เซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์ทำงานอย่างไร?

เซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์ทำงานอย่างไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์ชั้นนำของเซ็นเซอร์การกระจัดฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับหลักการทำงานของเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ในช่วงผลิตภัณฑ์ของเรา ในหมู่พวกเขาเซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์โดดเด่นสำหรับคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และแอพพลิเคชั่นที่กว้าง ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกถึงรายละเอียดของวิธีการทำงานของฮอลล์ - เอฟเฟกต์

ทำความเข้าใจกับผลกระทบของห้องโถง

เพื่อให้เข้าใจว่าเซ็นเซอร์การกำจัดฮอลล์ - เอฟเฟกต์ทำงานอย่างไรก่อนอื่นเราต้องเข้าใจเอฟเฟกต์ฮอลล์เอง เอฟเฟกต์ฮอลล์ถูกค้นพบโดยเอ็ดวินฮอลล์ในปี 1879 เมื่อมีการวางตัวนำกระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า (แรงดันฮอลล์) ถูกสร้างขึ้นทั่วตัวนำในทิศทางที่ตั้งฉากกับทั้งกระแสและสนามแม่เหล็ก

ในทางคณิตศาสตร์แรงดันฮอลล์ ($ v_h $) สามารถแสดงเป็น:

$ v_h = \ frac {ib} {ned} $

โดยที่ $ i $ เป็นปัจจุบันที่ไหลผ่านตัวนำ $ b $ คือความแรงของสนามแม่เหล็ก $ n $ คือความหนาแน่นของตัวพาประจุ $ e $ คือค่าใช้จ่ายเบื้องต้นและ $ d $ คือความหนาของตัวนำ

ส่วนประกอบของฮอลล์ - เซ็นเซอร์การกำจัดเอฟเฟกต์

ฮอลล์ทั่วไป - เซ็นเซอร์การกระจัดเอฟเฟกต์ประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: องค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์แม่เหล็กและวงจรการประมวลผลสัญญาณ

องค์ประกอบเซ็นเซอร์ฮอลล์ - เอฟเฟกต์มักจะเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นแกลเลียมอาร์เซเนด์ (GAAs) หรืออินเดียมแอนนิโมไนด์ (INSB) วัสดุเหล่านี้มีการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนสูงซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการสร้างแรงดันฮอลล์ที่วัดได้

แม่เหล็กใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กสามารถเป็นแม่เหล็กถาวรหรือแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ

วงจรการประมวลผลสัญญาณมีหน้าที่ในการขยายการกรองและการแปลงแรงดันฮอลล์เป็นสัญญาณเอาต์พุตที่ใช้งานได้เช่นแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า

หลักการทำงานของฮอลล์ - เซ็นเซอร์การกำจัดเอฟเฟกต์

หลักการทำงานพื้นฐานของเซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความแรงของสนามแม่เหล็กหรือการไล่ระดับสีสนามแม่เหล็กที่ได้รับจากองค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์เป็นตำแหน่งของเซ็นเซอร์หรือการเปลี่ยนแปลงวัตถุเป้าหมาย

มีสองประเภทหลักของฮอลล์ - เซ็นเซอร์การกระจัดเอฟเฟกต์: เซ็นเซอร์การกระจัดเชิงเส้นและเซ็นเซอร์การกระจัดเชิงมุม

เซ็นเซอร์การกระจัดเชิงเส้น

ในเซ็นเซอร์การกระจัดเชิงเส้นแม่เหล็กมักจะได้รับการแก้ไขและองค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์จะติดอยู่กับวัตถุที่จำเป็นต้องวัดการกระจัด เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงระยะห่างระหว่างองค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และการเปลี่ยนแปลงของแม่เหล็ก การเปลี่ยนแปลงระยะทางนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามแม่เหล็กที่ตำแหน่งของฮอลล์ - องค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์

จากเอฟเฟกต์ฮอลล์การเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในแรงดันไฟฟ้าฮอลล์ วงจรการประมวลผลสัญญาณจะแปลงการเปลี่ยนแปลงนี้ในแรงดันฮอลล์เป็นสัญญาณเอาต์พุตเชิงเส้นที่เป็นสัดส่วนกับการกระจัดของวัตถุ

ตัวอย่างเช่นในแอปพลิเคชันเครื่องมือเครื่องจักรสามารถใช้เซ็นเซอร์การกระจัดเชิงเส้นฮอล - เอฟเฟกต์เพื่อวัดตำแหน่งของเครื่องมือตัด เมื่อเครื่องมือตัดเคลื่อนที่ไปตามชิ้นงานเซ็นเซอร์สามารถตรวจจับการกระจัดได้อย่างแม่นยำช่วยให้สามารถควบคุมกระบวนการตัดเฉือนได้อย่างแม่นยำ

เซ็นเซอร์การกระจัดเชิงมุม

เซ็นเซอร์การกระจัดเชิงมุมทำงานบนหลักการที่คล้ายกัน แต่แทนที่จะวัดการกระจัดเชิงเส้นมันวัดการหมุนเชิงมุมของวัตถุ ในกรณีนี้แม่เหล็กมักจะติดอยู่กับวัตถุหมุนและองค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ได้รับการแก้ไข

เมื่อวัตถุหมุนทิศทางสนามแม่เหล็กและความแข็งแรงที่ตำแหน่งของฮอลล์ - การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ การเปลี่ยนแปลงในลักษณะสนามแม่เหล็กจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยองค์ประกอบเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และประมวลผลโดยวงจรการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์การกระจัดเชิงมุมเป็นสัดส่วนกับมุมของการหมุนของวัตถุ

