Linear Hall-Effect Sensor - Κύκλωμα εργασίας και εφαρμογής

Τα Linear Effect ICs είναι συσκευές μαγνητικών αισθητήρων που έχουν σχεδιαστεί για να ανταποκρίνονται σε μαγνητικά πεδία ώστε να παράγουν αναλογική ποσότητα ηλεκτρικής εξόδου.

Γίνεται έτσι χρήσιμο για τη μέτρηση της αντοχής των μαγνητικών πεδίων και σε εφαρμογές που απαιτούν έξοδο με μαγνητική ενεργοποίηση.

Τα μοντέρνα εφέ αίθουσας σχεδίασης έχουν σχεδιαστεί με ανοσία στις περισσότερες μηχανικές καταπόνηση, όπως δονήσεις, κραδασμούς, κραδασμούς, καθώς και έναντι υγρασίας και άλλων ατμοσφαιρικών ρύπων.

Αυτές οι συσκευές είναι επίσης απρόσβλητες από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος οι οποίες διαφορετικά θα μπορούσαν να κάνουν αυτά τα εξαρτήματα ευάλωτα στη θερμότητα που παράγει λανθασμένα αποτελέσματα εξόδου.

Συνήθως, τα σύγχρονα γραμμικά Hall Effect ICs μπορούν να λειτουργούν βέλτιστα σε εύρος θερμοκρασιών από -40 έως +150 βαθμούς Κελσίου.

Βασικό διάγραμμα Pinout

Λειτουργία καθορισμένης αναλογίας

Πολλά τυπικά γραμμικά εφέ Hall-effect όπως οι σειρές A3515 / 16 από το Allegro ή DRV5055 από το ti.com είναι 'ratiometric' από τη φύση τους, όπου η τάση εξόδου και η ευαισθησία των συσκευών παραμένουν ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Η ηρεμία τάση θα μπορούσε τυπικά να είναι η μισή τάση τροφοδοσίας. Για παράδειγμα, αν θεωρήσουμε ότι η τάση τροφοδοσίας στη συσκευή είναι 5V, ελλείψει μαγνητικού πεδίου, η ηρεμία της εξόδου θα ήταν κανονικά 2,5V και θα κυμαινόταν με ρυθμό 5mV ανά Gauss.

Σε περίπτωση που η τάση τροφοδοσίας επρόκειτο να αυξηθεί στα 5.5V, η τάση ηρεμίας θα αντιστοιχούσε επίσης στα 2,75V, με την ευαισθησία να φτάνει τα 5.5mV / gauss.

Τι είναι η δυναμική μετατόπιση

Τα γραμμικά εφέ Hall-effect όπως το A3515 / 16 BiCMOS ενσωματώνουν ένα ιδιόκτητο δυναμικό σύστημα ακύρωσης όφσετ με τη βοήθεια ενός ενσωματωμένου παλμού υψηλής συχνότητας, ώστε να ελέγχεται κατάλληλα η υπολειμματική τάση μετατόπισης του υλικού Hall.

Η υπολειπόμενη μετατόπιση μπορεί να προκύψει κανονικά λόγω υπερβολικής χύτευσης της συσκευής, διαφορών θερμοκρασίας ή λόγω άλλων σχετικών καταστάσεων άγχους.

Η παραπάνω δυνατότητα καθιστά αυτές τις γραμμικές συσκευές με σημαντικά σταθερή τάση εξόδου ηρεμίας, καλά ανοσία σε όλους τους τύπους εξωτερικών αρνητικών επιπτώσεων στη συσκευή.

Χρησιμοποιώντας ένα Linear Hall-effect IC

Το Hall-effect IC μπορεί να συνδεθεί με τη βοήθεια των δεδομένων συνδέσεων, όπου οι πείροι τροφοδοσίας πρέπει να πάνε στους αντίστοιχους ακροδέκτες τάσης DC (ρυθμιζόμενοι). Οι ακροδέκτες εξόδου μπορούν να συνδεθούν σε ένα κατάλληλα βαθμονομημένο βολτόμετρο με ευαισθησία που ταιριάζει με την έξοδο Hall εύρος.

Συνιστάται η σύνδεση ενός πυκνωτή παράκαμψης 0.1uF απευθείας στους ακροδέκτες τροφοδοσίας IC, προκειμένου να προστατευθεί η συσκευή από εξωτερικούς ηλεκτρικούς θορύβους ή συχνότητες αδέσποτου.

Μετά την ενεργοποίηση, η συσκευή ενδέχεται να χρειαστεί λίγα λεπτά περιόδου σταθεροποίησης κατά τη διάρκεια της οποίας δεν πρέπει να λειτουργεί με μαγνητικό πεδίο.

