Устройство датчика холла: Датчик Холла: принцип работы, типы, применение, как проверить

Содержание

принцип действия и области применения

Эффект Холла получил своё имя благодаря учёному Э.Г.Холлу, открывшему его в 1879 году при работе с тонкими золотыми пластинками. Эффект заключается в появлении напряжения при помещении проводящей пластинки в магнитное поле. Это напряжение так и назвали – холловское напряжение. Промышленное применение этого эффекта стало возможным лишь спустя 75 лет после открытия, когда стали производиться полупроводниковые плёнки с определёнными свойствами. Так появился датчик Холла, принцип работы которого основан на одноимённом эффекте. Этот датчик представляет собой прибор для измерения напряжённости магнитного поля. На его основе создаются и многие другие приборы: датчики углового и линейного перемещения, магнитного поля, тока, расхода и т.д. Датчик Холла имеет ряд преимуществ, благодаря которым и получил широкое распространение. Во-первых, бесконтактное срабатывание исключает механический износ. Во-вторых, он прост в использовании при довольно низкой стоимости. В-третьих, прибор имеет маленький размер. В-четвёртых, изменение частоты срабатывания не приводит к смещению самого момента измерения. В-пятых, электрический сигнал датчика не имеет характера всплеска, а при включении сразу набирает постоянную величину. Другие его плюсы: передача сигнала без икажения, бесконтактный характер самой передачи сигнала, практически безграничный срок эксплуатации, большой диапозон частот и т.д. Однако у него есть и свои минусы, основными из которых являются чувствительность к электромагнитным помехам в цепи питания и изменению температуры.

Принцип работы датчика Холла. Датчик Холла — это щелевая конструкция, с одной стороны которой расположен полупроводник, а с другой – постоянный магнит. При протекании тока в магнитном поле на электроны действует сила, вектор которой перпендикулярен и току, и полю. При этом на боковых сторонах пластины появляется разность потенциалов. В зазоре датчика находится экран, через который замыкаются силовые линии. Он препятствует образованию на пластинке разности потенциалов. Если в зазоре не будет экрана, то под действием магнитного поля с пластинки полупроводника будет сниматься разность потенциалов. При прохождении экрана (роторной лопасти) через зазор индукция на интегральной микросхеме будет нулевая, а на выходе появится напряжение.

Датчик Холла и приборы на его основе очень широко используются в авиационной, автомобильной промышленности, в приборостроении и многих других отраслях. Их выпускают такие известные фирмы, как Siemens, Micronas Intermetall, Honeywell, Melexis, Analog Device и многие другие.

Наиболее распространён так называемый ключевой датчик Холла, выход которого меняет логическое состояние в случае, если магнитное поле превышает определённую величину. Особенно широко применяются эти датчики в бесколлекторных электродвигателях в качестве датчиков положения ротора (ДПР). Логические датчики Холла используют в устройствах синхронизации, системе зажигания, считывателях магнитных карт, ключей, в бесконтактных реле и т. д. Широко применяются интегральные линейные датчики, которые используют для измерения линейного или углового перемещения и электрического тока.

Датчик Холла — что это такое? Подробное описание и принцип работы

Этот датчик контролирует положение распределительного вала, что нужно для правильного определения необходимого положения механизма газораспределения в зависимости от положения коленчатого вала двигателя. Сигналы, которые выдает этот датчик, попадают в систему управления двигателем и после обработки используются в качестве основы для формирования управляющих команд для систем зажигания и впрыска. Этот датчик работает в связке с датчиком, контролирующим частоту вращения коленчатого вала.

При этом вся работа этого устройства построена на использовании эффекта Холла, откуда собственно и название датчика.

Датчик выдает свои сигналы, основываясь на изменении значений напряжения, которые возникают в полупроводнике в момент изменения пересекающего этот полупроводник магнитного поля. Для создания магнитного поля в датчике размещен постоянный магнит. При этом магнитное поле изменяется в момент замыкания репером специального магнитного зазора. Репер или если проще металлический зуб может быть расположен, либо на задающем диске, который, в свою очередь, закрепляется на валу, либо на зубчатом колесе, которое находится на распределительном валу.

Как только репер проходит около датчика в последнем возникает импульс напряжения, и этот импульс затем попадает в блок управления, где и обрабатывается. Естественно, что чем быстрее вращается распредвал, тем чаще поступает сигнал от датчика. Основываясь на данных этих сигналов, блок управления без проблем просчитывает момент выхода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку такта сжатия и тем самым блок управления определяет время впрыска топлива, и зажигания топливной смеси.

Если двигатель имеет систему изменения газораспределительных фаз, то датчик Холла используют для регулирования работы именно этой системы.

В этом случае датчик устанавливают на распредвал как впускного, так и выпускного клапанов.

1 — аккумулятор;
2 — замок зажигания;
3 — свечи зажигания;
4 — двухвыводная катушка зажигания;
5 — вольтметр;
6 — коммутатор;
7 — датчик Холла.

Управление дизельным двигателем


Что касается системы управления дизелем, то там этот датчик работает немного по-другому. Здесь сигналы датчика помогают блоку управления определить, когда и какой цилиндр выйдет в верхнюю мертвую точку в такте сжатия. Благодаря этому можно добиться правильного определения положения распредвала относительно коленчатого вала, и тем самым получаем быстрый пуск и устойчивую работу двигателя на всех режимах.

Для того чтобы реализовать выполнение этой функции конструктивно был несколько изменен задающий диск, который имеет репер для каждого из цилиндров двигателя. Как правило, эти реперы представлены либо набором зубьев, которые расположены на разном расстоянии друг от друга, либо это сегменты, имеющие разную угловую ширину.

Например, дизельный, 4-х цилиндровый двигатель Рено Лагуна на своем задающем диске имеет 7-мь зубьев. 4-е зуба являются основными, из расчета по одному на цилиндр и размещаются под углом 90 градусов. Еще 3-и зуба – дополнительные, и используются они, для распознавания цилиндров. Для точного определения цилиндра дополнительные зубья располагают на разных расстояниях от основных зубьев, за счет чего возможно точно определить поршень какого цилиндра и в какой момент времени вышел в ВМТ такта сжатия.

Как проверить исправность датчика холла?

