Hall செயல்பாட்டு மாற்றி என்பது என்ன?

Hall Effect Element: வரையறை மற்றும் தத்துவம்

வரையறை

Hall effect element என்பது காந்த களங்களை அளவிடும் ஒரு சிறப்பு வகையான transducer ஆகும். நேரடியாக காந்த களத்தை அளவிடுவது எளிதானதல்ல, எனவே Hall effect transducer உதவியாக விளங்கும். இது காந்த களத்தை electromotive force (emf) என்ற மின்னோட்ட அளவிடும் அளவில் மாற்றுகிறது, இது analog மற்றும் digital meters உடன் எளிதாக அளவிடப்படும். இந்த மாற்றம் வெவ்வேறு பயன்பாடுகளில் காந்த களத்தின் தீவிரத்தை மற்றும் பண்புகளை அளவிடுவது மற்றும் பகுப்பாய்வு செய்வது.

Hall Effect Transducer-இன் தத்துவம்

Hall effect transducer-இன் அடிப்படை தத்துவம் ஒரு சுவாரசியமான இயற்பியல் புவரணம் மீது அமைந்துள்ளது. ஒரு current-carrying conductor strip ஐ transverse magnetic field-இல் வைக்கும்போது, conductor-இன் கரைகளில் electromotive force (EMF) உருவாக்கப்படுகிறது. உருவாக்கப்பட்ட voltage-இன் அளவு conductor-இழுத்துக்கு வழங்கப்படும் magnetic flux-இன் அடர்த்தியின் நேரிய அளவிற்கு நேரிய அளவில் உள்ளது. இந்த conductor-இல் உள்ள காந்த களத்தின் தீவிரத்து மற்றும் மின்னோட்டத்தின் தீவிரத்து இணைந்து அளவிடக்கூடிய voltage-ஐ உருவாக்கும் இந்த தனிமையான பண்பு தொடர்பு Hall effect என்று அழைக்கப்படுகிறது.

metals மற்றும் semiconductors இரண்டும் Hall effect-ஐ வெளிப்படுத்துகின்றன, இதன் தீவிரத்து மற்றும் பண்புகள் அவற்றின் electrons-இன் அடர்த்தி மற்றும் இயக்கம் மீது அமைந்துள்ளன. இந்த தத்துவத்தை சிறப்பாக புரிந்து கொள்வதற்கு, கீழே காட்டப்பட்டுள்ள figure-ஐ கவனிக்கவும். இந்த setup-இல், leads 1 மற்றும் 2 வழியாக electric current வழங்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் output voltage ஆனது leads 3 மற்றும் 4 வழியாக அளவிடப்படுகிறது. conductor strip-இக்கு காந்த களம் வழங்கப்படாமல், leads 3 மற்றும் 4 இரண்டும் சமமான electrical potential-ஐ கொண்டிருக்கும்.

conductor strip-இக்கு காந்த களம் வழங்கப்படும்போது, output leads 3 மற்றும் 4 இடையில் output voltage உருவாக்கப்படுகிறது. இந்த induced voltage காந்த களத்தின் தீவிரத்திற்கு நேரிய அளவில் உள்ளது. கணித தொடர்பில், output voltage VH-இன் தொடர்பு கீழ்க்கண்ட formula-ஆல் விளக்கப்படுகிறது:

I என்பது ampere-இல் மின்னோட்டம் மற்றும் B என்பது Wb/m2-இல் காந்த தளவீச்சு.

Hall Effect Transducer: அளவீட்டு திறன்களும் பயன்பாடுகளும்

அளவீட்டு திறன்கள்

conductor-இல் வழங்கப்கூடிய current மற்றும் காந்த களத்தின் தீவிரத்தை Hall effect transducer-இன் output voltages-ஐ பகுப்பாய்வு செய்யும் மூலம் அறிந்து கொள்ளலாம். எனினும், conductors-இல், Hall effect-இல் உருவாக்கப்படும் electromotive force (EMF) என்பது எவ்வளவும் சிறியதாக இருக்கும், இது accurate measurement-ஐ சிக்கலாக்குகிறது. இதை விட, semiconductors போன்ற germanium ஆகியவை சிறிது அதிகமான EMF-ஐ உருவாக்குகின்றன. இந்த அதிகமான signal ஆனது moving-coil instruments-ஐ மூலம் எளிதாக அளவிடப்படுகிறது, இதனால் semiconductors பல Hall effect-அடிப்படையான அளவீட்டு பயன்பாடுகளுக்கு மேலாக பொருத்தமாக இருக்கின்றன.

