Датчик эффекта Холла

Колесо содержит два магнита, проходящих мимо датчика эффекта Холла
Магнитный толок (1) в этом пневматическом цилиндре заставит датчики эффекта Холла (2 и 3), установленные на его наружной стенке, сработать, когда он полностью втянется или выдвинется.
Вентилятор двигателя с датчиком эффекта Холла
Условное графическое обозначение датчика Холла на схемах в соответствии с ГОСТ 2.730 и IEC 60617.

Датчик эффекта Холла (или просто датчик Холла) — измерительный преобразователь для измерения величины магнитного поля. Принцип работы датчика основан на эффекте Холла, и его исходное напряжение прямо пропорционально напряжённости магнитного поля[1]. Данное явление было открыто американским физиком Эдвином Холлом в 1879 году.

Датчики эффекта Холла используются для бесконтактного определения, позиционирования, выявление скорости и определения тока[2].

Часто датчик Холла сочетается с выявлением порога, и он действует как переключатель и называется переключателем Холла. Обычно встречаются в промышленных приложениях, таких как изображенный пневматический цилиндр, они также используются в потребительском оборудовании. Например, некоторые компьютерные принтеры используют их для выявления отсутствующего листа бумаги и открытых обложек. Они также могут использоваться в компьютерных клавиатурах, где требуется сверхвысокая надежность. Другое использование датчика Холла заключается в создании MIDI-органных педальных клавиатур, где движение «клавиши» на педальной доске переводится как переключатель включения и выключения датчиками Холла.

Датчики Холла обычно используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для синхронизации зажигания двигателя внутреннего сгорания, тахометров и антиблокировочной тормозной систем. Они используются в вентильных электродвигателях постоянного тока для обнаружения положения постоянного магнита. На изображенном колесе с двумя одинаково расположенными магнитами напряжение от датчика достигает пика в два раза за каждый оборот. Эта схема обычно используется для регулирования скорости работы дисководов.

Применение

Датчики Холла часто используются в качестве магнитометров, то есть для измерения магнитных полей или проверки материалов (например, труб или трубопроводов) с использованием принципов рассеяния магнитного потока.

Устройства использующие эффект Холла производят очень низкий уровень сигнала и, следовательно, требуют усиления. Хотя ламповые усилители первой половины 20-го века подходили для лабораторных приборов, они были слишком дорогими, энергоёмкими и ненадёжными для повседневного использования. Только с разработкой недорогой интегральной схемы датчик на эффекте Холла стал пригодным для массового применения. Многие устройства, которые сейчас продаются как датчики на эффекте Холла, фактически содержат как датчик, как описано выше, так и усилитель на интегральной схеме (IC) с высоким коэффициентом усиления в одном корпусе. Последние достижения позволили добавить в один пакет аналого-цифровой преобразователь и I²C (протокол связи между интегральными схемами) для прямого подключения к порту ввода-вывода микроконтроллера.

Преимущества перед другими методами

Устройства на эффекте Холла (при надлежащей упаковке) невосприимчивы к пыли, грязи и воде. Эти характеристики делают устройства на эффекте Холла лучше для определения положения, чем альтернативные средства, такие как оптические и электромеханические измерения.

Датчик тока на эффекте Холла с внутренним усилителем на интегральной схеме. Отверстие 8 мм. Выходное напряжение при нулевом токе находится посередине между напряжениями питания, которые поддерживают дифференциал от 4 до 8 вольт. Отклик на ненулевой ток пропорционален подаваемому напряжению и линеен до 60 ампер для данного конкретного устройства (25 А).

Когда электроны проходят через проводник, создаётся магнитное поле. Таким образом, можно создать бесконтактный датчик тока. Устройство имеет три терминала. Напряжение датчика прикладывается к двум клеммам, а третий обеспечивает напряжение, пропорциональное измеряемому току. Это даёт несколько преимуществ: никакого дополнительного сопротивления (шунта, необходимого для наиболее распространенного метода измерения тока) не требуется в первичной цепи. Кроме того, напряжение, присутствующее в линии, которое должно быть измерено, не передаётся на датчик, что повышает безопасность измерительного оборудования.

Недостатки по сравнению с другими методами

Магнитный поток из окружающей среды (например, других проводов) может уменьшать или увеличивать поле, которое датчик Холла намеревается измерить, делая результаты неточными.

