Sensor de pasillo

El sensor de efecto Hall de

es un pequeño elemento sensible que le permite rastrear cambios en el campo magnético. El descubrimiento ya ha cumplido 100 años, el fenómeno que subyace al principio de acción se conoce desde 1879, pero solo en las últimas décadas los productos se han convertido en parte integral de los ejemplos de avances tecnológicos.

Hall Effect

Edwin Hall mostró que en la dirección transversal al campo magnético, se genera una fem en el conductor cuando la corriente continua fluye a través de él. En la práctica, se parece a la aparición de potenciales en los bordes de una tira metálica, cuando se lleva un imán a la tira. Como resultado, es posible registrar el hecho de acercarse al sensor. La diferencia de potencial depende principalmente de:

1. La magnitud de la corriente continua que fluye.
2. Fuerza del campo magnético.
3. Movilidad y concentración de portadores de carga en el material.

Hasta la década de 1950, cuando se creó la grabadora de radiación de microondas, el efecto Hall no se aplicó fuera de los laboratorios. En la natación masiva lanzada por los fabricantes de teclados de computadora, las preocupaciones resultaron estar interesadas en encontrar una forma sin contacto de registrar la posición de las teclas y la encontraron en 1968.El sensor de estado sólido, inventado en 1965 por Joe Mopin y Everett Wortman, mejoró enormemente las características del equipo. Ahora que la industria está experimentando un aumento anual en la necesidad de sensores Hall, se estima que las cinco principales compañías manufactureras recaudan $ 2 mil millones en ingresos.

Hoy en día, los sensores Hall usan debido a esta característica: son casi eternos, no contienen partes en movimiento ni frotadas. En el teclado, no es el elemento sensible el que se rompe, sino el controlador. Hay virus que pueden reprogramar un chip e infectar una computadora. .. a través de los teclados USB.Por cierto, los servicios especiales han adoptado durante mucho tiempo un método para espiar, pero simplemente no existe una protección efectiva contra la vulnerabilidad.

El efecto Hall se manifiesta en el conductor, cuanto más fuerte, menor es la concentración del portador y mayor es la movilidad. Los metales( en base a los cuales se demostró por primera vez el fenómeno) no se consideran un material ideal para la creación de sensores. En gran medida, los semiconductores son adecuados para este propósito. Al mismo tiempo, esto reduce en gran medida el costo y aumenta la unificación de la producción en masa.

Veamos cómo funciona el sensor Hall. Imagina una tira semiconductora a lo largo de la cual fluye la corriente directa. En ausencia de perturbaciones externas, se crea un campo eléctrico en el interior, que pone en movimiento los portadores de carga. Supongamos ahora que las líneas de un campo magnético constante surgen perpendiculares a la superficie de la tira. La fuerza emergente de Lorentz será la regla de la mano izquierda para actuar en el proceso. Recuerde que la dirección se determina de la siguiente manera: "Si coloca su mano izquierda de manera que las líneas del campo magnético sean perpendiculares a la palma y los dedos extendidos miren en la dirección del movimiento de carga( en física: partículas cargadas positivamente, no electrones negativos), el pulgar doblado 90 gradosapuntará en la dirección de la acción de la fuerza de Lorentz ".

No hay acertijos en el efecto Hall. La fórmula de Lorentz se propuso una buena docena de años después, en 1892, antes de que la gente descubriera que una placa de oro forma una diferencia potencial en los extremos cuando fluye la corriente continua. La influencia del campo magnético en los conductores en 1831 fue expresada claramente por Michael Faraday, gracias a un admirador secreto del cual el mundo aprendió sobre generadores y motores. Todavía se desconoce quién acuñó el primer motor de corriente continua. Cuando se invierte el generador en marcha. El efecto Hall de

se inauguró en 1879 en la base de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. Edwin intentó probar la teoría de Kelvin, expresada treinta años antes, estaba trabajando activamente para estudiar el efecto de un campo magnético en una placa de oro. El científico introdujo un coeficiente que muestra el efecto producido en función del producto del campo magnético aplicado y la corriente que fluye. Obviamente, el valor depende de las propiedades del material. El momento ya ha sido discutido. Efecto Hall de

de los sensores de Hall Los expertos de

señalan las siguientes ventajas de los sensores de Hall:

1. Larga vida útil( para el teclado: 30 mil millones de clics).
2. Falta de partes móviles( electrónica de estado sólido), lo que simplifica claramente el diseño con altas demandas de vibraciones y golpes.
3. Capacidad para trabajar en frecuencias de cambio del campo magnético hasta 100 kHz.
4. Combinación simple con los niveles lógicos de las señales de tecnología digital.
5. Amplio rango de temperatura de operación( desde menos 40 hasta más 150 grados Celsius).
6. Alta repetibilidad de medición, lo que facilita la tara de instrumentos basados ​​en sensores Hall. Sensores

Hall Diseño

Durante la operación, los materiales semiconductores tradicionales, arseniuros de galio e indio, se manifestaron perfectamente. Típicamente, el sensor Hall es una placa pequeña, cuyas caras opuestas son electrodos pareados. Alimentación amplia y ubicada al costado del rectángulo. Donde se toma la señal - el punto más simple. En cualquier esquema, se marca un punto común( cable neutro, neutro), la suma de los contactos es tres. Las líneas negativas se combinan. Los expertos de

señalan que incluso en ausencia de un campo magnético en los electrodos, generalmente hay una pequeña señal. Esto no se debe a la influencia de nuestro planeta, como pensarán los lectores. El potencial a lo largo del borde lateral de la placa se distribuye de manera desigual. Y no siempre es aconsejable identificar puntos equivalentes. Es más fácil tarar los componentes electrónicos acoplados con el sensor, o ser guiado por pulsos de puntos, que a menudo se realiza en la práctica. Los amplificadores diferenciales se usan a menudo para la corrección( solo se emite un cambio de señal).Características de