Если датчик Холла перестал выдавать сигнал, т. е. он неисправен, то система управления переключится на работу от датчика частоты вращения коленчатого вала. Двигатель будет работать дальше и даже запустится после остановки.

Автомобильный датчик Холла — принцип работы — Рамблер/кино

Конструкция современных транспортных средств только может показаться сложной. На самом деле автомобили, в большинстве своем, оснащаются механизмами, которые просты в работе и обслуживании. Среди них есть и особенно важные элементы, к каким можно отнести и датчик Холла. В машине он может устанавливаться в разных местах — датчик положения и движения коленвала, датчик положения распредвала, система ABS, ESP, VCS, PSM.

Датчик Холла определяет положение коленчатого и распределительного валов, что позволяет ему синхронизировать работу силового агрегата. Он же считывает и предоставляет информацию о точном времени впрыска топлива, в зависимости от положения поршней и клапанов. Если данные элементы не функционируют, сразу же появляются признаки, по которым можно определить неисправность.

Свое название данное устройство получило в честь изобретателя — Э.Холла. Он в конце 19 века сумел открыть эффект возникновения напряжения на краях полупроводниковой пластины при изменении магнитного поля. Если пластину поместить в место, где периодически будет проходить магнит или предмет, способный поменять магнитное поле, на краях будут образовываться импульсы напряжения. Последние могут использоваться электроникой в качестве сигналов для дальнейших действий.

Главное преимущество датчика — отсутствие механически контактирующих элементов, что обеспечивает отсутствие износа и продолжительный срок службы. Эффект Холла начали массово применять в промышленности только во второй половине прошлого века. Свое место такое устройство нашло и в транспортном средстве. Его полезные свойства в системе зажигания нельзя не отметить.

Датчик Холла в современной машине установлен в корпусе трамблера, внутри которого предусмотрен вал. На последнем закрепляется пластина с определенным количеством сердечников, равным количеству цилиндров мотора. Она вращается синхронно с распредвалом и коленвалом и в определенный момент создает в сердечнике импульс электронапряжения. Он поступает в коммутатор системы зажигания, где применяется в целях управления катушкой. Этот импульс и считается главной точкой для последующего образования искры в свече. Система зажигания создает искру именно в тот момент, когда это требуется. В противном случае мотор просто не мог бы нормально работать.

Как проверить. Как и любой другой элемент, датчик Холла может выходить из строя. Признаки у такого дефекта есть — мотор не получается завести, на холостом ходу происходят просадки оборотов, во время движения автомобиль глохнет или дергается. Для проверки можно поставить датчик в другой автомобиль и посмотреть, как он будет работать. Есть еще один способ — провести замеры напряжения на выходе. В точке разрыва оно должно составлять 0.4 В, а в точке прохода пластины — 11 В.

Итог. Датчик Холла выполняет большую роль в системе зажигания. Без него мотор не будет работать стабильно, что сразу станет причиной провести диагностику. Сделать это можно двумя способами.

Биомедицинские переключатели и датчики на эффекте Холла для аппарата МРТ

Sensor Solutions производит несколько продуктов на заказ специально для медицинских приложений OEM. Наша компания сертифицирована по стандарту ISO 9001 и прошла аудит производителей медицинской промышленности на соответствие стандартам ISO 13485 нашими клиентами и превзошла их ожидания.

Переключатели на эффекте Холла

 и аналоговые датчики на эффекте Холла используются в самых различных медицинских приложениях для контроля соответствующих компонентов деталей в сложном медицинском оборудовании.Магнитные датчики также широко используются для отслеживания скорости движущихся компонентов в медицинском испытательном оборудовании, для измерения магнитных полей в аппаратах МРТ и рядом с ними, а также в качестве концевых или предохранительных выключателей.

Магнитные датчики

Sensor Solutions поставляются в упаковке из нержавеющей стали, алюминия и формованного пластика, а подробные данные проверки, подтверждающие соответствие деталей спецификациям, могут быть предоставлены с индивидуальными датчиками, если это необходимо, когда датчики считаются «критическими» для надлежащего функционирования в медицинских приложениях.

Примеры применения

Sensor Solutions уже два десятилетия поставляет датчики производителям медицинского оборудования. Ниже приведены несколько конкретных примеров использования магнитных датчиков Sensor Solutions в медицинском оборудовании, больницах и других медицинских учреждениях.

Приведенные выше списки являются лишь некоторыми из областей применения датчиков магнитного поля в медицинском оборудовании. Датчики магнитного поля можно использовать для точного определения относительного положения компонентов в медицинском оборудовании, для отслеживания относительного положения компонентов в больничных койках, для измерения тока в чувствительном оборудовании, в качестве защитной блокировки в оборудовании и помещениях, а также в других приложениях, где положение , зазор, выравнивание, ориентацию нужно измерять бесконтактно.

Для получения дополнительной информации о датчиках для медицинского применения или помощи в выборе датчика магнитного поля, наиболее подходящего для ваших нужд, свяжитесь с нашими инженерами по применению.

Датчики

— Эффекты Холла

Эффекты Холла

Micropac обеспечивают отказоустойчивость и точность для военных применений. Определяя изменение магнитного поля или обратное смещение устройства, мы предлагаем оба варианта, которые могут обнаруживать черные и цветные металлы.Идеально подходит для управления двигателем, измерения скорости, положения и тока.

