X’hu l-Transduser tal-Effett Hall?

Element tal-Hall: Definizzjoni u Prinċipju

Definizzjoni

L-element tal-Hall huwa tip speċjal ta' transdūċer disġegnat biex jimmisura l-kampi magneżi. Waqt li l-misurament dirett ta' kamp magneżi mhux straightforward, it-trasdūċer tal-Hall servix bħala strument importanti. Huwa jopera mill-ħolqien tas-silġ tal-kamp magneżi f'forza elettromottriċi (emf), quantità elettrika li tista' timmisuraw ħafna bil-meters analogi u digitali. Dan il-konverżjon jpermettil għal quantifikazzjoni u analisi tal-forza u karatteristiċi tal-kamp magneżi f'diversi applikazzjonijiet.

Prinċipju tal-Trasdūċer tal-Hall

Il-prinċipju sottostanti tal-trasdūċer tal-Hall huwa bsatwar fuq fenomen fisiku interessanti. Meta stip ta' konduċtur tal-iktarri jikkonfronta ma' kamp magneżi trasversali, jiġi indut forza elettromottriċi (EMF) fit-tielet tas-konduċtur. Il-magnituda tal-volttagġ indut huwa direttament proporzjonali lill-densità tal-flus magneżi li jipassja permezz tas-konduċtur. Din il-proprietà unika tal-konduċturi, fejn il-presenza ta' kamp magneżi u kurrent elettriku interagixxu biex jagħmlu volttagġ misurabbli, hija magħrufa bħala l-effett tal-Hall.

Il-metalli u is-semikonduċturi jgħaddu l-effett tal-Hall, bl-aqsam u l-karatteristika ta' din l-effett li jiddipendu mid-densità u mobilità tal-elettronijiet tagħhom. Biex nifhimhu mill-inqas din il-prinċipju, ikonsidraw l-element tal-Hall illustrat fil-fjura hawn taħt. Fi dan is-setup, kurrent elettriku jiġi fornit permezz tal-lead 1 u 2, mentri l-volttagġ tal-output jiġi misurata fit-tielet 3 u 4. Meta m'għandekx kamp magneżi applicat fil-stip, it-tielet 3 u 4 huma fuq potenzjali elettriku waħda.

Meta tkun applicat kamp magneżi fil-stip, jiġi ġenerat volttagġ tal-output fit-tielet 3 u 4. Dan il-volttagġ indut huwa direttament proporzjonali lill-forza tal-kamp magneżi. Matematikament, il-relazzjoni tista' tiddeskritt mill-formola li għalha l-volttagġ tal-output VH:

Il-I huwa l-iktar tal-kurrent fi ampere u l-B huwa l-densità tal-flus fi Wb/m2

Trasdūċer tal-Hall: Kapabilitajiet ta' Misurament u Applikazzjonijiet

Kapabilitajiet ta' Misurament

Il-ktir tal-kurrent li jipassja permezz tas-konduċtur u l-forza tal-kamp magneżi tista' jiġu determinati minn analizz tal-volttagġ tal-output tal-trasdūċer tal-Hall. Imma, fil-konduċturi, il-forza elettromottriċi (EMF) ġenerata mill-effett tal-Hall tipikament hija żgħira, li tiġi xellug minn misurament akkurat. F'dan il-kontest, is-semikonduċturi kif il-jermanju jagħmlu EMF relativament akbar. Dan is-silġ akbar tista' timmisurah bil-facilità permezz ta' instrummenti tal-moviment tal-spirtali, li jgħin lil is-semikonduċturi ikunu aktar prattikali għal diversi applikazzjonijiet basati fuq l-effett tal-Hall.

Applikazzjonijiet tal-Trasdūċer tal-Hall

It-trasdūċer tal-Hall jintuża ampiament f'diversi fields minħabba l-għan uniku tiegħu li jkonverti l-fenomeni magneżi f'silġjiet elettriki. Xi minn l-applikazzjonijiet ewlenin tiegħu huma dawn:

1. Konverżjon Magneżiku għal Elettriku

Widnejn l-applikazzjonijiet primarji tal-element tal-Hall huwa tikkonverti l-flus magneżi f'silġ elettriku. Biex timmisra l-kampi magneżi, material semikonduċturi jiġi meħluk fil-kamp magneżi ta' interes. B'rappurt, jiġi ġenerat volttagġ fl-ends tas-strips tas-semikonduċturi. Dan il-volttagġ huwa direttament proporzjonali lill-densità tal-kamp magneżi, li tpermetti l-quantifikazzjoni tal-forza tal-kamp magneżi.

