Senzory, další název pro senzory, se používají k zaznamenávání změn v různých fyzikálních veličinách a přenosu přijímaných informací do zpracovatelských zařízení. Pokud je do vodiče přiveden konstantní náboj a umístěn do magnetického pole, dojde k potenciálnímu rozdílu. Tento efekt objevil v roce 1897 vědec Edwin Hall. Na základě tohoto efektu byl vytvořen senzor, pojmenovaný po vynálezci jako Hallov senzor.

Princip fungování zařízení

Toto je zařízení, které zaznamenává intenzitu magnetického toku. Ve skutečnosti se jedná o senzor přítomnosti magnetického pole. Senzory jsou k dispozici v digitálním i analogovém provedení. První typ je založen na měření indukce pole a formování odpovídajícího napětí a druhý typ reaguje na změnu polarity magnetického toku.

Princip činnosti Hallova senzoru je založen na galvanomagnetickém jevu. Tento jev je výsledkem interakce magnetického pole s polovodičem, který je připojen k elektrické energii, a jeho elektrických vlastností se mění. Hallův efekt se projevuje, když se příčné napětí vytvoří v polovodiči umístěném v magnetickém toku, když jím protéká proud. V tomto případě je směr nabíjení kolmý na vektor směru pole. Vznikající jev je vysvětlen skutečností, že Lorentzova síla, která vede k jejich vychýlení, působí na pohybující se elektrony nebo díry v magnetickém toku.

V jednoduchém příkladu je Hallův efekt znázorněn následovně. V polovodiči, pod vlivem Lorentzovy síly, se nosiče náboje pohybují v různých směrech odpovídajících jejich znaménku. Na jedné straně polovodiče se akumulují elektrony, záporný náboj, a na druhé straně, odkud se elektrony pohybovaly - kladný náboj. Mezi těmito stranami se v důsledku rozdílu nábojů vytváří elektrický proud, který zabraňuje pohybu nábojů vlivem Lorentzovy síly. Když nastane okamžik rovnosti Lorentzových sil a magnetického pole, polovodič přechází do rovnováhy.

Senzory mohou být vyrobeny s různým počtem kontaktních kolíků a jsou:

  • dva kontakty;
  • tříkolíkový.

Protože úroveň signálu na výstupech senzoru je nízká, je k jeho výstupům připojen operační zesilovač. Když přidáte spoušť, získáte jednoduché zařízení, které funguje, když je získána určitá hodnota magnetického pole a typ vodivosti. V digitální elektronice jsou senzory doplněné logickými prvky rozděleny do tří skupin:

  1. Unipolární. Zařízení zaznamenává pouze změnu v jedné hodnotě nosičů náboje, díry nebo vodivosti elektronů.
  2. Bipolární. Senzor reaguje na oba typy nosičů náboje, ale vůči nim provádí opačné akce. Například při registraci elektronické vodivosti začne zařízení připojené k němu fungovat a při registraci vodivosti otvorů se vypne.
  3. Unipolární. Jednoduše zaregistrují vzhled vodivosti a nezávisí na jeho typu.

Senzor využívající ve svém případě tři výstupy obsahuje tranzistor s otevřeným kolektorem, protože malý proud zařízení se používá ve spojení se zesilovačem signálu.

Použití Hallova efektu

Mezi výsledným rozdílem potenciálu a magnetickou indukcí existuje lineární vztah, který vede k jeho vzhledu. Zde jsou zabudována zařízení s Hallovým senzorem měřící magnetickou indukci.

Zařízení používající Hallovy převodníky se používají pro všechny druhy měření. Pomocí jevu, ve kterém se magnetické pole objevuje pod vlivem elektrického proudu, je indukce magnetické síly s ním korelována a jsou vytvářeny bezkontaktní měřiče síly proudu. Takové zařízení je výhodné při výpočtu hodnot velkých konstantních proudů v drátech, které by při měření konvenčním ampérmetrem musely být přerušeny. Kromě toho se široce používají zařízení s Hallovými senzory pro měření elektrické energie, zaznamenávání lineárních a úhlových posunů a hustoty nosičů náboje v polovodičích.