Все продукты

Фильтры

Очистить фильтры

Поиск

В наличии В наличии

Тип компонента LatchingBack Biased Non-LatchingNon-Latching

Упаковка 3-контактная трубка из нержавеющей стали с керамической резьбой и витым тройным кабелемТрубка с резьбой из нержавеющей стали с разъемом3-контактный керамический вентилируемый корпус

Скрининг Уровень

Ток питания 50мА25мА

Напряжение питания 3. от 5 В до 20,0 В от 18,0 В до 32,0 В от 3,5 В до 24,0 В

productDetails[0].collector) && (!color || color === product.productDetails[0].color) && (!componentType || componentType === product.productDetails[0].componentType) && (!ctr || ctr === product.productDetails[0].ctr) && (!dataRate || dataRate === product.productDetails[0].dataRate) && (!forwardCurrent || forwardCurrent === product.productDetails[0].forwardCurrent) && (!forwardVoltage25C || forwardVoltage25C === product.productDetails[0].forwardVoltage25C) && (!iconMinAtIf || iconMinAtIf === product.productDetails[0].iconMinAtIf) && (!iout || iout === product.productDetails[0].iout) && (!il || il === product.productDetails[0].il) && (!isolationVoltage || isolationVoltage === product.productDetails[0].isolationVoltage) && (!leadFinish || leadFinish === product.productDetails[0].leadFinish) && (!lens || lens === product.productDetails[0].lens) && (!maxIf || maxIf === product.productDetails[0]. maxIf) && (!minPowerOut || minPowerOut === product.productDetails[0].minPowerOut) && (!numberOfChannels || numberOfChannels === product.productDetails[0].numberOfChannels) && (!numberOfOutputs || numberOfOutputs === product.productDetails[0].numberOfOutputs) && (!operatingCurrent || operatingCurrent === product.productDetails[0].operatingCurrent) && (!operatingTemperature || operatingTemperature === product.productDetails[0].operatingTemperature) && (!operatingVoltage || operatingVoltage === product.productDetails[0].operatingVoltage) && (!outputType || outputType === product.productDetails[0].outputType) && (!package || package === product.productDetails[0].package) && (!peakWavelength || peakWavelength === product.productDetails[0].peakWavelength) && (!pout || pout === product.productDetails[0].pout) && (!power || power === product.productDetails[0].power) && (!powerDissipation || powerDissipation === product. productDetails[0].powerDissipation) && (!productDescription || productDescription === product.productDetails[0].productDescription) && (!qml || qml === product.productDetails[0].qml) && (!radiationTolerant || radiationTolerant === product.productDetails[0].radiationTolerant) && (!relayConfiguration || relayConfiguration === product.productDetails[0].relayConfiguration) && (!reverseVoltage || reverseVoltage === product.productDetails[0].reverseVoltage) && (!riseTime || riseTime === product.productDetails[0].riseTime) && (!screening || screening === product.productDetails[0].screening) && (!switchingTime || switchingTime === product.productDetails[0].switchingTime) && (!standardMilitaryDrawing || standardMilitaryDrawing === product.productDetails[0].standardMilitaryDrawing) && (!supplyCurrent || supplyCurrent === product.productDetails[0].supplyCurrent) && (!supplyVoltage || supplyVoltage === product.productDetails[0]. supplyVoltage) && (!typBopBrpBhys || typBopBrpBhys === product.productDetails[0].typBopBrpBhys) && (!vin || vin === product.productDetails[0].vin) && (!vout || vout === product.productDetails[0].vout) && (!allTechLink || allTechLink === product.productDetails[0].allTechLink) && (!usiLink || usiLink === product.productDetails[0].usiLink) && (!arrowLink || arrowLink === product.productDetails[0].arrowLink)»>
Продукт не. Техническая спецификация Тип компонента Упаковка Скрининг Ток питания Напряжение питания ТИП BOP/BRP/BHYS

Загрузка. ..

В наличии productDetails[0].componentType»/> productDetails[0].package»/> productDetails[0].screening»/>

Цифровые (ВКЛ/ВЫКЛ) устройства на эффекте Холла: переключатели и защелки

Переключатели и защелки на эффекте Холла

являются компараторами магнитного поля.Они сравнивают плотность магнитного потока, иногда называемую B-полем, с некоторыми предварительно заданными пороговыми значениями и выводят результат сравнения в виде 1-битного цифрового значения. Существует четыре различных категории цифровых (вкл./выкл.) датчиков Холла: униполярные выключатели, биполярные выключатели, омниполярные выключатели и защелки.

Подробно рассмотрим передаточную функцию каждого типа. Но перед этим я хотел бы уточнить важное понятие, которое будет широко использоваться в нашем обсуждении: полярность плотности магнитного потока.

 

Как определить полярность B-поля?

Устройство на эффекте Холла направленное. Он воспринимает только ту составляющую плотности магнитного потока, которая проходит вдоль его оси чувствительности. На рис. 1 показана ось чувствительности двух распространенных корпусов устройств Холла.

 

Рис. 1. Изображение предоставлено Texas Instruments.

 

Если магнитное поле, приложенное к устройству, создает составляющую в направлении оси чувствительности, B-поле считается положительным.Если поле создает составляющую в направлении, противоположном направлению оси чувствительности, оно считается отрицательным. На рис. 2 показан пример, когда плотность магнитного потока имеет отрицательную полярность в месте расположения датчика (A).

 

Рисунок 2

 

В приведенном выше примере предполагается, что ось чувствительности устройства находится в направлении оси Z. Поскольку силовые линии магнитного поля магнита идут от северного полюса к южному полюсу, B-поле, воспринимаемое устройством, отрицательно.

Существует также соглашение относительно полярности B-поля, которое обычно используется производителями датчиков Холла. Они считают магнитное поле, создаваемое южным полюсом магнита, положительным, а северным полюсом — отрицательным. Это основано на предположении, что лицевая сторона датчика с маркировкой обращена к магниту. Фирменная грань — это лицевая поверхность датчика, на которой указан номер детали устройства и т. д. Рассматривая оси чувствительности, показанные на рис. 1, можно убедиться, что поднесение южного полюса магнита к фирменной грани датчика создаст магнитное поле в направлении оси чувствительности (положительное поле).Точно так же северный полюс создаст отрицательное магнитное поле. Если мы поместим полюса магнита на заднюю сторону упаковки датчика (а не на лицевую сторону упаковки с логотипом), вышеуказанное соглашение больше не будет действовать!

Последнее замечание в завершение этого обсуждения: многие устройства Холла являются одномерными и воспринимают B-поле только вдоль одной оси чувствительности (например, показанные на рисунке 1). Однако существуют более сложные ИС датчиков, в которых используется более одного элемента Холла для поддержки трех осей чувствительности (трехмерный датчик).Теперь давайте рассмотрим передаточную функцию различных типов цифровых (вкл/выкл) устройств Холла.

 

Униполярные переключатели

Функциональность однополярного переключателя показана на рис. 3.

