Hall-anturit perustuvat Hall-ilmiöön. Hall-ilmiö on perusmenetelmä puolijohdemateriaalien ominaisuuksien tutkimiseen. Hall-ilmiökokeella mitattu Hall-kerroin voi määrittää tärkeitä parametreja, kuten puolijohdemateriaalien johtavuustyypin, varauksenkuljettajien pitoisuuden ja varauksenkuljettajien liikkuvuuden.
Luokitus
Hall-anturit jaetaan lineaarisiin Hall-antureihin ja kytkentä-Hall-antureihin.
1. Lineaarinen Hall-anturi koostuu Hall-elementistä, lineaarivahvistimesta ja emitteriseuraajasta, ja se antaa analogisen ulostulon.
2. Kytkintyyppinen Hall-anturi koostuu jännitesäätimestä, Hall-elementistä, differentiaalivahvistimesta, Schmitt-liipaisimen ja pääteasteen muodosta, ja se tuottaa digitaalisia suureita.
Hall-ilmiöön perustuvista puolijohdemateriaaleista valmistettuja elementtejä kutsutaan Hall-elementeiksi. Niiden etuna on herkkyys magneettikentille, yksinkertainen rakenne, pieni koko, laaja taajuusvaste, suuri lähtöjännitteen vaihtelu ja pitkä käyttöikä. Siksi niitä on käytetty laajalti mittaus-, automaatio-, tietokone- ja tietotekniikan aloilla.
Main-sovellus
Hall-antureita käytetään laajalti asentoantureina, pyörimisnopeuden mittaamiseen, rajakytkiminä ja virtausmittaukseen. Jotkin laitteet toimivat Hall-ilmiön perusteella, kuten Hall-ilmiöön perustuvat virta-anturit, Hall-ilmiöön perustuvat lehtikytkimet ja Hall-ilmiöön perustuvat magneettikentän voimakkuusanturit. Seuraavaksi kuvataan pääasiassa asentoanturia, pyörimisnopeuden anturia sekä lämpötila- tai paineanturia.
1. Paikka-anturi
Hall-antureita käytetään liukuvan liikkeen havaitsemiseen. Tällaisissa antureissa Hall-elementin ja magneetin välillä on tarkasti kontrolloitu rako, ja indusoitu magneettikenttä muuttuu magneetin liikkuessa edestakaisin tässä kiinteässä raossa. Kun elementti on lähellä pohjoisnapaa, kenttä on negatiivinen ja kun elementti on lähellä etelänapaa, magneettikenttä on positiivinen. Näitä antureita kutsutaan myös lähestymisantureiksi, ja niitä käytetään tarkkaan paikannukseen.
2. Nopeusanturi
Nopeusmittauksessa Hall-anturi sijoitetaan kiinteästi pyörivää magneettia kohti. Tämä pyörivä magneetti tuottaa anturin tai Hall-elementin käyttämiseen tarvittavan magneettikentän. Pyörivien magneettien järjestely voi vaihdella sovelluksen käyttötarkoituksen mukaan. Joissakin näistä järjestelyistä on käytetty yksittäisen magneetin asentamista akselille tai napaan tai rengasmagneetteja. Hall-anturi lähettää lähtöpulssin joka kerta, kun se on magneettia kohti. Lisäksi prosessori ohjaa näitä pulsseja nopeuden määrittämiseksi ja näyttämiseksi kierrosluvulla (RPM). Nämä anturit voivat olla digitaalisia tai lineaarisia analogisia lähtöantureita.
3. Lämpötila- tai paineanturi
Hall-antureita voidaan käyttää myös paine- ja lämpötila-antureina. Nämä anturit yhdistetään painetta ohjaavaan kalvoon ja sopiviin magneetteihin, ja palkeen magneettinen kokoonpano liikuttaa Hall-elementtiä edestakaisin.
Paineen mittauksessa palje laajenee ja supistuu. Paljeen muutokset aiheuttavat magneettisen kokoonpanon liikkumisen lähemmäs Hall-elementtiä. Näin ollen tuloksena oleva lähtöjännite on verrannollinen käytettyyn paineeseen.
Lämpötilamittauksissa paljekokoonpano tiivistetään kaasulla, jonka lämpölaajenemisominaisuudet tunnetaan. Kun kammiota kuumennetaan, palkeen sisällä oleva kaasu laajenee, mikä saa anturin tuottamaan lämpötilaan verrannollisen jännitteen.
Julkaisun aika: 16.11.2022