It-trasdūċer tal-Hall joffru diversi avvantaggi. Irqud spazju minim, li jgħin lilhom jkunu adekvati għal designs kompakta. Fuq diġà, joffru silġ elettriku kontinwu li rrefleta l-akuratament l-forza tal-kamp magneżi. Imma, għandhom ukoll limitazzjoni notevoli: sensibilità għal varjazzjonijiet ftit tal-temperatura. Din is-sensibilità tgħinneb li l-kalibratura hi sovent necessarja għal kull scenariju ta' misurament individwali biex tasegura rrisultati akkurati u fidati.

2. Misurament tal-Displaġement

L-elementi tal-Hall jintużaw ukoll biex jimisru l-displaġement ta' komponenti strutturali. Pereżempju, ikonsidraw struttura ferromagneżika integrata b'magnet permanenti.

Fi l-applikazzjonijiet ta' misurament tal-displaġement, trasdūċer tal-Hall jiġi posizjonat bejn l-poli ta' magnet permanenti. Meta tpibed ix-xiħ tal-komponenti ferromagneżika fil-setup ta' kamp magneżi, ikun hemm b’din mod bħalissa l-forza tal-kamp magneżi li ssir esperjenza mill-element tal-Hall. Din il-bidla fil-forza tal-kamp magneżi tittibdil f'bidla korrispondenti fil-volttagġ tal-output tal-trasdūċer, li tpermetti l-misurament preċiż tal-displaġement tal-struttura ferromagneżika. Dan il-metod non-invażiv jipprestax mod relaġxi biex jmonitora l-moviment ta' parti mekanika f'diversi sistemi, kif jkun f'il-makina industriali jew bracci robotici.

3. Misurament tal-Kurrent

It-trasdūċer tal-Hall joffri metodu convenjent u sigur għal misurament tal-kurrent elettriku, għaliex jippermetti l-misurament tal-kurrent mingħajr inebbis għal quddiem fiziku diretta bejn il-kircuit tal-konduċtur u l-meter tal-misurament. Imma huwa kurrent alternativ (AC) jew kurrent diret (DC), meta jiġi applikat għal konduċtur, huwa jġenera kamp magneżi permezz tal-konduċtur. Il-forza ta' din il-kamp magneżi hija direttament proporzjonali lill-magnituda tal-kurrent applikat. Dan il-kamp magneżi, fl-intervall, jindut forza elettromottriċi (emf) fit-strips tal-trasdūċer tal-Hall. Il-magnituda ta' din il-emf indut dipendi mill-forza tal-kamp magneżi, li hija relazjonata mal-kurrent li jipassja permezz tal-konduċtur. Bil-misurament ta' din il-emf indut, il-valur tal-kurrent tista' jiġi determinat akuratament, li jgħin lil trasdūċer tal-Hall jkunu ideali għal sensing tal-kurrent f'range wiesgħa ta' sistemi elettriki, minn reġistri ta' distribuzzjoni tal-enerġija sa dispositivi elettronici.

4. Misurament tal-Poter

It-trasdūċer tal-Hall jintuża ukoll għal misurament tal-poter ta' konduċtur elettriku. Meta kurrent jiġi passat permezz tal-konduċtur, huwa jġenera kamp magneżi, bl-intensità tal-kamp li tirrifletta direttament lill-magnituda tal-kurrent. Dan il-kamp magneżi allura jindut volttagġ fit-strips tal-trasdūċer tal-Hall. Permezz ta' dawk ta' multiplikatur circuit fl-assocjazzjoni ma' trasdūċer, il-volttagġ tal-output tal-multiplikatur tista' jiġi fatt proporzjonali lill-poter dissipa fil-konduċtur. Dan l-approċċ jippermetti l-misurament efikient u akurat tal-poter elettriku f'diversi applikazzjonijiet, inkluż f'sistemi ta' poter elettriku, fejn monitorjar il-konsum tal-enerġija u s-flus huwa essenzjali għal managemant tal-enerġija u ottimizzazzjoni tas-sistema.