 

Рисунок 3

 

Это устройство называется униполярным переключателем, потому что его пороги переключения (B RP и B OP ) находятся в положительной области оси B-поля.Состояние выхода может измениться только в ответ на поле южной полярности. Северная полярность или отрицательное поле не влияет на датчик; объясняя название «униполярный переключатель».

Посмотрим, как устройство отреагирует на изменение магнитного поля. Предположим, что к датчику приложено поле северной полярности, и мы постепенно увеличиваем приложенное поле (делаем его более положительным). Для B < B OP устройство выключено и на выходе высокий логический уровень. Когда приложенное магнитное поле становится больше (или более положительным), чем пороговое значение B OP , устройство включается, и выход переключается в противоположное состояние (низкий логический уровень).Передаточная функция для возрастающего B-поля показана синей кривой на рисунке.

Как активированное устройство реагирует на уменьшение поля? При уменьшающемся магнитном поле устройство остается включенным (низкий логический уровень) до тех пор, пока приложенное магнитное поле не станет меньше B RP . Это показано красной кривой на рисунке выше. При B < B RP устройство выключается и на выходе устанавливается высокий логический уровень.

Следовательно, порог переключения для возрастающего магнитного поля отличается от порога переключения для уменьшающегося поля.Этот гистерезис специально разработан для чистого переключения на выходе. Механические вибрации в сенсорной системе на эффекте Холла, а также электрические и электромагнитные помехи могут вносить шум в воспринимаемое магнитное поле. Шум B-поля вблизи пороговых уровней может привести к неопределенным, быстро меняющимся флуктуациям на выходе датчика Холла (рис. 4). Эти нежелательные флуктуации устраняются за счет того, что пороги увеличения и уменьшения полей немного различаются.

 

Рис. 4. Без гистерезиса выход может быть неопределенным вблизи порога.

 

Как мы видели выше, работу однополюсного выключателя можно описать двумя разными параметрами: B OP и B RP . B OP означает «магнитная рабочая точка» или просто «рабочая точка». Это указывает пороговый уровень для возрастающего магнитного поля, выше которого включается датчик.B RP — это «магнитная точка разблокировки» или просто «точка разблокировки». Он указывает пороговый уровень для уменьшения магнитного поля. Для B < B RP устройство выключено. Гистерезис представлен B HYS , который определяется как:

 

B HYS = B OP − B RP

 

Ниже мы обсудим, что аналогичные обозначения можно использовать для описания работы других типов цифровых устройств Холла.

Обратите внимание, что в зависимости от электронной конструкции датчика состояния включения и выключения выхода датчика могут быть противоположны изображенным на рис. 3 (логический низкий уровень, когда устройство выключено, и логический высокий уровень, когда оно включено).

 

Многополюсные переключатели

Передаточная функция многополярного переключателя показана на рис. 5.

 

Рисунок 5


Многополюсный переключатель включается либо сильным положительным полем, либо сильным отрицательным полем.Как показано на рисунке, когда величина магнитного поля становится больше, чем B OP (|B| > B OP ), устройство включается, и на выходе устанавливается низкий логический уровень. Когда величина B-поля становится меньше, чем B RP (|B| < B RP ), датчик отключается и на выходе устанавливается высокий логический уровень. Синяя кривая показывает выходной сигнал датчика, когда B-поле изменяется с большого отрицательного значения на большое положительное значение. Красная кривая показывает результат для уменьшающегося B-поля.В случае омниполярного переключателя величина точки срабатывания одинакова как для положительных, так и для отрицательных B-полей. Точно так же величина точки выброса одинакова как для полей южной, так и для северной полярности.

 

Защелки на эффекте Холла

Передаточная функция защелки на эффекте Холла показана на рис. 6.

 

Рисунок 6

 

Защелка имеет положительный B OP и отрицательный B RP .Он включается достаточно большим положительным полем (B > B OP ) и выключается при наличии достаточно сильного поля северной полярности (B < B RP ). Гистерезис устройства включает область около B=0 и колеблется от BRP до B OP . Мы знаем, что устройство не меняет состояния в области гистерезиса. Предположим, что мы прикладываем достаточно сильное положительное поле, чтобы активировать датчик. Если мы удалим это поле, устройство будет ощущать магнитное поле B=0.Хотя к датчику не приложено поле, он сохранит свое предыдущее состояние и останется включенным. Он изменит состояние только в том случае, если мы приложим сильное поле с противоположной полярностью. Когда к датчику прикладывается слабое магнитное поле (B RP < B < B OP ), датчик сохраняет свой ранее полученный выходной сигнал. Это объясняет, почему это устройство Холла называется защелкой.

В то время как однополярный или многополярный переключатель может изменять состояние при изменении амплитуды приложенного поля, защелка может определять полярность B-поля (при условии, что приложенное поле имеет достаточную силу).Защелки обычно используются с кольцевыми магнитами во вращающихся устройствах, например, для определения положения вращающегося вала. Это показано на рис. 7. 

 

Рис. 7. Изображение предоставлено Allegro.

 

При вращении вала полярность воспринимаемого магнитного поля меняется, и датчик соответственно включается/выключается. В защелкивающем устройстве точки срабатывания и разблокировки равны по величине, но имеют противоположную полярность (B OP ≠ -B RP ).

 

Биполярные переключатели

С биполярным переключателем мы знаем только значение «максимальной» точки срабатывания и «минимальной» точки отпускания. Однако точные пороговые значения неизвестны. Следовательно, точная работа устройства может меняться от устройства к устройству. На рисунке 8 показан пример, где максимальное значение B OP составляет около 300 Гс, а минимальное значение B RP составляет около -300 Гс.

 

Рис. 8. Изображение предоставлено Honeywell.

 

Для «Устройства 1» как B OP , так и B RP отрицательные. Для «Устройства 3» оба порога положительны. Другой образец, «Устройство 2», имеет реакцию, аналогичную реакции защелки. Он имеет положительный B OP и отрицательный B RP . Хотя передаточная функция «Устройства 2» напоминает функцию защелки, следует отметить, что точки срабатывания и отпускания биполярного переключателя могут не совпадать по величине (B OP — B RP ).

