Ефект холу і датчики на його основі різного рівня

Ефект холу знайшов широке застосування

У позаминулому столітті був відкритий знаменитий ефект холу, який успішно застосовується і до цього дня. Сутність ефекту полягає в тому, що завдяки магнітному полю або імпульсу утворюється різниця потенціалів, що сприяє появі вихідної напруги. Безліч датчиків було придумано на основі подібного ефекту. Розглянемо їх докладніше.

Ефект Холла і його прогрес

УВАГА! Знайдений абсолютно простий спосіб скоротити витрату палива! Не вірите? Автомеханік з 15-річним стажем теж не вірив, поки не спробував. А тепер він економить на бензині 35 000 гривен в рік! /

Датчики холу або ДХ отримали сьогодні досить широку популяризацію, так як вихідна напруга у них визначається сумою 2-х величин.

Ще на початку 70-х років минулого століття за кордоном успішно впроваджувалися в промисловість безконтактні клавішні перемикачі. Вже тоді були відзначені: висока надійність, малі габарити і довговічність приладів. Хоча були й недоліки: дорожнеча і більша витрата споживання енергії.

Схема датчика на ефекті холу

Що собою являє ДХ? Це прилад з щілинним конструкцією, що функціонує або по магнітному принципом, або за імпульсного. Перші називаються аналоговими, другі — цифровими.

Взагалі, про ефект Холла написано чимало. Ефект активно використовується в техніці, його продовжують удосконалювати шляхом різних досліджень.

Наприклад, в 80-х роках минулого століття одним німецьким вченим, який отримав після цього Нобелівську премію, були проведені дослідження ефекту Холла при дуже низьких температурах. Їм вперше було виявлено, що напруженість магнітполя змінюється не плавно, як слід було очікувати, а стрибками.

Цікавий момент. Величина стрибка залежала від комбінації первинних физич. констант, жодним чином не залежачи від особливостей матеріалу. Канони квантмеханікі чудесним чином міняли ефект Холла, і в фізиці таке явище стало називатися квантовим ефектом.

Сила Лоренца і датчик холу

Кількома роками пізніше вже квантовий ефект Холла піддається дослідженню. На цей раз в якості зразка застосували арсенід галію великих розмірів, виготовлений штучно.

Зразок мав таку ступінь чистоти, що крізь нього електрони проходили абсолютно безперешкодно.

Відмінність експерименту від схожого тесту німецького вченого, який відкрив квантовий ефект, полягало в тому, що він проводився в холод і в більш потужних магнітполях.

І тут вчені виявили сенсаційну особливість. Стрибок в опорі був в кілька разів більше, ніж у німецького вченого. Надалі були виявлені ще більш високі скачки. Що все це означало — комбінація фізпостоянних ділилася на дробове число, а зовсім не на ціле.

Магніт і ефект холу

Разом спростовували теорія фізиків, які стверджували, що заряд електрона є константою. А остання не ділиться на частини, як відомо, а лише тільки на ціле.

Метал (сплав) Т, ° С В, Тл R, mj / k
алюміній -190
+300
+600
0,54 -0,22
-0,33
-0,39
-0,41
золото -190
+300
+600
0,54 -0,715
-0,695
-0,721
-0,785
срібло -190
+300
+600
0,54 -0,925
-0,909
-0,949
-1,002
мідь -190
+300
+600
0,54 -0,56
-0,513
-0,543
-0,587
Залізо +26 0,3 … 1,7 +5,5
кобальт + 100
+300
+460
+960
0,1 … 1,6
0,1 … 1,6
0,1 … 1,6
0,2 … 1
+8,65
+21,2
+89,4
+200
Морганец-сурма +20
+320
0 … 2
0 … 2
+ 1200
+10500
Хром-телур 0 0-1,6 -31500

види ДХ

Застосування ДХ на основі Холла мають на увазі вибір магнітсістеми і сенсора, що відрізняє відповідними експлуатаційними характеристиками. Два цих самих компонента об’єднані в систему, що задовольняє конкретне застосування. Так як характеристики ДХ зумовлені, то і застосування їх не вимагає яких-небудь розробок, а складається лише в механічному поєднанні.