Способы измерения механических положений в электромагнитной системе, такой как бесщёточный двигатель постоянного тока, включают (1) эффект Холла, (2) оптический датчик положения (например, абсолютные и инкрементальные датчики) и (3) индуцированное напряжение путём перемещения металлического сердечника, вставленного в трансформатор. Когда эффект Холла сравнивают с фоточувствительными методами, с Холлом труднее получить абсолютное значение. Холловские измерения также чувствительны к паразитным магнитным полям.

Современные приложения

Датчики на эффекте Холла доступны от ряда различных производителей и могут использоваться в различных датчиках, таких как датчики скорости вращения (велосипедные колеса, зубья шестерен, автомобильные спидометры, электронные системы зажигания), датчики потока жидкости, датчики тока и датчики давления. Обычные приложения часто встречаются там, где требуется прочный и бесконтактный переключатель или потенциометр. К ним относятся: электрические пистолеты для страйкбола, триггеры электропневматических ружей для пейнтбола, регуляторы скорости картинга, смартфоны и некоторые системы глобального позиционирования.

Преобразователь тока с ферритовым тороидом на эффекте Холла

Схема преобразователя тока на эффекте Холла, встроенного в ферритовое кольцо.

Датчики Холла могут легко обнаруживать паразитные магнитные поля, в том числе магнитные поля Земли, поэтому они хорошо работают в качестве электронных компасов: но это также означает, что такие паразитные поля могут препятствовать точным измерениям малых магнитных полей. Чтобы решить эту проблему, датчики Холла часто интегрируют с каким-либо магнитным экраном. Например, датчик Холла, интегрированный в ферритовое кольцо (как показано), может уменьшить обнаружение полей рассеяния в 100 раз или лучше (поскольку внешние магнитные поля компенсируются в кольце, не давая остаточного магнитного потока). Эта конфигурация также обеспечивает улучшение отношения сигнал/шум и эффекты дрейфа более чем в 20 раз по сравнению с устройством Холла без покрытия.

Диапазон данного сквозного датчика может быть расширен вверх и вниз с помощью соответствующей проводки. Чтобы расширить диапазон до более низких токов, можно сделать несколько витков токоведущего провода через отверстие, каждый поворот добавляя к выходному сигналу датчика одно и то же количество; при установке датчика на печатную плату повороты могут осуществляться скобами на плате. Чтобы расширить диапазон до более высоких токов, можно использовать делитель тока. Делитель разделяет ток по двум проводам разной ширины, и более тонкий провод, по которому проходит меньшая часть общего тока, проходит через датчик.

Множественные витки и соответствующая передаточная функция.

Датчик с разъёмным кольцом

Кольцевой датчик Холла используется в токоизмерительных клещах. Измерительный прибор закрепляется на линии, что позволяет использовать прибор в испытательном оборудовании. При использовании в стационарной установке такой метод позволяет проверять электрический ток без демонтажа существующей цепи.

Аналоговое умножение

Выходной сигнал пропорционален приложенному магнитному полю и приложенному напряжению датчика. Если магнитное поле прикладывается соленоидом, выходной сигнал датчика пропорционален произведению тока через соленоид и напряжения датчика. Поскольку большинство приложений, требующих вычислений, в настоящее время выполняются небольшими цифровыми компьютерами, оставшееся полезное приложение — измерение мощности в одном устройстве с эффектом Холла, которое объединяет измерение тока с измерением напряжения.

Измерение мощности

Измеряя ток, подаваемый на нагрузку, и используя приложенное к устройству напряжение можно определить мощность, рассеиваемую устройством.

Определение положения и движения

Устройства на эффекте Холла, используемые в датчиках движения и переключателей ограничения движения, могут обеспечить повышенную надёжность в экстремальных условиях. Поскольку внутри датчика или магнита нет движущихся частей, типичный ожидаемый срок службы увеличивается по сравнению с традиционными электромеханическими переключателями. Кроме того, датчик и магнит могут быть заключены в соответствующий защитный материал. Это приложение используется в вентильном электродвигателе постоянного тока.

Датчики на эффекте Холла, прикреплённые к механическим датчикам, которые имеют намагниченные индикаторные иглы, могут преобразовывать физическое положение или ориентацию стрелки механического индикатора в электрический сигнал, который может использоваться электронными индикаторами, элементами управления или устройствами связи[3].

