Что такое датчик Холла и где он используется

Принцип действия и типы

Использование сенсоров в различных устройствах (в частности, в планшете) объясняется их способностью реагировать на изменение поля и отключаться при закрытии магнитной крышки крышки. Благодаря этой особенности они также устанавливаются в стиральные машины, позволяя регулировать скорость вращения барабана. Проще говоря, датчик Холла используется как тахометр.

Историческая справка

Чтобы понять, как работает этот элемент, нам нужно совершить небольшое историческое путешествие. В 1879 году американский физик Холл обнаружил интересное явление, связанное с поведением проводника с током в магнитном поле. Испытания показали, что если через медную пластину, помещенную между магнитами, пропустить ток, на ее боковых краях появится разность потенциалов. Возникает закономерный вопрос: как проверить это напряжение в домашних условиях?

Оказывается, на практике его можно измерить мультиметром или другим прибором с соответствующими пределами. То же самое можно сделать с помощью любого подходящего тестера или подобного устройства.

Подключение счетчика подтверждает, что движущиеся электроны отклоняются в сторону (перпендикулярно направлению их движения) под действием магнитного поля.

Важно отметить, что величина этого отклонения или разности потенциалов пропорциональна «мощности» магнитов и величине тока, протекающего через пластину.

На этом основании Холл пришел к выводу, что такой проводник — хорошее средство измерения магнитного поля. На этом эффекте был основан специальный элемент обнаружения, называемый датчиком Холла. Как только вы поймете, как это работает на каждом устройстве индивидуально, можете быть уверены, что наконец узнаете, как это работает.

Классификация

Важно понимать, что такое датчики Холла и как их обычно классифицируют. Датчик Холла может быть сконструирован по-разному, в зависимости от специфики работы и того, для чего он используется, или цели, для которой он предназначен. Один из вариантов — аналоговые устройства, вырабатывающие на выходе непрерывный сигнал.

Напротив, цифровой элемент имеет только два дискретных состояния («ноль» и «единица»). Этот тип устройства может быть униполярным или биполярным. Первый из них активируется при обнаружении поля любой полярности и деактивируется, когда оно исчезает. Это означает, что униполярный цифровой датчик реагирует только на отсутствие или наличие магнитной силы. Особенности, обсуждаемые для каждого подвида, также помогут вам понять, что такое датчик Холла.

Униполярные датчики переключаются в «единицу» только тогда, когда поле достигает порогового уровня и не могут обнаружить его наличие при низких напряжениях. Это свойство является существенным недостатком таких устройств, существенно ограничивающим область их применения. Биполярный датчик срабатывает с учетом поляризации магнитного поля, один из которых включает его, а другой выключает.

Схематическое изображение этого класса устройств показано на фото ниже:

Устройство и примеры использования

Простейшая микросхема датчика Холла состоит из следующих компонентов:

  1. Постоянный магнит (его функция — создание магнитного поля).
  2. Подвижный ротор с лопастями или зубьями.
  3. Специальный магнитный стержень (магнитопровод).
  4. Пластиковый корпус.

Кроме того, технические характеристики датчика связаны с использованием микропроцессоров, участвующих в процессе измерения.

Понять, как работает это устройство, можно после ознакомления с подробной схемой подключения датчика Холла в зоне измерения. Схема подключения и суть работы датчика можно представить следующим образом:

  • Металлические лопасти ротора движутся в зазоре, образованном магнитными половинками.
  • Во время их вращения периодически смещается магнитный поток.
  • Встроенная микросхема позволяет определить нулевое значение индукции (в эти моменты напряжение на ее выходе максимальное).
  • Основываясь на частоте таких взрывов, подсчитанной той же системой, можно оценить скорость вращения контролируемого объекта (например, вала двигателя мотоцикла).

Обрабатыватьэто было нормально — при подключении датчика к измерительной системе необходимо учитывать расположение выводов данного образца (оно может быть другим).

Обобщая рассмотренную схему, следует предположить, что датчики этого класса способны измерять частоту вращения коленчатого вала любого движущегося транспортного средства. Универсальность датчика, не исключающая возможности его установки, например, в самокат, позволяет использовать датчик Холла не только в сложных технических устройствах, но и в обычной бытовой технике.

Применение в системе зажигания и стиральных машинах

Когда датчик Холла используется в системе зажигания автомобиля, его можно использовать для определения момента открытия цилиндра. В этом случае он действует как аналоговый преобразователь, который определяет, когда прерывается бортовое питание. Тот же принцип лежит в основе его применения в рабочих модулях стиральной машины, что позволяет определять увеличение веса белья по скорости вращения барабана.

Датчики Холла также установлены в некоторых примерах измерительных устройств. Чаще всего их устанавливают в бесконтактные клещи, используемые для измерения тока в проводниках. Интегрированное устройство реагирует на изменения электромагнитного поля, создаваемого вокруг шнура питания. Он также подходит для ручки газа на электронных велосипедах, позволяя контролировать угол поворота ручки газа.

В бытовых условиях

В компьютерных клавиатурах эти устройства обеспечивают бесконтактный метод сбора информации. Датчик в кулере ПК умеет контролировать полярность обмоток ротора, т.е. изменять направление его вращения.


Когда такой элемент используется, особенно в смартфоне, он обеспечивает выключение устройства после помещения его в чехол с «магнитной» застежкой.

Говоря простым языком о сферах применения датчика Холла, можно сказать, что его применение в технической сфере практически неограничено. В электронном сборщике Arduino, например, есть комплект с таким датчиком, который позволяет практически проиллюстрировать эффект Холла.

Это не единственный пример его использования в учебных целях, помогающий начинающим пользователям понять, как подключать и использовать датчики структуры поля.

Подводя итоги, отметим, что к недостаткам датчиков Холла можно отнести их чувствительность к электромагнитным помехам, которые часто возникают в рабочих цепях. Кроме того, использование сложных электронных модулей в конструкции устройства в определенной степени влияет на его надежность, несколько снижая ее. Эти недостатки датчика не считаются недостатками, а просто учитываются при работе с устройством.

Теперь вы знаете, что такое датчик Холла, как он работает и зачем он нужен. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!