Hall effekti transduseri nədir?

Hall Effect Element: Tərif və Prinsip

Tərif

Hall effekti elementi, maqnit sahələri ölçmək üçün xüsusi növ transduserdir. Maqnit sahənin doğrudan ölçülənməsi asandır deyil, buna görə də Hall effekti transduseri dəyərli vasitə kimi xidmət edir. Bu, maqnit sahəni elektrik potensial fərqinə (emf) çevirir, bu da analoq və rəqəmsal göstəricilərlə asanlıqla ölçülə bilən elektrik kəmiyyətidir. Bu çevirmə, maqnit sahənin qüvvəti və xüsusiyyətlərinin müxtəlif tətbiqlərdə kvantifikasiyası və təhliliyə imkan verir.

Hall Effekti Transduserinin Prinsipi

Hall effekti transduserinin əsas prinsipi maraqlı fiziki fenomenə əsaslanır. Dəyişən maqnit sahəyə yerleştirilmiş elektrik akımı keçirən istifadə olunan iletəcində, iletəcinin uclarına elektromotiv kuvvet (EMF) induksiyaya məruz qalır. Yaradılan voltajın həcmi iletəçidən keçən maqnit fluksların sıxlığına müvafiqdir. Bu, maqnit sahə və elektrik akımının varlığından yaranan ölçülməli voltaj olan iletəçlərin bu unikal xüsusiyyətinə Hall effekt deyilir.

Metallar və yarıiletəclər həmçinin Hall effektini göstərir, bu effektin qüvvəti və davranışı onların elektronlarının sıxlığına və mobil ciddiyinə bağlıdır. Bu prinsipi daha yaxşı anlamaq üçün aşağıdakı şəkildə göstərilən Hall effekti elementini nəzərə alın. Bu quraşmada, elektrik akımı 1 və 2 ləngərləri vasitəsilə təmin edilir, çəkisi 3 və 4 ləngərləri arasındakı voltaj ölçülür. Maqnit sahə iletəç şeridinə tətbiq edilmədiyi zaman, 3 və 4 ləngərləri eyni elektrik potensialdadır.

Maqnit sahə iletəç şeridinə tətbiq edildikdə, 3 və 4 çıxış ləngərləri arasına çıxış voltazı yaranır. Bu induksiya voltazı maqnit sahənin qüvvətinə müvafiqdir. Riyazi olaraq, VH çıxış voltazı üçün aşağıdakı düstur ilə təsvir edilə bilər:

I - amper cinsindən akım, B - Wb/m² cinsindən fluk səviyyəsi

Hall Effekti Transduseri: Ölçüm Qabiliyyətləri və Tətbiqlər

Ölçüm Qabiliyyətləri

İletəçdən keçən akım və maqnit sahənin qüvvəti, Hall effekti transduserinin çıxış voltajları təhlili vasitəsilə müəyyənləşdirilə bilər. Amma, iletəçlərdə, Hall effektindən yaranan EMF adətən kiçik olduğundan, dəqiqliklə ölçmək çətinliklər yaradır. Ziddi olaraq, germeni kimi yarıiletəclər nisbətən böyük EMF yaratır. Bu böyük signal, sürətli boblu alətlər vasitəsilə asanlıqla ölçülə bilir, bu da yarıiletəclərin bir çox Hall effekti əsaslı ölçüm tətbiqləri üçün daha praktik olduğunu edir.

Hall Effekti Transduserinin Tətbiqləri

Hall effekti transduseri, maqnit hadisələrini elektrik sihnallarına çevirmək üçün unikal qabiliyyətinə görə müxtəlif sahələrdə geniş yayılmışdır. Onun əsas tətbiqləri aşağıdakılardır:

1. Maqnitdən Elektrikə Çevrilmə

Hall effekti elementinin əsas tətbiqlərindən biri, maqnit fluksları elektrik sihnalına çevirməkdir. Maqnit sahələri ölçmək üçün yarıiletəc material, məqsəd maqnit sahəsinə yerleştirilir. Bu nəticədə, yarıiletəc şeridinin uclarında voltaj yaranır. Bu voltaj, maqnit sahənin sıxlığına müvafiqdir, bu da maqnit sahə qüvvətinin kvantifikasiyasını imkanlı edir.

