Zer da Hall Efektu Tranduzer?

Hall Effect Element: Definizioa eta Printzipioa

Definizioa

Hall effect elementua magnetikoak neurtzeko diseinatutako transductor mota berezia da. Magnetikoak zuzenean neurtzea ez denez erraza, Hall effect transductorea tresna balioso bat da. Honek magnetikoaren indar elektrikoa (emf) bihurtzen du, analogiko eta digital metroetan nekez neur daitekeena. Bi aldaketak magnetikoaren indarraren eta ezaugarrien kuantifikazioa eta analisia ahalbidetzen ditu aplikazio desberdin guztietan.

Hall Effect Transductorearen Printzipioa

Hall effect transductorearen oinarriko printzipioa fisikoko fenomeno interesgarri baten gainean oinarrituta dago. Konduktore barra batean jarraitasun elektrikoa pasatzen badugu, konduktore hori magnetiko transversal baten barruan kokatuta, konduktorearen ertzeen artean emf bat sortzen da. Sortutako tenperatura magnitudea magnetiko fluxuaren dentsitatearekiko proportzionala da. Konduktore hauetan magnetiko bat eta jarraitasun elektriko bat elkarrekin eragiten dituzte neur daitekeen tenperatura bat sortzeko, eta hau da Hall effect-a.

Metalek eta semikonduktorek Hall effect-a erakusten dute, haien elektronen dentsitate eta mugimenduaren arabera. Printzipio hau hobeto ulertzeko, azpian agertzen den irudian egongo den Hall effect elementua kontsideratu. Ezarritan, jarraitasun elektrikoa 1 eta 2 adierazitako lead-ekin ematen da, eta irteera tenperatura 3 eta 4 lead-en artean neurtzen da. Magnetiko bat aplikatzen ez bada konduktore barra, 3 eta 4 lead-ek elektroden berdina izango dute.

Magnetiko bat aplikatzen bada barra, 3 eta 4 lead-en artean irteera tenperatura bat sortzen da. Sortutako tenperatura hau magnetikoaren indarrarekiko proportzionala da. Matematikoki, irteera tenperaturen VH arteko erlazioa formula honen bidez deskribatu dezakegu:

I amperetan doazen jarraitasuna eta B Wb/m2 dentsitate fluxuak dira

Hall Effect Transductorea: Neurketarako Gaitasunak eta Aplikazioak

Neurketarako Gaitasunak

Konduktorean pasatzen den jarraitasuna eta magnetikoaren indarra Hall effect transductorearen irteera tenperaturen analisiaren bidez ezagutu daitezke. Hala ere, konduktoreetan, Hall effect-ek sortutako emf-a askotan txikia da, neurketarako zehaztasuna ekarri dezakeena. Aldiz, germanium bezalako semikonduktorek emf handiagoa sortzen dute. Seinal handiago hau mugitu-koi instrumentuetan nekez neurtu dezakegu, semikonduktoreak praktikoagoak izanik Hall effect-eko neurketarako aplikazio askotan.

Hall Effect Transductoreen Aplikazioak

Hall effect transductorea erabilera luzea du eremuren desberdinetan, magnetikoak elektrikora bihurtzeko gaitasun bakarraren ondorioz. Aplikazio nagusiak hauek dira:

1. Magnetikotik Elektrikora Bihrurtzea

Hall effect elementuaren aplikazio nagusia magnetiko fluxua elektriko segnal batera bihurtzea da. Magnetikoak neurtzeko, semikonduktore material bat magnetikoaren barruan kokatzen da. Horrela, semikonduktore barren amaieran tenperatura bat sortzen da. Sortutako tenperatura hau magnetikoaren dentsitatearekiko proportzionala da, magnetikoaren indarraren kuantifikazioa ahalbidetzen duena.

Hall effect transductoreak avantaje ugari ditu. Espazio gutxi behar dutenez, diseinu txikiak egokia dira. Gehienbat, indar elektriko jarraitua ematen dute, magnetikoaren indarraren zehaztasuna adierazten duena. Hala ere, muga nabaria dute: tenperaturaren aldaketara oso sentibleskoa. Sentibilitate hau esan nahi du kalibrazioa beharrezkoa dela kasu bakoitzeko neurketarako emaitza zuzen eta fidedignoak lortzeko.

2. Desplazamenduaren Neurketa

Hall effect elementuak ekostrukturen osagaien desplazamendua neurtzeko ere erabiltzen dira. Adibidez, ferromagnetiko ekostruktura permanente magnetiko batekin integratuta.

Desplazamenduaren neurketan, Hall effect transductorea permanent magnetikoaren poloen artean kokatzen da. Ferromagnetiko osagaia aldatzen denean, magnetikoaren indarra aldatzen da Hall effect elementuak jasotzen duena. Magnetikoaren indarraren aldaketa hau orduan irteera tenperaturen aldaketa gisa itzuliko da, ferromagnetiko ekostrukturaren desplazamendua zehazki neurtzeko. Metodologia hau non-inbertsiboa da, mekaniko osagaien mugimendua monitorizatzeko modu fiable bat, industria maquinarietan edo robotic armetan, besteak beste.

3. Jarraitasunaren Neurketa

Hall effect transductorea jarraitasuna neurtzeko metodo oso erraz eta segurua eskaintzen du, jarraitasuna neurtzeko konduktore zirkuituaren eta neurtzeko metroaren artean ez dago kontaktu fisikorik beharrezkoa izanik. Izan ere, jarraitasun alternoa (AC) edo zuzena (DC), konduktore bati aplikatzen badio, konduktorearen inguruan magnetiko bat sortzen du. Magnetiko hau sortzen duen indarra aplikatutako jarraitasunaren magnitudearekiko proportzionala da. Magnetiko hau orduan emf bat indukitzen du Hall effect transductorearen tiritsetan. Indukitutako emf hau magnetikoaren indarraren magnitudearen menpe dago, konduktorean pasatzen den jarraitasunarekin lotuta. Emf hau neurtuz, jarraitasunaren balioa zehazki lortu dezakegu, Hall effect transductoreak ideala direlarik jarraitasun neurketarako sistema elektriko askotan, energia banaketa sarreren artean elektronikoko gailuetara.

4. Indarraren Neurketa

Hall effect transductorea elektriko konduktorearen indarra neurtzeko ere erabiltzen da. Jarraitasuna konduktorean pasatzen badio, magnetiko bat sortzen du, indarraren intentsitatea jarraitasunaren magnitudearekiko proportzionala izanik. Magnetiko hau orduan emf bat indukitzen du Hall effect transductorearen tiritsetan. Multiplier circuitu bat erabiliz transductorearekin, multiplieren irteera tenperatura multiplikatzailearen indarraren neurrian proposzionaltasuna lortu daiteke. Approachen honek elektrikoaren indarraren neurketa efiziente eta zehatzak ahalbidetzen ditu aplikazio askotan, elektrikoenergiaren sistemetan, indarraren kontsumoa eta fluxua monitorizatzea garrantzitsua denean energia kudeaketarako eta sistemaren optimizatzerako.