Koja je razlika između Hall-Effect trenutnog osjetljivosti i pozicioniranja

Korištenje Hallovog efekta za mjerenje struje svojstveno je robusno, ali to može biti još višenamjeran alat kada je u pitanju senzor položaja.

Osjećaj, u svim oblicima, temeljno je za toliko mnogo primjena. Neprekidno uključuje materijal koji djeluje kao pretvarač, kako bi pretvorio jedno svojstvo u drugo. U elektronici, osjetilni element imat će fizička svojstva koja se mijenjaju kao rezultat djelovanja osjeta, poput njegovog otpora ili reaktancije koja omogućuju mjerenje promjene struje ili napona.

Hall efekt

Edwin Hall je 1879. otkrio da kada se vodič ili poluvodič sa strujom koja teče u jednom smjeru okomito na magnetsko polje, napon se može mjeriti pod pravim kutom u odnosu na struju putanje. Dobro je utvrđeno da je Hall-efekt rezultat interakcije nabijenih čestica, poput elektrona, kao odgovor na električna i magnetska polja.

Hall-ov efekt, primijenjen na senzore, pokazuje se kao mjerljiva razlika napona preko vodiča kroz koju mora postojati konstantna struja, ili kao mjerljiva razlika struje u vodiču kroz koji mora prolaziti stalni napon (Sl. 1) , Razlika napona proporcionalna je jačini magnetskog polja. To znači da se Hall-ov efekt može koristiti na dva vrlo specifična načina, iako je temeljni efekt u oba slučaja isti.

1. U smislu senzora, Hallov efekt je ili mjerljiva razlika napona preko vodiča kroz koju mora biti prisutna konstantna struja, ili mjerljiva razlika struje kroz vodič, kroz koji mora prolaziti konstantan napon.

Razina signala zbog promjene polja, u odnosu na pozadinski šum, je mala (raspon µV). Stoga su joj potrebne prilično sofisticirane signalne staze da bi ih iskoristio.

Bez želje da na bilo koji način obezvrijedi otkriće Edwina Halla, efekt je stvarno produljenje upotrebe Lorentzove sile, koja opisuje međusobnu interakciju između električnih i magnetskih sila na točki naboj uslijed promjene elektromagnetskog polja.

Jednostavno rečeno, u slučaju Hall efekta, Lorentzova sila opisuje učinak koji magnetsko polje ima na nabijenu česticu, tačnije smjer koji će biti prisiljen poći dok prolazi kroz vodič izložen magnetskom polju. Fizičko kretanje rezultira s više ili manje naboja po površini vodiča, što rezultira razlikom potencijala poznatom kao Hallov napon.

Provjera struje u hodu

Činjenica da Hall-ov efekt ovisi o magnetskom polju znači da se može koristiti kao beskontaktna tehnologija. Dakle, to je neintenzivno, za razliku od najčešćeg načina trenutnog osjeta, koji se sastoji od upotrebe otpornika male vrijednosti kao shunt-a i mjerenja pada napona preko njega. Korištenje Hallovog efekta za mjerenje struje svojstveno je robusno u aplikacijama velike snage jer se ne oslanja na zemaljski potencijal kao referencu.

S uobičajenim Hall-efektom senzora struje, to znači da senzor postavite okomito na magnetsko polje i koristite koncentrator, obično feromagnetsku jezgru koja je u obliku prstena ili kvadrata, postavljenu oko vodiča koji nosi struju koja se mjeri (Sl. 2) . Senzor bi se obično nalazio u malom zračnom otvoru formiranom između dva kraja feromagnetske jezgre.

2. Evo usporedbe načina na koji su pozicionirani konvencionalni Hall-efekt i Hall-IMC senzori.

S IMC-Hall senzorom struje, senzorski je element smješten paralelno s trenutnim protokom (Sl. 2, ponovo) . U ovom slučaju nije potrebna feromagnetska jezgra; međutim, zaštitni imunitet može biti potreban štit. To znači da se može koristiti za mjerenje struje koja teče u sabirnici ili PCB traci samo postavljanjem senzora preko šipke ili staze. Ovu vrstu senzora omogućuje tehnologija IMC-Hall pomoću integriranog magnetskog koncentratora (IMC) koji je razvio Melexis (vidi dolje) .

U osnovi, to je magnetsko polje generirano strujom koja se otkriva zahvaljujući Hallovom učinku, a ne sama struja.

Provjera položaja s efektom dvorane

Isti princip može se koristiti za otkrivanje prisutnosti, odsutnosti ili blizine magnetskog polja. Učinkovito, Hallov napon koji nastaje kao rezultat pomicanja magneta na vrhu senzora može se otkriti, pojačati i obraditi. Ovo predstavlja priliku da se Hallov efekt koristi za otkrivanje položaja ili čak orijentacije objekata u odnosu na senzor.

U jednostavnoj primjeni ovo može biti relativno grubo, primjerice kada je laptop otvoren ili zatvoren. Ili može biti složenije kad se koristi za otkrivanje linearnog pomicanja ili rotacije, kao što je promjena položaja pomičnog predmeta (Sl. 3) . U tom je pogledu uporaba Hall efekta za senzor pozicije mnogo svestranija od njegove upotrebe kao senzora struje.

Integrirani magnetski koncentrator (IMC)

Jedna od nedostataka većine Hall-evih senzora, koja je povezana s načinom djelovanja efekta, je ta što je Hall ploča korištena za osjet polja, ograničena na samo jednu osovinu.

Da bi se pozabavio tim nedostacima, Melexis je razvio integrirani magnetski koncentrator, ili IMC, što Hallov efekt čini mnogo fleksibilnijim. IMC omogućava Hall-efekt senzorima, ostajući u ravnini, za otkrivanje magnetskih polja iz X, Y i Z osi (Sl. 4) . Sukladno tome, prednosti primjene su višestruke, uključujući fleksibilnost orijentacije senzora.

4. Integrirani magnetski koncentrator omogućuje Hallsovim senzorima, ostajući u ravnini, za otkrivanje magnetskih polja iz X, Y i Z osi.

Halo-učinak u automobilskim aplikacijama

Uključivanjem IMC tehnologije, mnoge aplikacije u automobilskoj industriji mogu upotrijebiti Hall-ov efekt. Ako djeluje u tri dimenzije, Hall-efekt senzor može se koristiti za otkrivanje položaja papučica, okretanja stupa upravljača i statusa ručne kočnice, te položaja električno upravljanih sjedala.

Također se pod kapom može nadgledati pokretne dijelove lijepih crpki i motora, kao i za mjerenje struje koju iscrpljuju elektrificirani dijelovi pogonskog sklopa, poput pretvarača, sustava za praćenje akumulatora (BMS) ili daljinskog upravljača. punjač na ploči (OBC).

Zaključak

U osnovi, Hall-efekt se može iskoristiti na brojne korisne načine, uključujući trenutnu primjenu i pozicioniranje. Unatoč velikim izazovima, poput niskog omjera signal-šum ili utjecaja zalutalog polja, elektronička industrija uspješno je razvila snažna i točna senzorska rješenja temeljena na Hallovom učinku.

Konkretno, dodavanje snažnog analognog prednjeg i digitalnog signalnog puta, zajedno s vlastitim tehnologijama kao što je Melexis-ov IMC-Hall, znači da se Hall-ov efekt može primijeniti na mjerenje struje i senzor pozicije - čak i u otežanim okruženjima kao što je automobilska industrija.

Za više informacija kontaktirajte nas na sales@xfullstar.com