Lineárny snímač s Hallovým efektom - pracovný a aplikačný obvod

Lineárne integrované obvody s Hallovým efektom sú magnetické senzorové zariadenia určené na reagovanie na magnetické polia s cieľom produkovať proporcionálne množstvo elektrického výkonu.

Stáva sa tak užitočným na meranie sily magnetických polí a v aplikáciách, ktoré vyžadujú výstup prepínaný cez magnetické spúšťače.

Moderné integrované obvody s Hallovým efektom sú navrhnuté tak, aby boli odolné voči väčšine mechanicky namáhaných podmienok, ako sú vibrácie, trhanie, otrasy, a tiež proti vlhkosti a iným znečisťovaniu ovzdušia.

Tieto zariadenia sú tiež imunné voči zmenám okolitej teploty, ktoré by inak mohli spôsobiť, že tieto komponenty budú citlivé na teplo, čo spôsobí nesprávne výsledky výstupu.

Typické moderné lineárne integrované obvody s efektom Hall Effect môžu optimálne pracovať v teplotnom rozmedzí od -40 do +150 stupňov Celzia.

Základný diagram zapojenia

Ratiometrické špecifikované fungovanie

Mnoho štandardných lineárnych integrovaných obvodov s Hallovým efektom, ako napríklad série A3515 / 16 od spoločnosti Allegro alebo DRV5055 od ti.com, je svojou povahou „pomerové“, pričom pokojové výstupné napätie a citlivosť zariadení sa líšia v súlade s napájacím napätím a teplotou okolia.

Kľudové napätie môže byť zvyčajne polovičné ako napájacie napätie. Napríklad, ak považujeme napájacie napätie zariadenia za 5 V, pri neprítomnosti magnetického poľa by jeho kľudový výstup bol zvyčajne 2,5 V a pohyboval by sa rýchlosťou 5 mV na Gauss.

V prípade, že by sa malo napájacie napätie zvýšiť na 5,5 V, pokojové napätie by tiež zodpovedalo 2,75 V, pričom citlivosť dosiahla 5,5 mV / gauss.

Čo je to Dynamický posun

Lineárne integrované obvody s Hallovým efektom, ako napríklad A3515 / 16 BiCMOS, obsahujú proprietárny systém dynamického potlačenia ofsetu pomocou zabudovaného vysokofrekvenčného impulzu, aby bolo správne riadené zvyškové ofsetové napätie Hallovho materiálu.

Zvyškový ofset by mohol normálne vzniknúť v dôsledku nadmerného tvarovania zariadenia, teplotných rozdielov alebo v dôsledku iných relevantných stresových situácií.

Vyššie uvedená funkcia poskytuje týmto lineárnym zariadeniam výrazne stabilné výstupné napätie v kľude a je dobre imúnne voči všetkým typom externých negatívnych vplyvov na zariadenie.

Použitie IC s lineárnym Hallovým efektom

Hallov efekt IC je možné pripojiť pomocou daných spojení, kde napájacie piny musia smerovať k príslušným svorkám jednosmerného napätia (regulované). Výstupné svorky je možné pripojiť k vhodne kalibrovanému voltmetru s citlivosťou zodpovedajúcou Hallovmu výstupu rozsah.

Odporúča sa pripojenie obtokového kondenzátora 0,1 uF priamo cez napájacie piny integrovaných obvodov, aby sa zariadenie chránilo pred externe indukovaným elektrickým šumom alebo bludnými frekvenciami.

Po zapnutí môže zariadenie vyžadovať niekoľko minút stabilizácie, počas ktorej nesmie byť prevádzkované s magnetickým poľom.

Akonáhle sa zariadenie vnútorne stabilizuje na teplotu, môže byť vystavené vplyvu vonkajšieho magnetického poľa.

Voltmeter by mal okamžite zaregistrovať priehyb zodpovedajúci sile magnetického poľa.

Identifikácia hustoty toku

Na identifikáciu hustoty toku magnetického poľa možno vyniesť výstupné napätie prístrojov a umiestniť ich nad osou Y kalibračnej krivky, priesečník výstupnej úrovne s kalibračnou krivkou by potvrdil zodpovedajúcu hustotu toku na osi X krivka.

Oblasti použitia lineárneho Hall efektu

1. Zariadenia s lineárnym Hallovým efektom môžu mať rôzne oblasti použitia, niektoré z nich sú uvedené nižšie:
2. Bezdotykové merače prúdu pre snímanie prúdu externe prechádzajúceho vodičom.
3. Merač snímania výkonu, identický s vyššie uvedeným (meranie watthodín) Detekcia aktuálneho vypínacieho bodu, pri ktorej je integrovaný externý obvod s fázou snímania prúdu na monitorovanie a vypínanie stanoveného nadlimitného limitu.
4. Merače tenzometra, kde je faktor deformácie magneticky spojený s Hallovým snímačom na zabezpečenie zamýšľaných výstupov.
5. Aplikácie s predpätým (magnetickým) snímaním Detektory železných kovov, kde je zariadenie s Hallovým efektom nakonfigurované na detekciu železného materiálu prostredníctvom detekcie relatívnej magnetickej indukčnej sily. Snímanie vzdialenosti, rovnako ako vyššie uvedená aplikácia, sa blízkosť sníma aproximáciou relatívnej magnetickej sily cez Hallovu sústavu. zariadenie.
6. Joystick s medzipolohovým snímaním Snímanie hladiny kvapaliny, ďalšia relevantná snímacia aplikácia Hallovho prístroja. Ďalšie podobné aplikácie, ktoré ako hlavné médium spolu so zariadením s Hallovým efektom zahŕňajú intenzitu magnetického poľa, sú: Snímanie teploty / tlaku / vákua (so zostavou vlnovca) Snímanie polohy škrtiacej klapky alebo vzduchového ventilu Bezdotykové potenciometre.

Schéma zapojenia využívajúca snímač Hall Effect

Vyššie vysvetlený snímač Hallovho efektu sa dá rýchlo nakonfigurovať prostredníctvom niekoľkých externých častí na prevod magnetického poľa na elektrické prepínacie impulzy na riadenie záťaže. Jednoduchú schému zapojenia nájdete nižšie:

V tejto konfigurácii snímač s Hallovým efektom prevedie magnetické pole v určenej blízkosti a prevedie ho na lineárny analógový signál cez svoj „von“ kolík.

Tento analógový signál možno ľahko použiť na pohon záťaže alebo na napájanie ľubovoľného spínacieho obvodu.

Ako zvýšiť citlivosť

Citlivosť vyššie uvedeného základného obvodu s Hallovým efektom by sa mohla zvýšiť pridaním ďalšieho tranzistora PNP s existujúcim NPN, ako je uvedené nižšie:

.