Розглянемо основні види ДХ, що застосовуються сьогодні докладніше.

повзунковий ДХ

Повзунковий датчик холу

Аналоговий прилад з цифровим виходом. Магніт з датчиком жорстко встановлений в єдиному корпусі, не схильним до впливу магніту. Повзунковий ДХ обов’язково має зазор, крізь який проходить залізна перегородка або екран.

Базова конструкція ДХ ползункового типу не завжди буває однаковою. Можливий і інший спосіб її реалізації, що має на увазі додавання магніту з боку ДХ. Така схема впливає на зменшення магнітного опору.

Перегородка або екран в ползункових типах ДХ може мати кілька «зубців», відстані між якими визначаються словом «вікно».

Повзункові ДХ можуть мати окремі, властиві тільки їм параметри.

ДХ цифрові

Цей різновид датчиків вважається більш швидкісний. Виготовляються вони з використанням цифри на виході. Називають їх ще струмовими ДХ, адже вони включають в свій склад сенсор і електромагніт. Вони з’єднані в єдиному фюзеляжі.

Схема цифрового датчика холу

Принцип функціонування ДХ базується на законах електромагніту. Останній успішно створює магнітполе по обидві сторони провідника при проходженні імпульсу. В даному випадку щільність магнітного поля однакова з величиною струму, що йде по провіднику.

лінійні ДХ

Ще один різновид ДХ, що мають аналоговий вихід. Такий ДХ містить ферритовое або сталеве кільце, чіп датчика і єдиний корпус.

Коли крізь провідник йде імпульс, генерується магнітне поле. Воно ж концентрує магнітний потік в області мікросхеми.

Лінійні ДХ вважаються найбільш ефективними приладами для контролю ДВС.

Лінійний датчик холу

Лінійний ДХ працює за принципом вимірювання відносини. Завдяки цьому і конструктивним виконанням гарантується нормальна робота системи запалювання при високих напругах і великих дозах струму.

замкнені ДХ

Такі регулятори ще називаються пристроями з замкнутою петлею струму. Такі ДХ підсилюють вихід, керуючий струмом. Генерується додатковим провідником магнітполе, направляється в протилежну сторону в порівнянні зі стандартною ситуацією. Такий ретроградний ефект є причиною того, що сукупне магнітполе дорівнює 0, а вторинна напруга, проходячи резистор, створює напругу на виході.

Існують ще й інші різновиди ДХ, в тому числі, що мають принцип, заснований на механічних перемикачах. Однак таку широку популярність, як описані вище, вони не отримали.

Завдяки датчикам сьогодні радіоаматорами збирається маса різних пристроїв. Це можуть бути іграшки, такі як Левітрон або енкодер — контролер. Останні вже використовуються, як самостійні вимірювачі обертових об’єктів.

Автомобільний датчик холу

Сучасні енкодери мають велику затребуваність, знайшли застосування в металургії, пакувально-розливного промисловості, на випробувальних стендах і т. Д.

Енкодери бувають абсолютні і інкрементні. Перші здатні визначати положення предметів в цифрі, тобто, більш точніше. Вони мають масу переваг, використовуються в високоточних системах, наприклад, в верстатах з ЧПУ і т. Д.

Другий різновид енкодера теж видає цифровий код, але тільки імпульсний. Застосовується для визначення швидкості обертання. У порівнянні з абсолютним енкодером має багато недоліків.

Втомився платити за штрафи? Вихід є!

Забудьте про штрафи з камер! Абсолютно легальна новинка — Глушилка камер ГИБДД, приховує ваші номери від камер, які стоять по всіх містах. Детальніше за посиланням.

  • Абсолютно легально (стаття 12.2);
  • Приховує від фото-відеофіксації;
  • Підходить для всіх автомобілів;
  • Працює через роз’єм прикурювача;
  • Не викликає перешкод в радіоприймачі і стільникових телефонах.