Hall effekti transduserləri bir çox üstünlükə malikdir. Onlar minimal yer tələb edir, bu da kompakt dizaynlara uyğun edir. Əlavə olaraq, onlar maqnit sahənin qüvvətini dəqiqliklə aydınlaşdıran davamlı elektrik sihnalını təmin edir. Amma onların belə nəticələri var: temperatur dəyişikliklərinə yüksək hassasiyyət. Bu hassasiyyət, hər bir individual ölçüm sənaryusu üçün dəqiqlik və etibarlı nəticələr almaq üçün kalibrasiyanın lazımlı olduğuna göstər ir.

2. Yer Dəyişikliyi Ölçümü

Hall effekti elementləri, struktural hissələrin yer dəyişikliyini ölçmək üçün də istifadə olunur. Məsələn, daimi maqnitlə inteqrasiya edilmiş ferromaqnitik struktur nəzərə alınmalıdır.

Yer dəyişikliyi ölçüm tətbiqlərində, Hall effekti transduseri, daimi maqnitin poları arasında yerləşdirilir. Ferromaqnitik komponentin bu maqnit sahə qurğusunda yerinin dəyişməsi, Hall effekti elementi tərəfindən təcrübə edilən maqnit sahənin qüvvətini dəyişdirir. Bu maqnit sahə qüvvətinin dəyişməsi, transduserin çıxış voltajında uyğun dəyişikliklərə çevrilir, bu da ferromaqnitik strukturun yer dəyişikliyinin dəqiqliklə ölçüləməsinə imkan verir. Bu qeyri-cəlbkar metod, endüstriy məkanizmlər və ya robot kolçaqlar kimi müxtəlif sistemlərdə mexaniki hissələrin hərəkətini izləmək üçün etibarlı yoldur.

3. Akım Ölçümü

Hall effekti transduseri, elektrik akımını ölçmək üçün çox rahat və təhlükəsiz bir metod təqdim edir, çünki bu, iletəç qurğusu və ölçmə göstəricisi arasında direkt fiziki bağdan asılı olmayan bir yol təmin edir. Alternativ akım (AC) və ya direkt akım (DC) iletəçə tətbiq olunduğunda, iletəç ətrafında maqnit sahə yaradır. Bu maqnit sahənin qüvvəti tətbiq olunan akımın həcmi ilə müvafiqdir. Bu maqnit sahə, növbəti olaraq, Hall effekti transduserin şeridinə elektromotiv kuvvet (emf) indüksiyaya məruz qalır. Indüksiya edilən EMF-nin həcmi, iletəçdən keçən akımın qüvvətinə bağlıdır. Bu indüksiya edilən EMF-nin ölçüləməsi, akımın dəqiqlik ilə müəyyən edilməsinə imkan verir, bu da Hall effekti transduserlərin elektrik sistemlərdən enerji paylaşma şəbəkələrinə və elektronika cihazlarına qədər geniş spektrdə akım ölçümü üçün ideal edir.

4. Güc Ölçümü

Hall effekti transduserləri, elektrik iletəçindən gələn gücün ölçüləməsi üçün də istifadə olunur. Akım iletəçə keçdirildikdə, bu, akımın həcmi ilə müvafiq maqnit sahə yaratır. Bu maqnit sahə, növbəti olaraq, Hall effekti transduserin şeridinə voltaj indüksiyaya məruz qalır. Multiplikator qurğusu transduserin ilə birgə istifadə edilərsə, multiplikatorun çıxış voltacı, iletəçdə dissipasiya edilən gücdən asılı olacaq şəkildə edilə bilər. Bu yanaşma, enerji idarəetməsi və sistem optimallaşdırılması üçün mühüm olan elektrik gücü sisteminde enerjinin istifadəsini və axını izləmək kimi müxtəlif tətbiqlərdə elektrik gücünün effektiv və dəqiqlik ilə ölçüləməsinə imkan verir.