Senzori, drugi naziv za senzore, koriste se za bilježenje promjena u različitim fizičkim količinama i za prijenos primljenih informacija na uređaje za obradu. Ako se stalni naboj dovede u vodič i stavi u magnetsko polje, tada će se pojaviti potencijalna razlika. Taj je efekt otkrio 1897. godine znanstvenik Edwin Hall. Na temelju tog efekta stvoren je senzor, nazvan po izumitelju kao Hall-ov senzor.
Načelo rada uređaja
Ovo je uređaj koji bilježi intenzitet magnetskog toka. Zapravo, ovo je senzor za prisutnost magnetskog polja. Senzori su dostupni i u digitalnom i u analognom obliku. Prvi tip temelji se na mjerenju indukcije polja i stvaranju odgovarajućeg napona, a drugi tip reagira na promjenu polariteta magnetskog toka.
Princip rada Hallsovog senzora temelji se na fenomeni galvanomagneta. Taj je fenomen rezultat interakcije magnetskog polja s poluvodičem koji je spojen na električnu energiju, a njegova električna svojstva se mijenjaju. Hallov efekt očituje se ako se u poluvodiču smještenom u magnetskom toku formira poprečni napon kada struja teče kroz njega. U ovom slučaju je smjer naboja okomit na vektor smjera polja. Nastali fenomen objašnjava se činjenicom da Lorentzova sila, koja dovodi do njihovog otklona, djeluje na pomične elektrone ili rupe u magnetskom toku.
U jednostavnom primjeru, Hallov efekt predstavljen je kako slijedi. U poluvodiču, pod utjecajem Lorentzove sile, nosači naboja kreću se u različitim smjerovima koji odgovaraju njihovom znaku. Na jednoj strani poluvodiča nakupljaju se elektroni, negativan naboj, a s druge strane odakle su se elektroni kretali - pozitivni naboj. Između tih strana, zbog razlike naboja, stvara se električna struja koja sprječava kretanje naboja pod utjecajem Lorentzove sile. Kada dođe trenutak jednakosti Lorentzovih sila i magnetskog polja, poluvodič ide u ravnotežu.
Po izgledu, senzori se mogu proizvesti s različitim brojem kontaktnih pinova i jesu:
- dva kraja;
- tri igle.
Budući da je razina signala na izlazima senzora niska, na njegove izlaze priključuje se operativno pojačalo. Kada dodate okidač, dobivate jednostavan uređaj koji djeluje kada se dobiju određene vrijednosti magnetskog polja i vrsta vodljivosti. U digitalnoj elektronici senzori nadopunjeni logičkim elementima dijele se u tri skupine:
Unipolarni. Uređaj bilježi samo promjenu jedne vrijednosti nosača naboja, vodljivosti ili elektronske vodljivosti.- Bipolarni. Senzor reagira na obje vrste nosača naboja, ali s njima vrši suprotne radnje. Na primjer, kada registrira elektroničku vodljivost, uređaj koji je spojen na nju počinje raditi, a kad registrira vodljivost rupe, isključuje se.
- Unipolarni. Jednostavno registriraju izgled vodljivosti i ne ovise o njezinoj vrsti.
Senzor koji u svom kućištu koristi tri izlaza sadrži tranzistor s otvorenim kolektorom, jer se mala struja uređaja koristi zajedno s pojačalom signala.
Primjena Hallove efekta
Postoji linearna veza između rezultirajuće razlike potencijala i magnetske indukcije, što dovodi do njenog pojavljivanja. Tu se ugrađuju uređaji s Hallovim senzorom za mjerenje magnetske indukcije.
Uređaji koji koriste Hall pretvornike koriste se za sve vrste mjerenja. Koristeći fenomen u kojem se magnetsko polje pojavljuje pod utjecajem električne struje, indukcija magnetske sile je povezana s njom i stvaraju se bezkontaktni mjerači jakosti struje. Takav je uređaj povoljan u proračunu vrijednosti velikih konstantnih struja u žicama, koje bi se, kada se mjere uobičajenim ampermetrom, morale slomiti. Osim toga, uređaji s Hallsovim senzorima za mjerenje električne snage, snimanje linearnih i kutnih pomaka i gustoće nosača naboja u poluvodiču.