Как видите, возможны три разные передаточные функции даже для устройств одного типа, которые производятся вместе в одной партии. Согласно примечаниям по применению «Основы микросхемы с эффектом Холла для биполярных переключателей» от Allegro, только около 10% биполярных переключателей имеют передаточную функцию, подобную функции «Устройство 1» и «Устройство 3». Остальные имеют реакцию типа защелки. По сравнению с защелкой биполярный переключатель может иметь более узкую зону гистерезиса (B HYS = B OP − B RP ) и, следовательно, более высокую чувствительность.Однако, поскольку режим работы биполярного переключателя может меняться от устройства к устройству, нам необходимо убедиться, что система будет функционировать должным образом при всех возможных значениях B OP и B RP (в пределах указанного диапазона). пределы диапазона).

Чтобы увидеть полный список моих статей, посетите эту страницу.

Кремниевые датчики Холла

| УниверситетВафер, Инк.

Кремниевые пластины для исследований и производства датчиков Холла

Реальным примером датчика Холла является BLTOUCH.Этот датчик используется для определения близости, позиционирования, определения скорости при выравнивании платформ 3D-принтера. Датчик Холла также используется во многих других приложениях для измерения.

Зонд выдвигается, пока не коснется поверхности, затем согласовывает расстояние до экструдера со значением смещения по оси z.

Пожалуйста, сообщите нам, какие характеристики вам нужны для немедленного расчета!

Получите предложение БЫСТРО!

 

Создание системы измерения эффекта Холла

Научный сотрудник:

В рамках моего проекта я создал систему измерения эффекта Холла , в которой используются некоторые новые методы обработки данных для измерения концентрации и подвижности носителей . Я ищу кремниевую пластину с известным тип носителя, концентрацию и подвижность, чтобы проверить систему. Есть ли у вас продукты, о которых известны эти свойства?

UniversityWafer, Inc. Указанный номер

Мы можем провести измерение Холла с помощью нашей установки и вывести концентрацию носителей либо из измерения удельного сопротивления, либо напрямую измерить ее с помощью ECV. Дайте мне знать, что вы предпочитаете.

Касательно пластин: мы точно можем предоставить наш стандартный материал p-типа с блестящим травлением 1,3-1,5 Омсм и толщиной 300 мкм. Ты все еще интересуешься ? Еще один важный момент: Что должен содержать сертификат?

Мы предлагаем 3 варианта на выбор:

Артикул Кол-во. Описание
HN55.  1/1/1   Вариант 1) Только пластина, которая тщательно проверяется (срок службы неосновных носителей, удельное сопротивление и т. д.) при получении от поставщика пластины. Включая отгрузку и т. д.
                     Вариант 2) Как вариант (1), но пластина разрезается на 2,5×2,5 см², чтобы можно было измерить пластину с помощью нашей установки Холла, измеряя точную толщину пластины и Холла измерение.
                     Вариант3) Как вариант (2), но дополнительно соседний кусок пластины размером 2,5×2,5 см², измеренный с помощью ECV.
Цена: $ Свяжитесь с нами и номер 262959

Что такое видео на эффекте Холла

Часы

 

Как работает датчик Холла?

Датчик на эффекте Холла — это магнитное устройство, которое определяет изменения в магнитных полях.Магнит создает электрическое поле, которое взаимодействует с ионами, вызывая изменение электрического сопротивления устройства. Это явление также известно как эффект Холла. Это электрическое устройство также может обнаруживать другие изменения в окружающей среде. В этой статье мы рассмотрим, как работает этот тип магнитного датчика и как он используется в различных приложениях. Помимо использования в электронике, он также используется в автомобильной промышленности.

Эффект Холла основан на измерении магнитного поля, создаваемого током, проходящим через проводник.Он используется в электронном оборудовании для обнаружения тока, протекающего через электрическую цепь. Эти датчики недороги, не требуют трансформаторов и могут быть установлены в различных приложениях. Несмотря на дешевизну, этот тип датчика не использует дорогих компонентов. Он не заменяет другие типы датчиков, но является отличным способом измерения электрического тока устройства.

Датчик на эффекте Холла используется уже более пятидесяти лет и является одним из самых популярных доступных типов датчиков.Он может точно определять магнитные поля и их интенсивность. Эта технология может использоваться в различных приложениях, включая медицинские устройства, автомобильные датчики и многое другое. Существует множество применений датчика Холла, и вы можете узнать больше о его преимуществах, прочитав эту статью. Что такое датчик Холла? Что это делает?

Датчик Холла работает путем измерения магнитного поля проводника. Он может использоваться для различных приложений и может быть найден во многих электрических устройствах.Датчик Холла не требует использования дорогостоящих трансформаторов и является отличным выбором для измерения электрических токов в электрических системах. Узнать больше об этом простом датчике легко, посетив Wikimedia Commons. Эффект Холла в беспроводном приложении

Датчик Холла использует магнитные поля для обнаружения магнитных полей. Когда магнитное поле проходит мимо датчика, он генерирует выходной сигнал. Если плотность магнитного потока превышает пороговое значение, активируется эффект Холла, генерирующий напряжение Холла.Элемент Холла изготовлен из тонких прямоугольных полупроводниковых материалов p-типа, таких как арсенид галлия или боргидрид индия. Эти датчики очень чувствительны к магнитному полю и могут использоваться во многих приложениях.

Датчик Холла используется в электротехнике. Выходной сигнал датчика зависит от плотности магнитного потока вокруг него. Он создает напряжение Холла, если плотность магнитного потока превышает пороговое значение. Этот тип электромагнитного датчика очень подходит для измерения тока.На соответствующем графике показаны шесть шагов коммутации. На изображении ниже можно увидеть схему датчика Холла.

Когда через материал протекает электрический ток, электроны движутся прямолинейно. Когда к материалу приложено магнитное поле, электроны будут притягиваться к магнитному полю и двигаться прямолинейно. Результирующее напряжение будет представлять величину потока и напряженность магнитного поля. Его выходное напряжение пропорционально плотности магнитного потока.Это делает элемент Холла отличным выбором для обнаружения изменений скорости вращающегося объекта.

Датчик на эффекте Холла — это бесконтактное устройство, обнаруживающее изменения в магнитных полях. Переключатель на эффекте Холла переключает состояния, воспринимая магнитное поле магнита. Он переходит в активное состояние, когда B OP находится напротив BRP. То же самое относится и к его неактивному состоянию. Выходное напряжение переключателя на эффекте Холла зависит от полярности магнитного поля. В последнем случае магнит не будет воздействовать на магнит.

