Hvað er Hall-effekt gagnsæi?

Hall-effektareining: Skilgreining og Grunnvöllur

Skilgreining

Hall-effektareining er sérstakt tegund af umsetningareiningu sem er hönnuð til að mæla megnafjölda. Þar sem bein mæling á megnafjöldum er ekki einfald, er Hall-effektareiningu gildi stærð. Hún virkar með því að breyta megnafjöldum í raforkuvirkis (emf), rafmagnsþátt sem er auðvelt að mæla bæði með analóg- og stafraðarmálum. Þessi umbreyting leyfir að kvantifera og greina styrk og eiginleika megnafjölða í ýmsum notkunarsviðum.

Grunnvöllur Hall-effektareiningar

Grunnvöllurinn fyrir Hall-effektareiningu byggir á spennandi náttúruvísindalegri atburðarás. Þegar straumleiðarstrikk er sett inn í skersmeðalstraum er raforkuvirkis (EMF) uppvaldið á kantum straumleiðarinnar. Stærð útbúinna spenna er beint hlutfallsleg við þéttleika megnafjöldsins sem fer yfir straumleiðina. Þessi einstök eiginleiki straumleiða, þar sem tilgangur megnafjölds og rafstraums samspilir til að mynda mælanlegt spenna, er kölluð Hall-effektin.

Bæði metlar og halffjarðaraefendur sýna Hall-effektið, með styrk og hætti effektsins sem fer eftir þéttleika og fluttugleika rafeindinganna. Til að skilja þennan grunnvöll betur, skoðaðu Hall-effektareininguna sem sýnd er í myndinni hér að neðan. Í þessari skipulag er rafstraum veittur í leiðir 1 og 2, en úttaksspenna mæld er á leiðum 3 og 4. Þegar enginn megnafjöldur er veittur á straumleiðarstrikknum, eru leiðir 3 og 4 á sama rafstraumspotentiali.

Þegar megnafjöldur er veittur á strikknum, er úttaksspenna uppvaldið á úttaksléðum 3 og 4. Þessi uppvaldið spenna er beint hlutfallsleg við styrk megnafjöldsins. Stærðfræðilega má lýsa tengslinu með eftirtöku formúlu fyrir úttaksspennu VH:

I er straumur í ampere og B er þéttleikar megnafjölds í Wb/m2

Hall-effektareining: Mælitækni og Notkun

Mælitækni

Bæði straumur sem fer í gegnum straumleið og styrkur megnafjöldsins er hægt að ákvarða með því að greina úttaksspennur Hall-effektareiningar. En í straumleiðum er Hall-effekt uppruninn raforkuvirkis (EMF) oft mjög litill, sem gerir nákvæma mælingu erfitt. Á móti því framleiða halffjarðaraefendur eins og germanium sjaldnærst stærri EMF. Þessi stærri signal er auðvelt að mæla með flytandi spennamálum, sem gerir halffjarðaraefendur praktískari fyrir mörg Hall-effekt miðaðar mælingar.

Notkun Hall-effektareininga

Hall-effektareining finnur víða notkun í ýmsum sviðum vegna sínar einkverks afls til að breyta megnavísindalegum atburðum í rafmagnssignals. Nokkrar af helstu notkunum hans eru eins og eftirfarandi:

1. Magni til Rafmagns Umsetning

Eins og eitt af helstu notkunum Hall-effektareiningarinnar er að breyta megnafjöldum í rafmagnssignal. Til að mæla megnafjöldum er halffjarðaraefendi settur inn í megnafjöldann sem á að mæla. Sem niðurstöðu myndast spenna á endapunktum halffjarðaraefendastrika. Þessi spenna er beint hlutfallsleg við þéttleika megnafjöldsins, sem leyfir að kvantifera styrk megnafjöldsins.

Hall-effektareiningar bera margar kosti. Þeim er nauðsynlegt lítill pláss, sem gerir þær viðeigandi fyrir smálega hönnuða. Auk þess gefa þær óhætt spenna sem nákvæmt hefur á við styrk megnafjöldsins. En þær hafa einnig markandi takmarka: hátt áhengi við hitastigi. Þetta áhengi þýðir að stilling er oft nauðsynleg fyrir hverja einstaka mælingu til að tryggja nákvæmar og traustar niðurstöður.

2. Fjarlægðarmæling

Hall-effektareiningar eru einnig notaðar til að mæla fjarlægðarkomu byggingareininga. T.d. ferromagnetics bygging með fastmagneti.

Í fjarlægðarmælingar-notkunum er Hall-effektareining sett inn milli póla fastmagnets. Þegar staða ferromagnetics einingar í þessari megnafjöldasettu breytist, breytist styrkur megnafjöldsins sem Hall-effektareiningin upplifir. Þessi breyting á styrk megnafjöldsins er svo brottfærð í samsvarandi breytingu úttaksspennu transducerins, sem leyfir nákvæma mælingu fjarlægðar ferromagnetics byggingarinnar. Þessi óinngripandi aðferð býður á örugga leið til að gagna færslu mekanískra hluta í ýmsum kerfum, eins og í verkjatala eða robotarms.

3. Straumsmæling

Hall-effektareiningin býður á mjög auðvelda og örugga aðferð til að mæla rafstraum, þar sem hún gerir mögulegt að mæla straum án þess að þurfa nein bein tengingu á milli straumlæðar og mælingarmálsins. Síað verði um viftaðan straum (AC) eða beinn straum (DC), þegar hann er veittur í straumleið, myndar hann megnafjöld á um leiðina. Styrkur þessa megnafjölds er beint hlutfallsleg við styrk veitts straums. Þessi megnafjöldur uppvaldið síðan raforkuvirkis (emf) yfir strikk Hall-effektareiningarinnar. Stærð þessa uppvalda emf er háð styrk megnafjöldsins, sem fer eftir straumi sem fer í gegnum straumleiðina. Með því að mæla þennan uppvalda emf, er hægt að nákvæmt ákvarða gildi straumsins, sem gerir Hall-effektareiningar fullkomnar fyrir straumsæringu í víða spetri af rafmagnakerfum, frá orkutengingarkerfum til tækni.

4. Orkumæling

Hall-effektareiningar eru einnig notaðar til að mæla orku rafstraumlæðar. Þegar straum er veittur í straumleið, myndar hann megnafjöld, með styrk megnafjöldsins sem fer beint saman við styrk straumsins. Þessi megnafjöldur uppvaldið síðan spenna yfir strikk Hall-effektareiningarinnar. Með því að nota margföldunarhring í samskipti við transducerinn, er hægt að gera úttaksspennu margföldunarhringsins hlutfallsleg við orku sem fer í gegnum straumleiðina. Þessi aðferð gerir hægt að öflugt og nákvæmt mæla raforku í ýmsum notkunum, eins og í raforkukerfum, þar sem gagnagreining orkunotkunar og flæðis er mikilvæg fyrir orkustýringu og kerfisbættingu.