Автомобильное зажигание и впрыск топлива

Обычно используемый в распределителях для определения угла опережения зажигания и в некоторых типах датчиков положения коленчатого вала и распределительного вала для определения времени импульса впрыска, измерения скорости и так далее. Датчик на эффекте Холла используется как прямая замена механических точек прерывания, используемых в более ранних автомобильных приложениях. Его использование в качестве устройства регулировки угла опережения зажигания в распределителях различных типов заключается в следующем. Стационарный постоянный магнит и полупроводниковая микросхема с эффектом Холла установлены рядом друг с другом и разделены воздушным зазором, образуя датчик Холла. Металлический ротор, состоящий из окон и выступов, установлен на валу и расположен так, что во время вращения вала окна и выступы проходят через воздушный зазор между постоянным магнитом и полупроводниковым кристаллом Холла. Это эффективно экранирует и подвергает чип Холла воздействию поля постоянного магнита в зависимости от того, проходит ли язычок или окно через датчик Холла. Для определения угла опережения зажигания металлический ротор будет иметь ряд выступов и окон одинакового размера, соответствующих количеству цилиндров двигателя. Это даёт однородный выходной сигнал прямоугольной формы, поскольку время включения и выключения (экранирование и экспонирование) одинаково. Этот сигнал используется компьютером двигателя или ЭБУ для управления моментом зажигания. Многие автомобильные датчики на эффекте Холла имеют встроенный внутренний NPN-транзистор с открытым коллектором и заземлённым эмиттером, что означает, что вместо напряжения, создаваемого на выходном проводе сигнала датчика Холла, транзистор включается, обеспечивая цепь для заземления через сигнальный выходной провод.

Определение скорости вращения колеса

Важное применение датчика Холла нашлось в антиблокировочных тормозных системах. Принципы работы таких систем были расширены и уточнены, чтобы предложить больше возможностей, чем функция противоскольжения. Теперь они обеспечивают расширенные улучшения управляемости автомобиля.

Управление электродвигателем

Некоторые типы вентильных электродвигателей постоянного тока используют датчики эффекта Холла для определения положения ротора и передачи этой информации на контроллер двигателя. Это позволяет повысить точность управления двигателем.

Промышленное применение

Приложения для измерения эффекта Холла также распространились на промышленные приложения, которые теперь используют джойстики на эффекте Холла для управления гидравлическими клапанами, заменяя традиционные механические рычаги бесконтактным датчиком. К таким приложениям относятся карьерные самосвалы, экскаваторы-погрузчики, краны, экскаваторы, ножничные подъемники и так далее.

Примечания

  1. Everything You Need To Know About Hall Effect Sensors | RS Components | RS. Дата обращения: 23 июня 2022. Архивировано 12 апреля 2022 года.
  2. Ramsden, Edward. Hall-effect sensors: theory and applications. — 2, illustrated. — Elsevier, 2006. — ISBN 978-0-7506-7934-3. Источник. Дата обращения: 6 мая 2021. Архивировано 19 апреля 2021 года.
  3. Tank Sensors & Probes Архивная копия от 18 марта 2019 на Wayback Machine, Electronic Sensors, Inc., retrieved August 8, 2018

Литература

Read other articles:

Bendera Haapsalu Lambang Haapsalu Lokasi di Laanemaa Video drone Haapsalu 2022 Haapsalu (bahasa Jerman dan bahasa Swedia: Hapsal) ialah sebuah kota pesisir, ibu kota Läänemaa, di Estonia timur. Kota ini memiliki luas 10,59 km². Perhitungan pada tahun 2007 memperkirakan jumlah penduduknya 11.966 jiwa. Kota kembar Kastil Haapsalu (1889) Haapsalu memiliki hubungan kota kembar dengan: Eskilstuna, Swedia Loviisa, Finlandia Rendsburg, Jerman Pranala luar Wikimedia Commons memiliki media men...

