Застосування датчиків Холла
Датчики Холла є основою багатьох типів датчиків, таких як датчики лінійного або кутового переміщення, датчики магнітного поля, датчики струму, датчики витрати і ін. Зручність безконтактного спрацьовування (повна відсутність механічного зносу), низька вартість, простота використання роблять їх незамінними в приладобудуванні, автомобільної , авіаційної та інших галузях промисловості. Інтегральні датчики Холла виробляють такі фірми, як Honeywell, Melexis, Allegro Microsystems, Micronas Intermetall, Siemens, Analog Devices і ін.
Перша група інтегральних датчиків Холла - це лінійні пристрої, що застосовуються в измерителях напруженості магнітного поля. Як правило, ці пристрої містять схеми посилення сигналу датчика. Необхідна попередня обробка сигналу зазвичай полягає в посиленні і температурної компенсації. Може знадобитися також стабілізація напруги живлення. При відсутності магнітного поля вихідна напруга датчика має дорівнювати нулю, тому потрібно диференційний підсилювач (рисунок 4).
Малюнок 4 - Внутрішня схема ІМС лінійного датчика Холла (а) і графік його характеристики перетворення (б)
Друга група включає в себе мікросхеми компараторного типу з логічними рівнями напруги на виході. Ця група більш численна в силу більшого числа можливих застосувань. Мікросхеми з логічним виходом (малюнок 5а) діляться на дві підгрупи: перемикачі та тригери. Уніполярний перемикач спрацьовує тільки при наявності магнітного поля однієї полярності і гарантує вимкненому стані за відсутності магнітного поля; магнітне поле протилежної полярності не робить на нього ніякого впливу (малюнок 5б). Біполярний тригер, навпаки, реагує на обидві полярності: включається при наближенні північного або південного полюсів магніту і вимикається тільки в тому випадку, якщо поле з протилежним знаком досягне певного рівня. Термін «біполярний перемикач» зазвичай застосовується до триггерам, що реагує на зникнення поля. Такі перемикачі переходять у включене стан при наявності магнітного поля, а вимикаються при зниженні рівня тієї ж полярності, відсутності поля, або в присутності поля з протилежним знаком (малюнок 5в). Наявність ступені гістерезису, яка є різницею між величинами магнітного поля в точках включення і виключення, підвищує перешкодозахищеність пристрою.
Малюнок 5 - Логічний датчик Холла
Нижче розглядаються деякі найбільш популярні застосування інтегральних датчиків Холла. Перелік можливих застосувань цих датчиків далеко не обмежується прикладами, поданими нижче.
Лінійні датчики Холла:
приводи змінної частоти обертання;
схеми управління та захисту електродвигунів;
безколекторні двигуни постійного струму;
датчики кута повороту;
детектори феромагнітних тіл;
Логічні датчики Холла:
датчики частоти обертання;
датчики систем запалювання автомобілів;
датчики положення (виявляють переміщення менше 0,5 мм);
лічильники імпульсів (принтери, електроприводи);
датчики положення клапанів;
безколекторні двигуни постійного струму;
зчитувачі магнітних карток або ключів;
датчики паперу (в принтерах).
датчики струму
Лінійні датчики Холла можуть бути використані в складі вимірювачів сили струму в межах від 250 мА до тисяч ампер. Найважливішим достоїнством таких датчиків є повна відсутність електричного зв'язку з вимірюваної ланцюгом. Лінійні датчики дозволяють вимірювати постійні і змінні струми, в тому числі струми досить високої частоти. Якщо лінійний датчик Холла розташований поблизу провідника зі струмом, то вихідна напруга датчика пропорційно індукції магнітного поля, що оточує провідник. Величина індукції, в свою чергу, пропорційна току. У найпростішому випадку датчик струму являє собою конструкцію, в якій датчик Холла встановлюється близько дроти, по якому тече вимірюваний струм (малюнок 6а).
Малюнок 6 - Конструкції датчиків струму
Такі датчики використовуються для вимірювання великих струмів, особливо в лініях електропередач. Індукція В визначається за формулою:
де r - відстань від центру чутливої області датчика до осі симетрії провідника в метрах. Чутливість датчика струму може бути значно збільшена шляхом використання концентратора магнітного потоку у вигляді муздрамтеатру з прорізом, в яку поміщається лінійний датчик Холла (малюнок 6б). В цьому випадку індукція магнітного потоку через датчик
Регулятор потоку
Існують різні методи вимірювання витрати з використанням цифрових датчиків Холла, але принцип у них, як правило, загальний: кожна зміна магнітного потоку через датчик є певною порції рідини або газу, що пройшла через трубопровід. У прикладі, показаному на малюнку 7, магнітне поле створюється постійними магнітами, встановленими на лопатях робочого колеса.
хол ефект датчик витратомір
Малюнок 7 - Датчик витрати
Робоче колесо обертається потоком води. Датчик видає два імпульсу за оборот колеса. [4]