Hlavním parametrem zařízení, postaveným na Hallově jevu, je magnetická citlivost. Je charakterizován poměrem objevujícího se napětí k hodnotě magnetické indukce, to znamená, že napětí při indukci je rovno jednotě.

Senzory se používají zejména u elektromotorů. V nich jsou senzory umístěny tak, že když jsou namontovány na statoru, sledují polohu rotoru. Instalací magnetu s konstantním polem se získá čítač otáček. Velikost magnetického pole, které poskytuje senzor, je v rozsahu 150 Gauss.

Použití v autech

Ve vozidle se senzor používá v zapalovacím systému. Bez jeho účasti není možný správný chod motoru v autě. Je umístěn na rozvaděči a určuje okamžik, kdy se objeví jiskra, a nahradí stykač. Zde lze použít bipolární i unipolární senzory.

Měřením počtu pulzů, které se vyskytují, senzor informuje elektronickou jednotku o potřebě vytvořit jiskru. Struktura zařízení zahrnuje: permanentní magnet, kovové síto s otvory, polovodičovou desku. Pracovní schéma je založeno na skutečnosti, že magnetický tok proniká přes uspořádané otvory do polovodiče, v důsledku čehož se objeví potenciální rozdíl. Když jsou štěrbiny uzavřeny obrazovkou, tok nepřechází a nevzniká žádné napětí. Otevřením a uzavřením slotů s obrazovkou je tedy generován pulsní signál na výstupu zařízení.

Senzor obsahuje tři svorky, podle jeho pinout zleva doprava:

  • první je spojen s karoserií automobilu;
  • na druhé je přivedeno napětí 6 voltů;
  • třetí se používá jako informační.

Kromě toho se senzor používá ke sledování aktuálního přetížení. Při přetížení se snímač zahřeje a tepelná ochrana se vypne.

V důsledku nepravidelností, ke kterým dochází při provozu senzoru, dochází k různým poruchám, které ovlivňují spouštění motoru, výskyt trhavých trhlin během provozu nebo jej jednoduše zastavují. Nejjednodušší je zkontrolovat funkčnost senzoru v automobilu otáčením klikového a vačkového hřídele. Během normálního provozu by LED umístěná na ovládacím panelu měla blikat.

V případě nepřítomnosti vestavěné LED diody je možné svítidlo provést sami. K tomu potřebujete odpor jeden kilo Ohm, LED a vodiče. Odpor je zapojen do série s LED diodami a ohyby na vodičích jsou vyrobeny z designu. Stavítko je vypnuto a vodiče jsou připojeny z LED a odporu, po kterém se vačkový hřídel otáčí. V důsledku toho by měla LED blikat.

Pro přesné výsledky je lepší zkontrolovat halový senzor pomocí multimetru. Budete potřebovat jakýkoli tester se schopností měřit napětí. U funkčního senzoru bude napětí na jeho svorkách až 11 voltů. Nejprve se měří přítomnost potřebného napětí na kontaktním bloku rozvaděče. Obvykle jsou tři napětí rovna 12 voltům a na jednom kontaktu by nemělo být napětí.

Zapalování se zapne. Kladná sonda je instalována na výstupu svorky senzoru a záporná sonda na vodiči s nulovou hodnotou napětí. Napětí je asi 11 voltů. Při klikání klikového hřídele by se mělo měnit napětí, zatímco nejvyšší hodnota by neměla klesnout pod devět voltů a nejnižší by neměla být vyšší než 0, 5 V.

Hala převaděč v smartphone

Hallovy senzory mají malé rozměry a nacházejí uplatnění v elektronických zařízeních. Díky svým vlastnostem v chytrých telefonech je umístění vylepšeno, vyhledávání GPS je spuštěno rychleji a výdrž baterie je delší. Díky schopnosti senzoru reagovat na magnetické pole se převodník používá také v telefonech a notebookech. Čidlo zaujímá místo na přední straně zařízení, což zvyšuje jeho odezvu na změnu magnetického pole.