 

Madsuni Komandan Kodiklat TNIMasa jabatan13 September 2021 – 6 Desember 2021 PendahuluArios Tiopan AritonangPenggantiBambang IsmawanAsisten Teritorial Panglima TNIMasa jabatan27 Juli 2020 – 13 September 2021 PendahuluGeorge Elnadus SupitPenggantiSapriadiPanglima Komando Daerah Militer XIII/MerdekaMasa jabatan3 Maret 2018 – 14 Juli 2018 PendahuluGanip WarsitoPenggantiArios Tiopan AritonangKomandan Jenderal Komando Pasukan Khusus ke-29Masa jabatan16 Septembe...

 

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Levi Rock Shelter – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (March 2008) (Learn how and when to remove this template message) United States historic placeLevi Rock ShelterU.S. National Register of Historic Places LocationTravis County, Texas, USANearest ci...

United States tax cut law Taxpayer Relief Act of 1997Long titleAn act to provide for reconciliation pursuant to subsections (b)(2) and (d) of section 105 of the concurrent resolution on the budget for fiscal year 1998.Enacted bythe 105th United States CongressEffectiveJanuary 1, 1997CitationsPublic lawPub. L.Tooltip Public Law (United States) 105–34 (text) (PDF)Legislative historyIntroduced in the House as H.R. 2014 by John Kasich (R–OH) on June 24, 1997Committee considera...

 

† Человек прямоходящий Научная классификация Домен:ЭукариотыЦарство:ЖивотныеПодцарство:ЭуметазоиБез ранга:Двусторонне-симметричныеБез ранга:ВторичноротыеТип:ХордовыеПодтип:ПозвоночныеИнфратип:ЧелюстноротыеНадкласс:ЧетвероногиеКлада:АмниотыКлада:Синапсиды�...

 

Cet article est une ébauche concernant une localité suisse. Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants. Consultez la liste des tâches à accomplir en page de discussion. Flawil Armoiries Administration Pays Suisse Canton Saint-Gall Circonscription électorale Wil NPA 9230 No OFS 3402 Démographie Populationpermanente 10 446 hab. (31 décembre 2022) Densité 910 hab./km2 Langue Allemand...

Gereja Santo Fransiskus Xaverius, KutaGereja St. Fransiskus Xaveriushttps://goo.gl/maps/9papimi3Q7ErcDvX7LokasiJl. Kartika Plaza 107, Kuta, Bali, IndonesiaDenominasiGereja KatolikSitus webhttp://www.kutafx.com/SejarahDidirikan2006DedikasiSanto Fransiskus XaveriusAdministrasiKeuskupanKeuskupan DenpasarJumlah Imam3Imam yang bertugasRD. Evensius Dewantoro Boli DatonImam rekanRD. Antonius Gede Ekadana Putra RD. Benediktus I Wayan Rico Yusadi Gereja Katolik St. Fransiskus Xaverius adalah sebuah ge...

 

У этого термина существуют и другие значения, см. Западный округ. Западный внутригородской округ город Краснодар Дата основания 1936 год Дата упразднения 1994 Прежние имена Кагановичский, Ленинский районы Микрорайоны Дубинка, Черёмушки, Покровка Площадь 22[1]  км² Насе...

 

American lawyer Samuel M. BayMissouri Attorney GeneralIn office1839–1845Appointed byGovernor Lilburn Boggs Personal detailsBornSamuel Mansfield Bay(1810-06-01)June 1, 1810Hudson, New York, United StatesDiedMay 29, 1849(1849-05-29) (aged 38)Relatives William Van Ness Bay (brother) Dr. Joseph Lovell (uncle) Samuel M. Bay (June 1, 1810 – May 29, 1849) was an American lawyer who represented Dred Scott in the 1847 Scott v. Emerson case. He was known for his prosecution of Dedimus Buell Bu...

此條目需要补充更多来源。 (2021年7月4日)请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目,无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除。致使用者:请搜索一下条目的标题(来源搜索:美国众议院 — 网页、新闻、书籍、学术、图像),以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源(判定指引)。 美國眾議院 United States House of Representatives第118届美国国会众议院徽章 众议院旗...

 

Location of Meurthe-et-Moselle in France Following is a list of senators of Meurthe-et-Moselle, people who have represented the department of Meurthe-et-Moselle in the Senate of France. Third Republic Senators for Meurthe-et-Moselle under the French Third Republic were:[1] Auguste Bernard (1876–1883) Henri Varroy (1876–18830 Albert Berlet (1883–1886) Henri Marquis (1883–1906) François Volland (1886–1900) Alfred Mézières (1900–1915) Hippolyte Langlois (1906–1912) Gust...