El grosor de la película conductora suele ser pequeño, apenas alcanza los 10 micrones. Para la deposición sobre un sustrato utilizando el método de litografía. Esto le permite crear sensores Hall con un área sensible pequeña, lo que en gran medida mejora la precisión de la medición, ya que la superficie es pequeña. En instrumentos, esto se utiliza para evaluar las posiciones de partes de mecanismos. Sin embargo, los sensores de pequeño tamaño detectan una respuesta relativamente baja, medida en términos de W / T( la potencia de salida de la señal útil depende del voltaje del campo magnético).Para los sensores Hall de serie, el parámetro generalmente varía de 0.03 a 1.

En la práctica, esto parece un generador de impulsos. Supongamos que hay una cantidad de imanes en el eje del motor de una lavadora, con una vuelta se producen un cierto número de picos. Como resultado, el llenado electrónico evalúa la velocidad de rotación, la posición angular del rotor, que se utiliza, por ejemplo, en motores de válvulas( con conmutación electrónica de los devanados).

Nos desviamos y explicamos por qué el pequeño sensor Hall tiene una respuesta débil. La amplitud de los pulsos generados depende de la corriente continua que fluye, pero no puede ser grande, de lo contrario, la película conductora( que tiene una resistencia suficientemente grande) se sobrecalentará y quemará.Por lo tanto, los valores válidos( en amperios) varían de 5 a 50 mA.

Aplicación de Sensores Hall

Los sensores

1. Hall son ampliamente utilizados en electrodomésticos. Un ejemplo elocuente es lavadoras. Los usuarios rompen sus mentes, como en los modelos avanzados, la ropa se pesa. La red contiene patentes donde se propone resolver el problema de frente con la ayuda de resortes o galgas extensiométricas. Tales dispositivos no son capaces de una gran fiabilidad, con el riesgo de ser sometidos constantemente a deformaciones. Además, un par de ladrillos se cuelgan en el tanque, lo que significa que el peso total de la estructura es grande, lo que impone restricciones. En la práctica, en las lavadoras, la ropa primero se humedece abundantemente, luego la masa total se estima por la velocidad de la aceleración del tambor. Este es el pesaje de la ropa, que determina aún más el programa de trabajo del equipo, el consumo de polvo, agua, enjuague.
2. En los teclados de computadora, los sensores Hall entraron por primera vez en la producción en masa. Por lo general, hay un elemento sensible en el sustrato, un imán se monta en la llave. Está claro que no hay más resortes dentro del teclado moderno, y la fuerza elástica es creada por polímeros con una vida de servicio alta. La solución es extremadamente exitosa: no es el sensor el que se rompe y la parte mecánica no es elástica, el controlador falla.
3. El sensor Hall se puede usar para medir la corriente( como en las pinzas actuales).El dispositivo puede reaccionar a los cambios en el campo electromagnético que rodea el cable. Se crea un llamado bobinado de excitación( inductancia del cable de cobre).La corriente medida se suministra a los grifos, como resultado, se forma una onda electromagnética y el sensor Hall calcula una parte. La respuesta depende directamente del valor medido. El cálculo se realiza de acuerdo con las fórmulas establecidas, por ejemplo, en el controlador. Para mayor precisión, el instrumento es calibrado por el fabricante. Y las ventajas mencionadas anteriormente siguen siendo, ante todo, la ausencia de partes móviles. Del mismo modo, con la ayuda de los sensores Hall es posible medir la potencia.
   

   La aplicación del sensor

4. La conversión de voltaje de CC a CA se considera un ejemplo de la creación de un generador. Si el sensor Hall está en un campo magnético alterno, el voltaje en la salida repite la forma. La eficiencia del dispositivo no tiene un alto valor. Pero el diseño se simplifica al máximo, es posible transferir directamente la forma del campo magnético a la corriente eléctrica.
5. En relación con los hechos descritos anteriormente, observamos que los sensores Hall le permiten controlar el flujo y la carga completa de las baterías( midiendo la corriente que fluye e integrándola con el tiempo).Esto provoca la posibilidad de su amplia aplicación. Por ejemplo, en teléfonos celulares( hasta el 37% del mercado).Pero los expertos creen que la dirección más prometedora es el segmento de vehículos eléctricos, donde el tema de la disponibilidad de energía será vital.
6. Debido a la presencia del campo magnético de la Tierra, es posible crear brújulas basadas en los sensores Hall. El único problema es que el valor en Tl es desigual en la superficie de los continentes y continentes, y se requiere la introducción de métodos de corrección. Debido a este efecto, a veces funcionan los sistemas automáticos de estabilización de imagen para cámaras de video de dispositivos móviles.
7. Se sabe poco, pero la industria automotriz representa el 52% del rendimiento del lanzamiento de los sensores Hall. En esta industria se requiere medir la velocidad de rotación de las ruedas, el cigüeñal y el árbol de levas. Los lectores ya han adivinado que el sensor Hall ayudará con la determinación de la posición de la válvula de mariposa, la dirección. El mercado automotriz se ha convertido en la principal fuerza impulsora para la mejora de dispositivos. Algunos sistemas se consideran el estándar de facto( ASIC, ASSP, ESC / ESP, etc.) en el rugido, y los sensores Hall están involucrados activamente en ellos.