Vzhledem k přítomnosti senzoru se obrazovka notebooku automaticky zapne, když ji otevřete nebo vypne, když ji zavřete. Také s telefonem - „véčko“. U smartphonů je tato funkce implementována pomocí přebalu knihy. Senzor zaznamenává velikost magnetického pole vycházejícího z miniaturního magnetu namontovaného uprostřed krytu. Když otevřete kryt, síla magnetického toku klesá a zařízení se zapne podsvícení.

Je důležité si uvědomit, že použití magnetu nemá žádný negativní vliv na gadget a Hallův senzor v zásadě používá registraci magnetického toku. Zaznamenává sílu magnetického pole a neporovnává jeho sílu. Hall Hall v mobilních zařízeních má také následující funkce:

  • pomáhá při orientaci na horizontu Země;
  • poskytuje kompas zařízení;
  • Zapíná a vypíná obrazovku při sdílení s magnetem.

Orientace obrazovky je funkce používaná na jakémkoli moderním telefonu. Při jiné poloze gadgetu ve vesmíru bude obraz na obrazovce vždy správný a ne vzhůru nohama. Takovou funkci můžete také vypnout, protože v nastavení smartphonu vyberete postupně: nastavení, obrazovku uzamčení, pokročilé funkce, inteligentní režim. Pokud v nastavení není žádná položka, budete muset převést převodník z obvodu.

Kromě toho speciální mikroobvod, který přijímá signál z Hallova převodníku, vede k korekci obrazu. To se projevuje při fotografování nebo při změně denní doby. Díky účasti na práci GPS navigace pomáhá zařízení zvyšovat přesnost určování polohy.

Chcete-li vědět, jak zkontrolovat Hallův senzor v telefonu, nepotřebujete speciální dovednosti. Chcete-li to provést, přiveďte jakýkoli magnet do pouzdra nebo obrazovky zařízení. Když je funkční, obrazovka zhasne, pokud je magnet odstraněn, rozsvítí se.

Zařízení v domácích spotřebičích

V domácím spotřebiči, který používá motor (například pračka), se velmi často používá Halův senzor pro výpočet počtu otáček. Má tvar prstence se dvěma dráty a je připevněn k rotoru elektromotoru. Jeho práce je organizována následovně: v důsledku rotace hřídele je na senzor přivedeno napětí, jehož síla závisí na rychlosti rotace rotoru. Čím vyšší jsou otáčky, tím větší je potenciální rozdíl. Elektronická jednotka analyzuje hodnotu napětí a nastavuje požadovanou rychlost otáčení.

Chcete-li zkontrolovat převodník, musíte vzít multimetr a vyzvánět odpor senzoru. Normální hodnota pracovního zařízení je asi 60 ohmů. Pokud není multimetr, můžete vzít jednoduchý voltmetr a změřit napětí v místě, kde je připojen samotný senzor.

Vzor pro praktické opakování

Jednoduché sestavení pomocí Hallova senzoru, které se používá k registraci otevření dveří, není pro vlastní montáž obtížné. Výhodou použití senzoru je to, že jeho činnost nevyžaduje mechanický kontakt, jako je jazýčkový spínač. Čidlo je umístěno na rámu dveří a magnet na dveřích. Obvod je založen na senzoru MH 183 a čipu CD 4093 . Zdroj energie je devět voltů.

Při vystavení magnetickému toku je tranzistorový spínač v aktivním stavu. Signál ze senzoru jde na vstup mikroobvodu a zakazuje provoz jeho generátoru. LED1 svítí. Pokud se dveře otevřou, magnetická síla působící na senzor zeslabí nebo zmizí, generátor se spustí v mikroobvodu a LED zhasne. Rezistor R1 je navržen tak, aby chránil Hallův konvertor před reverzním výpadkem napětí. Hallův senzor našel své uplatnění v mnoha oblastech a je nepostradatelným nástrojem pro lidi v každodenním životě. Díky němu existují tzv. „Inteligentní“ zařízení.

Kategorie:

Technologie