 

Монастир Пива Manastir Piva 3.jpg 43°06′36″ пн. ш. 18°49′06″ сх. д. / 43.11000000002777455° пн. ш. 18.818611110027777755° сх. д. / 43.11000000002777455; 18.818611110027777755Координати: 43°06′36″ пн. ш. 18°49′06″ сх. д. / 43.11000000002777455° пн. ш. 18.818611110027777755° сх. д. / 43.1100000000277...

Head of the Maronite Church from 1898 to 1931 His BeatitudeVenerableElias Peter HoayekPatriarch of AntiochChurchMaronite ChurchSeePatriarch of AntiochElectedJanuary 6, 1899Term endedDecember 24, 1931PredecessorJohn Peter El HajjSuccessorAnthony Peter AridaOrdersOrdination1870 (Priest)ConsecrationDecember 14, 1889 (Bishop)by Paul Peter MassadPersonal detailsBorn(1843-12-04)December 4, 1843Helta, LebanonDiedDecember 24, 1931 (aged 87)Bkerké, LebanonSainthoodVenerated inRoman Catholic Chur...

 

Japanese manga magazine Bessatsu MargaretCover of the March 2016 issue (featuring Love Me, Love Me Not by Io Sakisaka)CategoriesShōjo manga[1]FrequencyMonthlyCirculation68,000(January–December 2020)[2]Founded1964CompanyShueishaCountryJapanBased inTokyoLanguageJapaneseWebsitebetsuma.shueisha.co.jp Bessatsu Margaret (別冊マーガレット, Bessatsu Māgaretto, Margaret additional volume), or Betsuma (別マ) for short, is a shōjo manga magazine published monthly in Japan ...

 

يو-875 الجنسية  ألمانيا النازية الشركة الصانعة بناء السفن والآلات الألمانية  المالك  كريغسمارينه المشغل كريغسمارينه (21 أبريل 1944–8 مايو 1945)[1]  المشغلون الحاليون وسيط property غير متوفر. المشغلون السابقون وسيط property غير متوفر. التكلفة وسيط property غير متوفر. منظومة الت�...

Chicago Board of Trade BuildingLe Chicago Board of Trade BuildingHistoireArchitecte Holabird and RootConstruction 1930Ouverture 1930Statut ConstruitUsage BureauxArchitectureStyle Art décoPatrimonialité Chicago Landmark (1977)Inscrit au NRHP (1978)National Historic Landmark (1978)Hauteur Toit : 184 mÉtages 44Nombre dʼascenseurs 23AdministrationSite web (en) anasedu.comLocalisationPays États-UnisVille ChicagoQuartier LoopAdresse 141 W. Jackson BoulevardCoordonnées...

 

This article is about the coat of arms of the country of Belgium and its Royal Family. For a broader article, see Belgian heraldry.Coat of arms of BelgiumGreater version (French version of motto)VersionsMiddle version (French version of motto)Lesser version (French version of motto) ArmigerPhilippe, King of the BelgiansAdopted17 March 1837CrestA helmet with raised visor or crowned with a Royal Crown of BelgiumShieldSable, a lion rampant or, armed and langued Gules with two crossed sceptres (...

 

Questa voce o sezione sull'argomento televisione non cita le fonti necessarie o quelle presenti sono insufficienti. Puoi migliorare questa voce aggiungendo citazioni da fonti attendibili secondo le linee guida sull'uso delle fonti. Segui i suggerimenti del progetto di riferimento. Questa voce o sezione sull'argomento televisione ha un'ottica geograficamente limitata. Motivo: MTV News è un format internazionale di MTV, non della sola MTV Italia. Contribuisci ad ampliarla o proponi ...

State that is administered and governed by a single communist party This article is about sovereign states governed by communist parties. For the hypothetical social stage proposed by Marxist theory, see Communist society. For a list of states designated as communist, see List of communist states. The flags of the Communist Party of Vietnam that were flown besides the Vietnamese national flags in Hanoi, Vietnam Part of a series onMarxism–Leninism Concepts Administrative-command system Anti-...

 

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (نوفمبر 2019) كأس ويلز 1933–34 تفاصيل الموسم كأس ويلز  البلد المملكة المتحدة  البطل نادي بريستول سيتي  عدد المشار�...