Hallsensorer är baserade på Halleffekten. Halleffekten är en grundläggande metod för att studera egenskaper hos halvledarmaterial. Hallkoefficienten mätt med Halleffektexperimentet kan bestämma viktiga parametrar som konduktivitetstyp, bärarkoncentration och bärarmobilitet hos halvledarmaterial.
Klassificering
Hallsensorer är indelade i linjära Hallsensorer och växlande Hallsensorer.
1. Linjär Hall-sensor består av Hall-element, linjär förstärkare och emitterföljare, och matar ut analog storhet.
2. Hallsensorn av switchtyp består av en spänningsregulator, ett Hall-element, en differentialförstärkare, en Schmitt-trigger och ett utgångssteg, och matar ut digitala storheter.
Element tillverkade av halvledarmaterial baserade på Halleffekten kallas Hall-element. De har fördelarna att vara känsliga för magnetfält, enkla i strukturen, små i storlek, brett frekvenssvar, stora variationer i utspänningen och lång livslängd. Därför har de använts flitigt inom mätning, automation, datorer och informationsteknik.
Main-applikation
Halleffektsensorer används ofta som positionssensorer, rotationshastighetsmätning, gränsbrytare och flödesmätning. Vissa enheter fungerar baserat på Halleffekten, såsom Halleffektströmsensorer, Halleffektbladbrytare och Halleffektmagnetfältstyrkesensorer. Härnäst beskrivs huvudsakligen positionssensorn, rotationshastighetssensorn och temperatur- eller trycksensorn.
1. Positionssensor
Halleffektsensorer används för att känna av glidande rörelser. I den här typen av sensorer finns det ett noggrant kontrollerat mellanrum mellan hallelementet och magneten, och det inducerade magnetfältet förändras när magneten rör sig fram och tillbaka vid det fasta mellanrummet. När elementet är nära nordpolen är fältet negativt, och när elementet är nära sydpolen är magnetfältet positivt. Dessa sensorer kallas även närhetssensorer och används för exakt positionering.
2. Hastighetssensor
Vid hastighetsmätning placeras Hall-effektsensorn fast vänd mot den roterande magneten. Denna roterande magnet genererar det magnetfält som krävs för att styra sensorn eller Hall-elementet. Arrangemanget av de roterande magneterna kan variera beroende på tillämpningens lämplighet. Några av dessa arrangemang är genom att montera en enda magnet på axeln eller navet eller genom att använda ringmagneter. Hall-sensorn avger en utpuls varje gång den är vänd mot magneten. Dessutom styrs dessa pulser av processorn för att bestämma och visa hastigheten i varvtal. Dessa sensorer kan vara digitala eller linjära analoga utgångssensorer.
3. Temperatur- eller trycksensor
Halleffektsensorer kan också användas som tryck- och temperatursensorer. Dessa sensorer kombineras med ett tryckavledande membran med lämpliga magneter, och bälgens magnetiska enhet aktiverar Halleffektelementet fram och tillbaka.
Vid tryckmätning utsätts bälgen för expansion och kontraktion. Förändringar i bälgen gör att magnetaggregatet rör sig närmare Halleffektelementet. Därför är den resulterande utspänningen proportionell mot det applicerade trycket.
Vid temperaturmätningar är bälgaggregatet tätat med en gas med kända termiska expansionsegenskaper. När kammaren värms upp expanderar gasen inuti bälgen, vilket gör att sensorn genererar en spänning som är proportionell mot temperaturen.
Publiceringstid: 16 november 2022