Glavni parametar uređaja, izgrađen na Hallovom učinku, je magnetska osjetljivost. Karakterizira ga omjer pojavljujućeg napona prema vrijednosti magnetske indukcije, odnosno napon pri indukciji jednak je jedinici.
Senzori su posebno korišteni u elektromotorima. Kod njih su senzori postavljeni na takav način da kada se montiraju na stator, prate položaj rotora. Instaliranjem magneta sa konstantnim poljem dobiva se brojač obrtaja. Jačina magnetskog polja koje pruža senzor je unutar 150 Gaussa.
Upotreba u automobilima
U automobilu se senzor koristi u sustavu paljenja. Bez njegovog sudjelovanja ispravan rad motora u automobilu nije moguć. Smješten je na razdjelniku i određuje trenutka pojavljivanja iskre koja zamjenjuje sklopnik. Ovdje se mogu koristiti i bipolarni i unipolarni senzori.
Mjereći broj impulsa koji se javljaju, senzor obavještava elektroničku jedinicu o potrebi stvaranja iskre. Struktura uređaja uključuje: trajni magnet, metalni ekran s rupama, poluvodičku ploču. Shema rada temelji se na činjenici da magnetski tok prodire kroz uređene rupe u poluvodič, zbog čega se pojavljuje razlika potencijala. Kad su slotovi zatvoreni zaslonom, protok ne prolazi i ne dolazi do napona. Dakle, otvaranjem i zatvaranjem utora s zaslonom stvara se impulsni signal na izlazu uređaja.
Senzor sadrži tri terminala prema svom otklonu s lijeva na desno:
- prvi je povezan s kućištem automobila;
- na drugi se primjenjuje napon od šest volti;
- treća se koristi kao informativna.
Pored toga, senzor se koristi za nadgledanje trenutnog preopterećenja. Kada se dogodi preopterećenje, senzor se zagrijava i toplinska zaštita se isključuje.
Zbog nepravilnosti koje se javljaju u radu senzora nastaju različite kvarove, koje utječu na pokretanje motora, pojavu trzaja tijekom rada ili ga jednostavno zaustavljate. Najlakše je provjeriti funkcionalnost senzora u automobilu okretanjem radilice i bregastog vratila. Tijekom normalnog rada, LED koji se nalazi na upravljačkoj ploči treba treptati.
U nedostatku LED ploče, učvršćenje je moguće izvršiti sami. Da biste to učinili, potreban vam je otpornik od jednog kilograma, LED i žice. Otpornik je serijski povezan s LED-om, a zavoji na žicama izrađeni su od dizajna. Poklopka se isključuje i žice su spojene od LED i otpornika, nakon čega se bregasto vratilo okreće. Kao rezultat, LED bi trebao treptati.
Za točne rezultate, bolje je provjeriti senzor dvorane s multimeterom. Trebat će vam bilo koji ispitivač s mogućnošću mjerenja napona. S radnim senzorom, napon na njegovim terminalima bit će do 11 volti. Prvo, mjeri se prisutnost potrebnih napona na kontaktnom bloku razvodnika. Obično postoje tri napona jednaka 12 volti, a na jednom kontaktu ne bi trebao postojati napon.
Paljenje se uključuje. Pozitivna sonda ugrađena je na izlaz terminala osjetnika, a negativna sonda na žici s nultom vrijednošću napona. Napon je oko 11 volti. Kod vađenja radilice napon bi se trebao mijenjati, dok najviša vrijednost ne smije pasti ispod devet volti, a najniža ne više od 0, 5 V.
Hall konvertor u pametnom telefonu
Imajući male veličine, Hallovi senzori pronašli su svoju primjenu u elektroničkim uređajima. Korištenjem njegovih svojstava na pametnim telefonima poboljšava se pozicioniranje, brže se pokreće GPS pretraživanje, a vijek trajanja baterije je duži. Koristeći sposobnost senzora da reagira na magnetsko polje, pretvarač se koristi i u preklopnim telefonima i prijenosnim računalima. Senzor zauzima mjesto na prednjoj strani uređaja, što povećava njegov odgovor na promjenu magnetskog polja.