Датчик Холла использует магнитное поле для обнаружения изменений магнитного поля. Когда магнит находится рядом с датчиком, генерируется небольшое напряжение. Затем это напряжение передается на другие электронные устройства. Наиболее распространенным примером датчика Холла является датчик скорости вращения колеса. Колеса автомобиля имеют небольшой магнит, который находится в постоянном контакте с металлическим колесом. Движение магнита в этом случае будет вращать колесо, генерируя ток, и напряжение будет увеличиваться.

Исследование датчика Холла на кремниевой пластине

Являясь давним и непоколебимым специалистом в области магнитных датчиков, датчики Холла десятилетиями играли центральную роль в широком спектре приложений в этой области. Имея портфолио магнитных датчиков, которые обеспечивают лучшую в отрасли энергоэффективность, встроенные, защищенные от несанкционированного доступа и простые в использовании датчики на эффекте Холла, мы переносим датчики на эффекте Холла в 21 век с нашим новым датчиком с эффектом ореола на кремниевой пластине. .Технология изолированного датчика тока без потерь, основанная на датчике тока на эффекте Холла, который обеспечивает тот же уровень чувствительности и производительности, что и обычный датчик магнитного поля, но без необходимости в источнике питания. [Источники: 0, 2, 9]

Принцип работы датчика Холла основан на эффекте Холла, согласно которому напряжение nbsp увеличивается, когда проводник с током помещается в магнитное поле. Функция датчика Холла генерирует напряжение реверберации, как и полупроводниковая пластинка, и основана на физических принципах эффекта Холла.В качестве «элемента Холла» можно использовать небольшую пластину из полупроводникового материала, поскольку в большинстве полупроводников ярко выражены эффекты реверберации. Мы можем измерять значения тока и напряжения гало-сенсоров с кремниевыми пластинами, используя эффекты Холла. [Источники: 2, 8, 11]

После изготовления датчика Холла [132] на него наносится изолирующий слой [348], который затем изготавливается на кремниевой пластине. [Источники: 1]

Затем их монтируют бок о бок, разделяя воздушным зазором, образуя датчик Холла.Затем он используется, как следует из названия, для обнаружения магнитов, а магнитное поле датчика создается таким образом, чтобы оно могло производиться в соответствии с эффектом реверберации. Датчик Холла — это датчик Холла, который был первым в мире датчиком магнитного поля, основанным на «эффекте Холла». В этой статье мы объясним, как работает этот датчик, чтобы помочь нам определить с его помощью возможные причины. Датчики Холла способны работать в широком диапазоне условий, таких как высокие температуры, низкие температуры и высокая влажность, как показано на рисунке [348].[Источники: 2, 4]

Линия 444 представляет собой электрически подвешенный полупроводниковый «палец» и действует как источник магнитного поля датчика Холла и его резонансного эффекта. линия 444, которая является результатом полупроводникового пальца, электрически подвешенного на поверхности воздушного зазора. [Источники: 6]

Линия 442 является результатом полупроводникового «пальца», заземленного на поверхности воздушного зазора и чей резонанс действует. Цепь датчика АМР (182) состоит из цепей датчика Холла (604 — 606), которые образованы заземляющими полупроводниками (затяжками) и магнитным полем датчика (444 — 444).Линия 4 42 представляет собой электрически подвешенный полукодовый электрический «палец», закрепленный в воздушных зазорах (резидентных зазорах) в центре его цепи и окруженный поверхностным зазором (Линг). [Источники: 3, 6, 7]

Различные вертикальные датчики Холла, установленные на тороидальной полупроводниковой пластине (12) из ​​датчика Холла [10] для создания вертикального датчика Холла [14]. Множество в горизонтальном датчике Холла (13), включающее электрически подвешенный полупроводниковый палец (линия 442) и воздушный зазор в середине цепи датчика (Линг), и множество (вертикально) в электрической цепи с датчиком Холла датчик воздействия (14) сверху.При этом полукуратные пластины [12] состоят из датчиков Холла (10), а вертикальные (датчик Холла) – из тороидов кремниевой ваты [13, 14, 15, 16, 17]. [Источники: 6]

В этой статье рассматривается, как твердотельный датчик магнитного поля является важным компонентом системы интеллектуальных сетей для интеллектуальных сетей. Датчики Холла часто используются в автомобильной промышленности, и ЦЕРН хочет использовать этот датчик для разработки новой системы картографирования магнитного поля. Это датчик Холла, который используется для включения и выключения бесконтактных выключателей в электросети и, при необходимости, в системах электроснабжения. Октябрь 2015: Эффективная работа «умной сети» основана на возможности измерения этой статьи. Датчик может работать с различными типами датчиков, такими как магнитные поля, магнитно-резонансная томография (МРТ) и магнитометры. [Источники: 2, 5]

В этом отношении устройство датчика магнитного поля включает в себя множество вертикальных датчиков Холла, которые встречно-штыревые электроды датчика Холла. В этом контексте он охватывает множество вертикалей и количество позиций, записанных в 3D.Другие примеры включают использование магнитно-резонансной томографии (МРТ) и магнитометров, а также множество других приложений, таких как управление системами электропитания. [Источники: 3, 6]

Датчик эффекта доктора Холла, как следует из его названия, работает по принципу эффекта Холла, и на этом основана конструкция датчика тока Холла. Это можно обнаружить и измерить с помощью так называемого «датчика на эффекте Холла». Принципы этого эффекта представлены следующим образом: Там, где он используется, используется датчик магнитного поля с двумя электродами, один посередине и один сверху. Затем он используется для обнаружения магнитов (как следует из названия), и этот модуль работает после того, как были обнаружены принципы эффектов реверберации. [Источники: 2, 10]

 

 

Источники:

[0]: https://www.paragraf.com/article/redefining-hall-effect-sensors-with-graphene/

[1]: https://www.google.com.na /patents/US200

066

[2]: http://pensareseguros.com.br/q4igbfkh/hall-effect-current-sensor-working-principle.html

[3]: https://patents.justia.com/patent/10374004

[4]: ​​https://en.wikipedia.org/wiki/Hall_effect

[5]: https://eepower .com/news/paragraf-and-cern-partner-for-new-hall-effect-sensor/

[6]: http://www.freepatentsonline.com/y2016/01

.html

[7]: https://www.google.com/patents/EP3039440A1?cl=en

[8]: https://slideplayer.com/slide/46/

[9]: https://www.electronicproducts.com /silicon-labs- Magnetic-sensors-modernize-hall-effect-switch-and-position-sensing-for-the-iot-era/

[10]: https://www. объясните, чтоstuff.com/hall-effect-sensors.html

[11]: https://www.medicaldesignbriefs.com/component/content/article/mdb/features/technology-leaders/35094

 

 

 

 

SET-Article-датчик тока на эффекте Холла

Датчик Холла представляет собой преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле.Датчики Холла используются для бесконтактного переключения, позиционирования, определения скорости и измерения тока.

