Термин в Энциклопедическом Фонде

Датчик Холла

Эффект Холла
Рис.1
Датчик Холла - магнитоэлектрическое устройство, принцип действия которого основан на эффекте Холла.
Эффект Холла открыт американским физиком Эдвином Холлом (E. Hall) в 1879 г.

Эффект Холла состоит в следующем. Если проводник с током помещён в магнитное поле, то возникает э.д.с., направленная перпендикулярно и току, и полю. Эффект Холла иллюстрируется на рис. 1 и 2. По тонкой пластине протекает ток I. При наличии магнитного поля на движущиеся носители заряда (электроны) действует сила Лоренца. Эта сила искривляет траекторию движения электронов, что приводит к перераспределению объёмных зарядов в пластине. Вследствие этого на краях пластины, параллельных направлению протекания тока, возникает э.д.с., называемая э.д.с. Холла. Эта э.д.с. пропорциональна векторному произведению индукции B на плотность тока j:

EH=[Bxj]d/qn : где где d - ширина пластины, q - заряд частицы-носителя, n - концентрация носителей. 



При снижении концентрации носителей э.д.с. Холла возрастает, поэтому в качестве материала для датчиков Холла предпочтительно использование таких полупроводников, как кремний, арсенид галлия и др.


Типы датчиков Холла.
По типу формируемого сигнала, датчики Холла делятся на цифровые (логические) и аналоговые (линейные).
Цифровые датчики определяют наличие, либо отсутствие поля. Например, при достижении некоторого порога - датчик выдаёт присутствие поля в виде логической единицы, если порог не достигнут - датчик выдаёт логический ноль.
Цифровые датчики Холла делятся на биполярные и униполярные.
Униполярные - срабатывают при наличии поля определённой полярности и отключаются при снижении индукции поля.
Биполярные - реагируют на смену полярности поля, то есть одна полярность - включает датчик, другая - выключает.

Аналоговые датчики Холла - преобразуют индукцию поля в напряжение, величина показанная датчиком зависит от полярности поля и его силы. Линейные устройства, применяющиеся в измерителях напряжённости магнитного поля. Как правило, эти устройства содержат схемы усиления сигнала датчика. Необходимая предварительная обработка сигнала обычно заключается в усилении и температурной компенсации.


Применение датчиков Холла.

Датчики Холла являются основой многих типов датчиков, таких как датчики линейного или углового перемещения, датчики магнитного поля, датчики тока, датчики расхода и др. Удобство бесконтактного срабатывания (полное отсутствие механического износа), низкая стоимость, простота использования делают их незаменимыми в приборостроении, автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности.


Примеры использования датчиков Холла.
Линейные датчики Холла:
датчики тока;
приводы переменной частоты вращения;
схемы управления и защиты электродвигателей;
датчики расхода;
бесколлекторные двигатели постоянного тока;
бесконтактные потенциометры;
датчики угла поворота;
детекторы ферромагнитных тел;
датчики вибрации;
тахометры.
Логические датчики Холла:
датчики частоты вращения;
устройства синхронизации;
датчики систем зажигания автомобилей;
датчики положения (обнаруживают перемещение менее 0,5 мм);
счётчики импульсов (принтеры, электроприводы);
бесконтактные реле;
детекторы приближения;
считыватели магнитных карточек или ключей.
На рисунке 3 приведено изображение интегральных датчиков Холла в различном конструктивном исполнении: 

Используемые источники:
1. Г.Волович, Интегральные датчики Холла, Современная электроника, декабрь 2004г.
2. Википедия, Эффект Холла.

Энциклопедический Фонд