Μόλις η συσκευή σταθεροποιηθεί εσωτερικά στη θερμοκρασία, μπορεί να τεθεί υπό την επίδραση εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.

Το βολτόμετρο πρέπει να καταχωρήσει αμέσως μια παραμόρφωση που αντιστοιχεί στην ισχύ του μαγνητικού πεδίου.

Προσδιορισμός της πυκνότητας ροής

Για τον προσδιορισμό της πυκνότητας ροής του μαγνητικού πεδίου, η τάση εξόδου των συσκευών μπορεί να σχεδιάζεται και να βρίσκεται πάνω από τον άξονα Υ μιας καμπύλης βαθμονόμησης, η διασταύρωση του επιπέδου εξόδου με την καμπύλη βαθμονόμησης θα επιβεβαιώνει την αντίστοιχη πυκνότητα ροής στον άξονα Χ καμπύλη.

Περιοχές εφαρμογής Linear Hall Effect

1. Οι συσκευές Linear Hall-effect θα μπορούσαν να έχουν διαφορετικές περιοχές εφαρμογής, μερικές από αυτές παρουσιάζονται παρακάτω:
2. Μετρητές ανίχνευσης ρεύματος χωρίς επαφή για την ανίχνευση ρεύματος που διέρχεται εξωτερικά μέσω ενός αγωγού.
3. Μετρητής ανίχνευσης ισχύος, πανομοιότυπος με το παραπάνω (μέτρηση watt-hour) Τρέχουσα ανίχνευση σημείου ταξιδιού, όπου ένα εξωτερικό κύκλωμα είναι ενσωματωμένο με ένα τρέχον στάδιο ανίχνευσης για παρακολούθηση και ενεργοποίηση ενός καθορισμένου υπερβαίνοντος ορίου.
4. Μετρητές καταπόνησης, όπου ο παράγοντας τάσης συνδέεται μαγνητικά με τον αισθητήρα Hall για την παροχή των προβλεπόμενων εξόδων.
5. Μεροληπτικές (μαγνητικά) εφαρμογές ανίχνευσης Ανιχνευτές σιδηρούχων μετάλλων, όπου η συσκευή εφέ Hall έχει διαμορφωθεί ώστε να ανιχνεύει το σιδηρούχο υλικό μέσω ανίχνευσης σχετικής μαγνητικής επαγωγής ανίχνευσης εγγύτητας, όπως και η παραπάνω εφαρμογή, η εγγύτητα ανιχνεύεται προσεγγίζοντας τη σχετική μαγνητική ισχύ πάνω στο Hall συσκευή.
6. Joy-stick με ανίχνευση ενδιάμεσης θέσης Αίσθηση στάθμης υγρού, μια άλλη σχετική εφαρμογή ανίχνευσης της συσκευής Hall. Άλλη παρόμοια εφαρμογή που περιλαμβάνει ισχύ μαγνητικού πεδίου ως το κύριο μέσο μαζί με τη συσκευή εφέ Hall είναι: Αίσθηση θερμοκρασίας / πίεσης / κενού (με συγκρότημα φυσητήρων) Αισθητήρας θέσης πεταλούδας ή βαλβίδας αέρα Ποτενσιόμετρα χωρίς επαφή

Διάγραμμα κυκλώματος χρησιμοποιώντας Hall Effect Sensor

Ο αισθητήρας εφέ αίθουσας που εξηγήθηκε παραπάνω μπορεί να ρυθμιστεί γρήγορα μέσω μερικών εξωτερικών μερών για τη μετατροπή του μαγνητικού πεδίου σε ηλεκτρικούς παλμούς εναλλαγής για τον έλεγχο ενός φορτίου. Το διάγραμμα απλού κυκλώματος φαίνεται παρακάτω:

Σε αυτήν τη διαμόρφωση, ο αισθητήρας εφέ αιθουσών θα μετατρέψει ένα μαγνητικό πεδίο εντός μιας καθορισμένης εγγύτητας και θα το μετατρέψει σε γραμμικό αναλογικό σήμα κατά μήκος του ακροδέκτη «έξω».

Αυτό το αναλογικό σήμα μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για οδήγηση φορτίου ή για τροφοδοσία οποιουδήποτε επιθυμητού κυκλώματος μεταγωγής.

Πώς να αυξήσετε την ευαισθησία

Η ευαισθησία του παραπάνω βασικού κυκλώματος εφέ αιθουσών θα μπορούσε να αυξηθεί προσθέτοντας ένα επιπλέον τρανζίστορ PNP, με το υπάρχον NPN, όπως φαίνεται παρακάτω:

.