Lineáris Hall-effekt érzékelő - Munka és alkalmazási áramkör

A lineáris Hall-effektusú IC-k olyan mágneses érzékelő eszközök, amelyeket arra terveztek, hogy reagáljanak a mágneses mezőkre, hogy arányos mennyiségű elektromos kimenetet hozzanak létre.

Így hasznossá válik a mágneses mezők erősségének mérésére, és olyan alkalmazásokban, amelyek mágneses indítókon keresztüli kimenetet igényelnek.

A modern csarnokhatású IC-ket úgy tervezték, hogy ellenálljanak a legtöbb mechanikai igénybevételt jelentő körülménynek, például rezgéseknek, rángásoknak, ütéseknek, valamint a nedvesség és más légköri szennyezések ellen is.

Ezek az eszközök immunisak a környezeti hőmérsékleti ingadozásoktól is, amelyek egyébként ezeket az alkatrészeket sebezhetővé tehetik a hő hatására, és így hibás kimeneti eredményeket hozhatnak létre.

Jellemzően a modern lineáris Hall Effect IC-k optimálisan működhetnek -40 és +150 Celsius fok közötti hőmérséklet-tartományban.

Alapfogó ábra

Ratiometrikusan meghatározott működés

Számos szokásos lineáris Hall-effektív IC, mint például az Allegro A3515 / 16 sorozat vagy a ti.com DRV5055, „ratiometrikus” jellegűek, ahol az eszközök nyugalmi kimeneti feszültsége és érzékenysége a tápfeszültségnek és a környezeti hőmérsékletnek megfelelően változik.

A nyugalmi feszültség általában a tápfeszültség fele lehet. Például, ha az eszköz tápfeszültségét 5 V-nak tekintjük, mágneses tér hiányában a nyugalmi kimenete általában 2,5 V lenne, és 5 mV / Gauss sebességgel változna.

Abban az esetben, ha a tápfeszültség 5,5 V-ra nőne, a nyugalmi feszültség is megfeleljen 2,75 V-nak, az érzékenység elérve az 5,5 mV / gauss értéket.

Mi a dinamikus eltolás

A lineáris Hall-effektus IC-k, mint például az A3515 / 16 BiCMOS, beépített nagyfrekvenciás impulzus segítségével beépített dinamikus eltolás-visszavonó rendszert tartalmaznak, így a Hall-anyag maradék offset-feszültségét megfelelően szabályozzák.

A maradék eltolás általában a készülék túlformázása, hőmérséklet-eltérések vagy más releváns stresszhelyzetek miatt keletkezhet.

A fenti funkció ezeket a lineáris eszközöket jelentősen stabil nyugalmi kimeneti feszültséggel teszi lehetővé, immunisak az eszközre gyakorolt ​​mindenféle külső negatív hatással szemben.

Lineáris Hall-effektus IC használata

A Hall-effektus IC csatlakoztatható az adott csatlakozások segítségével, ahol a tápcsapoknak a megfelelő egyenfeszültségű (szabályozott) kapcsokra kell menniük. A kimeneti kapcsok csatlakoztathatók egy megfelelően kalibrált voltmérőhöz, amelynek érzékenysége megfelel a Hall kimenetének hatótávolság.

Ajánlatos egy 0,1 uF bypass kondenzátort közvetlenül az IC tápegységein keresztül csatlakoztatni annak érdekében, hogy megvédje a készüléket a külsõen indukált elektromos zajtól vagy kóbor frekvenciától.

Bekapcsolás után a készüléknek szüksége lehet néhány perc stabilizálási időszakra, amely alatt nem szabad mágneses térrel működtetni.

Amint a készülék belső hőmérsékleten stabilizálódik, külső mágneses mező hatása alá kerülhet.

A voltmérőnek azonnal regisztrálnia kell a mágneses tér erősségének megfelelő elhajlást.

A fluxus sűrűségének azonosítása

A mágneses mező fluxus sűrűségének azonosításához az eszközök kimeneti feszültségét ábrázolhatjuk és elhelyezhetjük egy kalibrációs görbe Y tengelye felett. A kimeneti szint és a kalibrációs görbe metszéspontja megerősíti az X tengely megfelelő fluxus sűrűségét ív.

Lineáris csarnokhatás alkalmazási területek

1. A lineáris Hall-effektusú eszközök sokféle alkalmazási területtel rendelkezhetnek, az alábbiakban néhányat bemutatunk:
2. Érintés nélküli áramérzékelők a vezetőn kívülről áthaladó áram érzékeléséhez.
3. Teljesítményérzékelő, a fentiekkel megegyező (wattórás mérés) Áramkimaradás-érzékelés, ahol egy külső áramkört integrálnak egy áramérzékelő fokozattal a megadott túllépési határ figyelemmel kísérésére és kioldására.
4. Nyúlásmérő mérők, ahol a nyúlási tényező mágnesesen kapcsolódik a Hall érzékelőhöz a kívánt kimenetek biztosításához.
5. Elfogult (mágnesesen) érzékelő alkalmazások Vasfémdetektorok, ahol a Hall-effektus készülék úgy van konfigurálva, hogy relatív mágneses indukciós erősségérzékeléssel érzékelje a vastartalmú anyagot. eszköz.
6. Örömbot közbensõ helyzetérzékelõvel Folyadékszintû érzékelés, a Hall készülék másik releváns érzékelõ alkalmazása. További hasonló alkalmazások, amelyekben a mágneses térerősség szerepel a fő közegként a Hall-effektus készülékkel együtt, a következők: Hőmérséklet / nyomás / vákuum érzékelés (fújtatós összeállítással) Fojtószelep vagy légszelep helyzetérzékelő Érintés nélküli potenciométerek.

Kapcsolási rajz Hall Effect Sensor segítségével

A fentiekben ismertetett Hall-effektus-érzékelő néhány külső részen keresztül gyorsan konfigurálható a mágneses tér elektromos kapcsolási impulzussá alakításához a terhelés szabályozásához. Az egyszerű kapcsolási rajz az alábbiakban látható:

Ebben a konfigurációban a Hall effekt érzékelő mágneses teret alakít át egy meghatározott közelségen belül, és lineáris analóg jellé alakítja át a 'out' érintkezőjén.

Ez az analóg jel könnyen használható terhelés meghajtására vagy a kívánt kapcsolási áramkör táplálására.

Hogyan lehet növelni az érzékenységet

A fenti alapcsarnok effektus áramkörének érzékenysége növelhető egy további PNP tranzisztor hozzáadásával a meglévő NPN-vel, az alábbiak szerint:

.