Zbog prisutnosti senzora, zaslon prijenosnog računala automatski se uključuje kada ga otvorite ili se isključi kad ga zatvorite. Također s telefonom - "preklopna školjka". Na pametnim telefonima ova se funkcija implementira pomoću korica za knjige. Senzor bilježi veličinu magnetskog polja koja proizlazi iz minijaturnog magneta postavljenog na sredini poklopca. Kada otvorite poklopac, snaga magnetskog toka slabi i uređaj se uključuje na pozadinsko osvjetljenje.
Važno je napomenuti da uporaba magneta nema negativan učinak na gadget, a sam Hall senzor u principu koristi registraciju magnetskog fluksa. Registrira snagu magnetskog polja i ne uspoređuje njegovu snagu. Hall Converter u mobilnim uređajima također ima sljedeće funkcije:
- pomaže u orijentaciji na zemaljskom horizontu;
- pruža kompas uređaja;
- Uključuje i isključuje zaslon pri dijeljenju s magnetom.
Orijentacija zaslona značajka je koja se koristi na bilo kojem modernom telefonu. S drugačijim položajem gadgeta u prostoru, slika na ekranu uvijek će biti ispravna, a ne naopako. Takvu funkciju možete isključiti i za to u postavkama pametnog telefona uzastopno birate: postavke, zaključani zaslon, napredne funkcije, pametni način rada. Ako u postavkama nema nijedne stavke, morat ćete odvojiti pretvarač iz kruga.
Uz to, poseban mikro krug, primanje signala iz Hall konvertera, dovodi do korekcije slike. To se očituje pri fotografiranju ili prilikom promjene doba dana. Sudjelujući u radu GPS navigacije, uređaj pomaže povećati točnost pozicioniranja.
Da biste znali provjeriti Hallsov senzor u telefonu, ne trebate posebne vještine. Da biste to učinili, ponesite bilo koji magnet na kućište ili ekran uređaja. Kad je aktivan, zaslon će se isprazniti, a ako magnet uklonite, zasvijetlit će.
Uređaj u kućanskim aparatima
Vrlo često se u kućanskom uređaju koji koristi motor (na primjer, perilica rublja) koristi Hallov senzor za izračunavanje broja obrtaja. Ima oblik prstena s dvije žice i pričvršćen je na rotor elektromotora. Njegov je rad organiziran na sljedeći način: zbog rotacije osovine, na osjetnik se primjenjuje napon, čija jačina ovisi o brzini vrtnje rotora. Što su obrtaji veći, to je veća i potencijalna razlika. Elektronička jedinica analizira vrijednost napona i postavlja potrebnu brzinu vrtnje.
Za provjeru pretvarača morate uzeti multimetar i zvoniti na osjetnik. Normalna vrijednost radnog uređaja je oko 60 ohma. Ako nema multimetra, možete uzeti jednostavan voltmetar i izmjeriti napon na mjestu gdje je sam senzor spojen.
Uzorak za praktično ponavljanje
Jednostavna shema pomoću Hall senzora, koja se koristi za registriranje otvaranja vrata, nije teška za samostalno sastavljanje. Prednost upotrebe senzora je u tome što njegov rad ne zahtijeva mehanički kontakt, poput trske. Senzor je smješten na okviru vrata, a magnet na vratima. Krug se temelji na senzoru MH 183 i čipu CD 4093 . Izvor napajanja je devet volti.
Kada je izložen magnetskom toku, tranzistorska sklopka je u aktivnom stanju. Signal iz senzora ide na ulaz mikrocirke i zabranjuje rad njegovog generatora. LED1 je uključen. Ako se vrata otvore, magnetska sila koja djeluje na senzor slabi ili nestaje, a generator se pokreće u mikro krugu, a LED se gasi. Otpornik R1 dizajniran je za zaštitu Hall konvertera od preokreta napona. Hallov senzor našao je svoju primjenu u mnogim područjima i nezamjenjiv je alat ljudima u svakodnevnom životu. Upravo zahvaljujući njemu postoje takozvani "pametni" uređaji.