В датчике на эффекте Холла по тонкой металлической полоске проходит ток. В присутствии магнитного поля электроны в металлической полосе отклоняются к одному краю, создавая градиент напряжения на короткой стороне полосы (перпендикулярно подающему току). Датчики на эффекте Холла имеют преимущество перед индуктивными датчиками в том, что, в то время как индуктивные датчики реагируют на изменяющееся магнитное поле, которое индуцирует ток в катушке провода и создает напряжение на его выходе, датчики на эффекте Холла могут обнаруживать статические (неизменяющиеся) магнитные поля.

В своей простейшей форме датчик работает как аналоговый преобразователь, напрямую возвращая напряжение. При известном магнитном поле можно определить его расстояние от пластины Холла. Используя группы датчиков, можно определить относительное положение магнита.

Часто датчик Холла сочетается с обнаружением порога, так что он действует как переключатель и называется им. Обычно их можно увидеть в промышленных приложениях, таких как изображенный на фото пневматический цилиндр, они также используются в бытовом оборудовании; например, некоторые компьютерные принтеры используют их для обнаружения отсутствия бумаги и открытых крышек.Их также можно использовать в компьютерных клавиатурах, что требует сверхвысокой надежности.

Датчики Холла обычно используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для определения угла опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, тахометров и антиблокировочных тормозных систем. Они используются в бесщеточных электродвигателях постоянного тока для определения положения постоянного магнита. В изображенном колесе с двумя равноудаленными магнитами напряжение от датчика будет достигать пика дважды за каждый оборот.Это расположение обычно используется для регулирования скорости дисководов.

Что такое эффект Холла и каковы его применения?

XIX век был временем больших научных скачков. Это было еще в ту эпоху, когда впервые был открыт эффект Холла; способ измерения магнитного поля. Это может показаться давным-давно, и открытия того времени могут показаться относительно первобытными по сравнению с более новыми научными концепциями, такими как секвенирование генома человека и квантовые вычисления.Но то, что он длинный в зубе, не означает, что он бесполезен.

Если вы читали наш блог «Что такое термопара?» вы познакомитесь с эффектом Зеебека, открытием 1800-х годов измерения напряжения металлов для определения температуры; инструмент, который широко используется и по сей день. Эффект Холла идет по тому же пути, но что такое эффект Холла и как он работает? Кто и как использует датчики Холла или устройства Холла? Читайте дальше, чтобы узнать основы этого впечатляющего, а теперь и плодотворного открытия.

 

Рисунок 1: Магнит, одна из самых основных сил

 

Что такое эффект Холла?

Электромагнетизм — одна из четырех фундаментальных сил; гравитация, слабое ядерное взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие являются другими. Эти темы слишком широки для этого скромного блога, но помните об этом; существует связь между электричеством и магнетизмом. То, что мы воспринимаем как электричество, в основном представляет собой движение свободных электронов по проводнику.Поскольку электроны заряжены отрицательно и могут быть вытолкнуты или притянуты магнитным полем. Следовательно, с помощью магнита можно было проталкивать электроны по проводу и создавать ток. Нет, это не какой-то фокус, это называется индукция. На этой связи между магнитом и электрическим током и основан эффект Холла, а именно на воздействии магнитного поля на электроны, составляющие ток.

Приборы на эффекте Холла являются одним из наиболее распространенных способов измерения магнитных полей.В датчиках этого типа путь электрического тока, протекающего внутри полупроводника, изменяется под действием расположенного поблизости магнита. Это изменение тока можно измерить как напряжение, поскольку одна сторона полупроводника будет иметь больше электронов и будет заряжена отрицательно. В то время как другая сторона будет иметь меньше электронов и, следовательно, более положительный заряд. Величина напряжения пропорциональна воздействующему магнитному полю; если он сильный, то будет большая разность потенциалов, а если слабый, то будет маленькое напряжение.Давайте посмотрим на схему базового датчика Холла, чтобы лучше понять эту идею.

 

Рис. 2. Базовый датчик Холла

 

Датчик Холла представляет собой простую пластину из полупроводящего материала, являющуюся частью цепи. Как вы можете видеть на рисунке 2, в настоящий момент ничего особенно интересного не происходит; электроны электрического тока текут через нашу простую цепь. Мы собираемся положить магнит рядом с этим устройством.

 

Рис. 3: Магнит приближается к датчику Холла

 

Когда магнит приближается, электроны тока отклоняются.Следовательно, по мере приближения магнита электроны отклоняются сильнее. Следовательно, по мере приближения магнита к магниту возникает все большее и большее измеряемое напряжение. В качестве альтернативы, вместо того, чтобы приближать магнит, вы можете сделать его сильнее. Это создало бы большее магнитное поле и таким образом вызвало бы большее увеличение напряжения.

 

Рис. 4. Магнит очень близко к датчику Холла, создающий большее напряжение

 

Обратите внимание на разные показания мультиметров на рис. 2, 3 и 4.С увеличением напряженности магнитного поля происходит равное увеличение напряжения. Даже при сильных магнитных полях создаваемая разность потенциалов невероятно мала. Полное устройство на эффекте Холла может включать в себя какой-то усилитель для усиления сигнала, чтобы производить напряжение с величиной, которую мы можем использовать.

