας Hall χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με έναν μόνιμο μαγνήτη και ενεργοποιείται όταν ο μόνιμος μαγνήτης πλησιάζει τον αισθητήρα σε μια ορισμένη προκαθορισμένη απόσταση.
Οι αισθητήρες Hall είναι αρκετά συνηθισμένοι σε ηλεκτρικούς κινητήρες χωρίς ψήκτρες ή βαλβίδες (σερβοκινητήρες), όπου οι αισθητήρες είναι εγκατεστημένοι απευθείας στον στάτορα του κινητήρα και λειτουργούν ως αισθητήρας θέσης ρότορα (RPR) που παρέχει ανάδραση στη θέση του ρότορα, παρόμοια με έναν συλλέκτη στον συλλέκτη Μοτέρ DC.
Στερεώνοντας έναν μόνιμο μαγνήτη στον άξονα, έχουμε έναν απλό μετρητή στροφών και μερικές φορές την επίδραση θωράκισης του ίδιου του σιδηρομαγνητικού τμήματος στη μαγνητική ροή του μόνιμος μαγνήτης… Η μαγνητική ροή από την οποία ενεργοποιούνται συνήθως οι αισθητήρες Hall είναι 100-200 Gauss.
Κατασκευασμένοι από τη σύγχρονη βιομηχανία ηλεκτρονικών, οι αισθητήρες Hall τριών συρμάτων διαθέτουν στη συσκευασία τους ένα τρανζίστορ n-p-n ανοιχτού συλλέκτη. Συχνά, το ρεύμα μέσω του τρανζίστορ ενός τέτοιου αισθητήρα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 20 mA, επομένως, για να συνδέσετε ένα ισχυρό φορτίο, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε έναν ενισχυτή ρεύματος.
Το μαγνητικό πεδίο ενός αγωγού που μεταφέρει ρεύμα συνήθως δεν είναι αρκετά ισχυρό για να ενεργοποιήσει έναν αισθητήρα Hall, καθώς η ευαισθησία τέτοιων αισθητήρων είναι 1-5 mV / G και επομένως, για τη μέτρηση ασθενών ρευμάτων, τυλίγεται ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα. ένας σπειροειδής πυρήνας με διάκενο και ένας αισθητήρας Hall είναι ήδη εγκατεστημένος στο κενό ... Έτσι με διάκενο 1,5 mm, η μαγνητική επαγωγή θα είναι πλέον 6 Gs / A.
Για τη μέτρηση ρευμάτων άνω των 25 A, ο αγωγός ρεύματος διέρχεται απευθείας από τον δακτυλιοειδές πυρήνα. Το υλικό του πυρήνα μπορεί να είναι αλσίφερ ή φερρίτης εάν μετρηθεί ρεύμα υψηλής συχνότητας.
Ορισμένοι κινητήρες ιόντων εκτόξευσης λειτουργούν με βάση το φαινόμενο Hall και λειτουργούν πολύ αποτελεσματικά.
Το φαινόμενο Hall είναι η βάση για ηλεκτρονικές πυξίδες στα σύγχρονα smartphone.