Эффект Холла. Датчики Холла

8 иллюстрации + текст.

В 1879 году, работая над своей докторской диссертацией в университете Джонса Хопкинса, американский физик Эдвин Герберт Холл проводил эксперимент с золотой пластинкой. Он пропускал по пластинке ток, разместив саму пластинку на стекле, причем дополнительно пластинка была подвергнута действию магнитного поля, направленного перпендикулярно ее плоскости, и, соответственно, перпендикулярно току.

Справедливости ради следует отметить, что Холл занимался в тот момент решением вопроса о том, зависит ли сопротивление катушки, по которой течет ток, от наличия рядом с ней постоянного магнита, и в рамках этой работы ученым были проведены тысячи опытов. В результате же эксперимента с золотой пластинкой было обнаружено возникновение некоторой разности потенциалов на боковых краях пластинки.

Это напряжение получило название напряжения Холла. Можно грубо описать процесс следующим образом: сила Лоренца приводит к накоплению отрицательного заряда возле одного края пластинки, и положительного — возле противоположного края. Отношение же возникающего напряжения Холла к величине продольного тока, является характеристикой материала, из которого изготовлен конкретный элемент Холла, и эта величина получила название «холловское сопротивление».

Эффект Холла служит достаточно верным методом определения типа носителей заряда (дырочный или электронный) в полупроводнике или металле.

На основе эффекта Холла теперь изготавливают датчики Холла, приборы для измерения напряженности магнитного поля и определения силы тока в проводнике. В отличие от трансформаторов тока, датчики Холла дают возможность измерять и постоянный ток. Таким образом, области применения датчика Холла в целом весьма обширны.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:11

Так как напряжение Холла мало, вполне логично, что к выводам напряжения Холла подключают операционный усилитель. Для подключения к цифровым узлам, схему дополняют триггером Шмита, и получается пороговое устройство, которое срабатывает при заданном уровне напряженности магнитного поля. Такие схемы называют переключателями Холла.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:12

Часто датчик Холла используется в паре с постоянным магнитом, и срабатывание происходит при приближении постоянного магнита к датчику на определенное, заданное заранее расстояние.


Электродвигатель с датчиком Холла

Довольно широко распространены датчики Холла в бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах), где датчики устанавливаются прямо на статоре двигателя и играют роль датчика положения ротора (ДПР), который обеспечивает обратную связь по положению ротора, примерно как коллектор в коллекторном двигателе постоянного тока.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:14

Закрепив постоянный магнит на валу, получим простой счетчик оборотов, а иногда достаточно экранирующего воздействия самой ферромагнитной детали на магнитный поток от постоянного магнита. Магнитный поток, от которого обычно срабатывают датчики Холла, составляет 100-200 Гауссов.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:15

Выпускаемые современной электронной промышленностью, трехвыводные датчики Холла имеют в своем корпусе n-p-n транзистор с открытым коллектором. Зачастую ток через транзистор такого датчика не должен превышать 20 мА, поэтому для подключения мощной нагрузки необходимо устанавливать усилитель тока.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:16

Магнитное поле проводника с током, обычно, недостаточно интенсивное для срабатывания датчика Холла, поскольку чувствительность таких датчиков составляет 1-5 мВ/Гс, и поэтому для измерения слабых токов проводник с током навивают на тороидальный сердечник с зазором, а в зазор уже устанавливают датчик Холла. Так при зазоре в 1,5 мм магнитная индукция составит уже 6 Гс/А.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:17

Для измерения токов более 25 А, проводник с током пропускают прямо через тороидальный сердечник. Материалом сердечника может служить альсифер или феррит, если измеряется ток высокой частоты.

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:18

На основе эффекта Холла работают некоторые ионные реактивные двигатели, и работают весьма эффективно.
На базе эффекта Холла работают электронные компасы в современных смартфонах.

Виа
Всем спасибо за внимание.

Ps. принцип работы электронных компасов здесь подробнее

Это сообщение отредактировал ZombiePunk - 9.02.2020 - 19:31

Помню на девятке был в трамблёре датчик Холла...всем ебал мозги, но меня почему-то это дело минуло...

ахуенная тема!..

Но это совсем не тот Холл который Вестибюль а тот Холл у которого датчики.

еслиб Холл узнал, что его датчик засунут в девятку, он бы самоубился электричеством!))

...

Дядя даже и не думал что его открытие будет в ионных двигателях...надо ж так

Прочитал эффект хохла

У бати в ваз2108 стоял американский- так сгорел зараза. Поставили наш, с виду неказистый, цвета зелёного , так уже 15 лет трудится, и не жалуется. Но вид совсем у него кооперативный

Это сообщение отредактировал voloha - 9.02.2020 - 19:29

Ну никак не ожидал такой темы на ЯПе, но был приятно удивлен. А вообще это несправедливо: вот у программистов есть хабр, а у рукожопов нет ничо.

Ионные двигатели ... Да там все просто

Поначалу прочитал как эффект хохла, детектор хохла - думаю хуля там изобретать, а вот оно чё.

Это сообщение отредактировал Zamestas - 9.02.2020 - 19:43

Спасибо. За стенкой занимается коллега как раз всякими эффектами Холла, Зеебека, Кондо,
возникновение ЭДС в ходе реакции горения в магнитом поле.

На веговской кассетной деке были таковые, они постоянно горели и требовалось покупать новые.

Тогда Вам к врачу, хохлопатологу.

В смартфоне упрощенный датчик Холла отвечает за реакцию на открытие крышки чехла: включается экран