 

Открытие эффекта Холла

Хотя эффект Холла был открыт в конце 19 века. Только 70 лет спустя это открытие было впервые использовано в практических приложениях.Выключатель мощности микроволновой печи был первой реализацией устройства. С удешевлением производства полупроводников потенциал использования датчиков Холла вырос. Теперь вы можете найти их во всем: в самолетах, мобильных телефонах и даже в посудомоечных машинах.

Давайте на время отложим в сторону теорию и проведем мозговой штурм по поводу практического применения этого принципа. Самым простым было бы использовать эффект Холла в качестве своего рода датчика приближения. Если магнитное поле может вызвать изменение пути электрического тока, то мы могли бы встроить магнит в объект и количественно определить, сколько раз он приближался к другому объекту, просто ощущая изменение напряжения, когда он приближается к электрическому току.

Если бы мы поместили наш элементарный датчик приближения на лопасти генератора ветряной мельницы, например, мы могли бы чувствовать каждый раз, когда лопасть делает полный оборот. Это определение вращения может позволить оператору ветряной мельницы измерять всевозможные вещи, такие как скорость ветра на открытом воздухе или потенциальная мощность, которая может быть выработана. Эту информацию можно было бы даже использовать в качестве защитного выключателя, который мог бы вызвать тревогу, если вращающиеся лопасти вращались со слишком высокой скоростью.

 

Применение датчика Холла

Достаточно гипотетически, давайте быстро взглянем на одно современное устройство, автомобиль, и посмотрим, насколько широко распространены датчики Холла. Если вам понравилось удобство управления стеклоподъемниками или боковыми зеркалами, значит, вы использовали датчик Холла. Будь то пожиратель бензина или эконом-класс, ваш автомобиль получает лучший расход топлива благодаря системе впрыска топлива и контролю производительности коленчатого вала, что возможно благодаря датчикам Холла. Возможно, вы знакомы с термином «прокачать тормоза», но если нет, то это просто означает, что вам повезло, что вы выросли в эпоху антиблокировочных тормозных систем.

В этом изобретении датчик Холла поддерживает оптимальное вращение ваших шин и, вместо того, чтобы скользить до полной остановки, фактически останавливает ваш автомобиль быстрее, когда вы нажимаете на тормоза.Действительно, вы найдете датчики Холла повсюду: в стиральных машинах, на компьютерных платах и ​​в промышленном оборудовании. Использование этого устройства позволило увеличить количество изобретений; которые помогают нам во всем, от безопасности до эффективности, и даже просто в современных удобствах, которые мы считаем само собой разумеющимися.

 

Рисунок 5. Элементы автомобиля, в которых используются датчики Холла

 

Другим важным применением датчиков Холла является их использование в качестве преобразователей тока.Поскольку эффект Холла измеряет магнитное поле, являющееся продуктом технологического провода, по которому течет ток, это отличный тип датчика для использования в некоторых типах преобразователей тока. Когда технологический ток проходит через апертуру нашего преобразователя, он создает пропорциональное вторичное магнитное поле внутри прибора, которое воздействует на датчик Холла. Преобразователи тока — это увлекательное устройство управления технологическим процессом, и мы более подробно рассмотрим их в разделе «Что такое преобразователь тока?» Здесь, в Enercorp, мы поставляем преобразователи тока всем профессионалам отрасли.Загляните в наш раздел Current, где вы можете ознакомиться с некоторыми реальными примерами и увидеть широкий спектр возможностей и характеристик этого инструмента.

 

Рис. 6: Пара преобразователей тока Enercorp

Поскольку магнитное поле является ключевой переменной, вызывающей реакцию датчиков Холла. Все, к чему можно прикрепить магнит, может стать своего рода устройством Холла. Теперь, когда управление процессами и автоматизация становятся такой важной частью операций; потребность в пользовательских и способных датчиках является неослабевающим требованием.Без датчиков Холла было бы невозможно, чтобы современные машины работали с функциями и стандартной эффективностью, которые мы привыкли ожидать. Все, начиная от транспорта, производства, здравоохранения, автоматизации зданий и других отраслей, будет экспоненциально отличаться от того, что мы знаем сегодня.

Можно ли использовать датчик Холла для измерения магнитного поля?

Как поставщик China Hall IC , поделитесь с вами.

Выключатели на эффекте Холла и приборные датчики уровня становятся все более популярными популярны в промышленных приложениях. Сегодня продукт и производственный процесс дизайнеры могут выбрать различные высокоинтегрированные устройства на эффекте Холла. Хотя до сих пор существует много путаницы в отношении того, какие спецификации необходимы. и измерений магнитного поля в целом, эти устройства доказали свою эффективность. довольно прост в использовании.

 Датчик Холла

По количеству применений немного лучше только датчики температуры, но датчики на эффекте Холла также использовались в широком спектре бытовых и коммерческие приложения, включая DVD, CD, накопители памяти, автоматические игрушки, мобильные телефоны, автомобильные компасы и автомобильные системы зажигания.Кроме того, они могут также можно увидеть в линейном, промышленном вращающемся оборудовании, детекторах положения и военная/аэрокосмическая техника.

Инженеры-технологи и инженеры-испытатели используют различные типы дискретного эффекта Холла датчики и инструменты для предоставления информации о продукте и контроля производства шаги процесса. Хотя функция измерения может пересекаться с другими типами датчики и приборы, датчики Холла, очевидно, являются лучшим выбором для определенные виды измерений, а в некоторых случаях и никакие другие виды испытаний оборудование может обеспечить требуемое Данные включают в себя измерение постоянного тока значение тока, положение вращения, зазор, поверхностное или рассеянное магнитное поле стоимость.

В промышленных условиях устройства на эффекте Холла обычно служат следующие два основных применения:

Измерение напряженности магнитного поля

Определение параметров близости, положения и вращения движущихся объектов

Приборные датчики для измерения магнитного поля

Когда промышленное применение требует точного или сертифицированного магнитного поля измерений часто используются приборные устройства на эффекте Холла. Несколько из более распространенные приложения на уровне приборов включают управление электромагнитным полем, контроль луча полупроводниковой ионной имплантации, проверка доступа к магнитам или магнитные детали, онлайн-подтверждение намагничивания, отображение магнитного поля, обнаружение тока и непрерывный мониторинг воздействия магнитного поля.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.