ตัวอย่างเช่นในระบบพวงมาลัยยานยนต์สามารถใช้เซ็นเซอร์การเคลื่อนที่เชิงมุมของฮอล - เอฟเฟกต์เพื่อวัดมุมพวงมาลัย ข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อระบบควบคุมเสถียรภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะเพื่อให้แน่ใจว่าการขับขี่ที่ปลอดภัยและมั่นคง

ข้อดีของฮอลล์ - เซ็นเซอร์การกำจัดเอฟเฟกต์

ฮอลล์ - เอฟเฟกต์เซ็นเซอร์การกระจัดมีข้อได้เปรียบหลายประการเหนือเซ็นเซอร์การกระจัดอื่น ๆ :

• การวัดแบบไม่ติดต่อ: เนื่องจากเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ทำงานตามสนามแม่เหล็กพวกเขาไม่จำเป็นต้องมีการสัมผัสทางกายภาพกับวัตถุเป้าหมาย วิธีการวัดแบบไม่ติดต่อนี้ช่วยลดการสึกหรอขยายอายุการใช้งานของเซ็นเซอร์และเหมาะสำหรับการใช้งานที่การสัมผัสอาจทำให้วัตถุเสียหายหรือส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการวัด
• ความไวสูง: เซ็นเซอร์ฮอลล์ - เอฟเฟกต์สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสนามแม่เหล็กทำให้สามารถวัดการกระจัดที่มีความแม่นยำสูงได้ พวกเขาสามารถบรรลุความละเอียดการวัดในไมโครมิเตอร์หรือแม้แต่ช่วงนาโนเมตร
• ช่วงอุณหภูมิกว้าง: ฮอลล์ - เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างโดยทั่วไปคือ - 40 ° C ถึง 150 ° C หรือสูงกว่า สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นเครื่องยนต์ยานยนต์และเตาเผาอุตสาหกรรม
• เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว: ฮอลล์ - เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์มีเวลาตอบสนองอย่างรวดเร็วซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในการกระจัดของวัตถุเป้าหมาย นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องใช้การตรวจสอบและควบคุมเวลาจริง

แอปพลิเคชันของฮอลล์ - เซ็นเซอร์การกำจัดเอฟเฟกต์

เนื่องจากข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขาเซ็นเซอร์ Hall - Effect Displacement ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ :

• อุตสาหกรรมยานยนต์: นอกเหนือจากการวัดมุมพวงมาลัยที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้เซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์ยังใช้ในเซ็นเซอร์ตำแหน่งคันเร่งเซ็นเซอร์ตำแหน่งแป้นเบรกและเซ็นเซอร์ความสูงช่วงล่าง เซ็นเซอร์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการรับรองความปลอดภัยและประสิทธิภาพของยานพาหนะสมัยใหม่
• ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม: ฮอลล์ - เซ็นเซอร์การกำจัดเอฟเฟกต์ถูกใช้ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเครื่องมือเครื่องจักรและระบบสายพานลำเลียงเพื่อวัดตำแหน่งและการกระจัดของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว พวกเขาช่วยปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม
• อุปกรณ์การแพทย์: ในอุปกรณ์การแพทย์เช่นปั๊มแช่และหุ่นยนต์ผ่าตัด, เซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์ถูกใช้เพื่อวัดการกระจัดของส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูง สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยและประสิทธิผลของการรักษาทางการแพทย์

นอกจากเซ็นเซอร์การกระจัดของฮอลล์ - เอฟเฟกต์แล้ว บริษัท ของเรายังมีเซ็นเซอร์อื่น ๆ อีกมากมายเช่นเซ็นเซอร์ความดันจุดเล็ก ๆและเซ็นเซอร์บังคับแหวน- เซ็นเซอร์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเราในอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน นอกจากนี้สำหรับการใช้งานในสาขายานพาหนะทางอากาศที่ไม่มีคนขับเรามีVT25E แก้ไขปีก uavซึ่งติดตั้งเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ขั้นสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการบินที่มั่นคงและการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำ

ติดต่อเราเพื่อรับการจัดซื้อ

หากคุณมีความสนใจในเซ็นเซอร์การกระจัดหรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เรายินดีต้อนรับคุณติดต่อเราสำหรับการอภิปรายการจัดซื้อจัดจ้าง ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะให้ข้อมูลผลิตภัณฑ์โดยละเอียดการสนับสนุนทางเทคนิคและโซลูชั่นที่กำหนดเองเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของคุณ ไม่ว่าคุณจะอยู่ในสาขายานยนต์อุตสาหกรรมหรือการแพทย์เรามีผลิตภัณฑ์เซ็นเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับคุณ

การอ้างอิง

• Hall, EH (1879) ในการกระทำใหม่ของแม่เหล็กบนกระแสไฟฟ้า วารสารคณิตศาสตร์อเมริกัน, 2 (3), 287 - 292
• Tietze, U. , & Schenk, C. (2008) วงจรอิเล็กทรอนิกส์: คู่มือสำหรับการออกแบบและการใช้งาน สปริงเกอร์
• Fraden, J. (2010) คู่มือเซ็นเซอร์ที่ทันสมัย: ฟิสิกส์การออกแบบและแอปพลิเคชัน สปริงเกอร์