Hall Effect Transducers-இன் பயன்பாடுகள்

Hall effect transducer-இன் unique ability to convert magnetic phenomena into electrical signals-இந்த திறனால், இது பல துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் சில key applications கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:

1. Magnetic to Electric Transduction

Hall effect element-இன் primary applications-இல் ஒன்று காந்த தளவீச்சை electrical signal-ஆக மாற்றுவதாகும். காந்த களத்தை அளவிட, semiconductor material ஆனது ஆர்வத்தின் காந்த களத்தில் வைக்கப்படுகிறது. இதன் போது, semiconductor strips-இன் முன்னும் பின்னும் voltage உருவாகிறது. இந்த voltage-ஆனது காந்த களத்தின் அடர்த்திக்கு நேரிய அளவில் உள்ளது, இதனால் காந்த களத்தின் தீவிரத்தை அளவிட முடியும்.

Hall effect transducers-இல் பல advantages உள்ளன. அவை minimal space-ஐ மட்டுமே தேவைப்படுத்துகின்றன, இதனால் அவை compact designs-க்கு ஏற்றமாக இருக்கின்றன. அது மேலும், அவை continuous electrical signal-ஐ வழங்குகின்றன, இது காந்த களத்தின் தீவிரத்தை accurately பிரதிபலிக்கிறது. எனினும், அவை high sensitivity to temperature variations-ஐ கொண்டுள்ளன. இந்த sensitivity-ஆல், calibration ஒவ்வொரு individual measurement scenario-வுக்கும் தேவைப்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் accurate and reliable results-ஐ உறுதி செய்ய முடியும்.

2. Displacement Measurement

Hall effect elements-ஐ போன்ற structural components-இன் displacement-ஐ அளவிட பயன்படுத்துகிறார்கள். உதாரணத்திற்கு, permanent magnet-ஐ ஒன்றிணைத்த ferromagnetic structure-ஐ எடுத்துக்கொள்வோம்.

displacement measurement applications-இல், Hall effect transducer-ஆனது permanent magnet-இன் poles-இடையில் வைக்கப்படுகிறது. ferromagnetic component-இன் position-இல் மாற்றம் இருக்கும்போது, இது Hall effect element-ஐ அடிப்படையாக கொண்ட காந்த களத்தின் தீவிரத்தை மாற்றுகிறது. இந்த காந்த களத்தின் தீவிரத்தின் மாற்றம் transducer-இன் output voltage-இல் ஒரு corresponding change-ஐ உருவாக்குகிறது, இதனால் ferromagnetic structure-இன் displacement-ஐ precise முறையில் அளவிட முடியும். இந்த non-invasive method-ஆல், industrial machinery அல்லது robotic arms-இல் போன்ற systems-இல் mechanical parts-இன் movement-ஐ monitor செய்ய முடியும்.

3. Current Measurement

Hall effect transducer-ஆனது electrical current-ஐ அளவிடுவதற்கு highly convenient and safe method-ஐ வழங்குகிறது, இது conductor circuit மற்றும் measuring meter-இக்கு இடையில் direct physical connection-ஐ தேவைப்படுத்தாது. alternating current (AC) அல்லது direct current (DC) என்பது conductor-இல் வழங்கப்படும்போது, இது conductor-இற்கு சுற்று ஒரு magnetic field-ஐ உருவாக்குகிறது. இந்த magnetic field-இன் தீவிரத்து applied current-இன் magnitude-க்கு நேரிய அளவில் உள்ளது. இந்த magnetic field, in turn, Hall effect transducer-இன் strips-இல் electromotive force (emf) ஐ உருவாக்குகிறது. இந்த induced EMF-இன் magnitude-ஆனது magnetic field-இன் தீவிரத்தை மீறி, conductor-இல் வழங்கப்படும் current-இன் magnitude-க்கு dependent ஆகும். இந்த induced EMF-ஐ அளவிடுவதன் மூலம், current-இன் value-ஐ accurately அறிந்து கொள்ள முடியும், இதனால் Hall effect transducers-ஆனது power distribution networks இருந்து electronic devices-வரை பல மின்சார அமைப்புகளில் current sensing-க்கு ideal ஆகும்.

4. Power Measurement

Hall effect transducers-ஆனது electrical conductor-இன் power-ஐ அளவிடுவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. current-ஐ conductor-இல் வழங்கும்போது, இது magnetic field-ஐ உருவாக்குகிறது, இந்த field-இன் intensity-ஆனது current-இன் magnitude-க்கு நேரிய அளவில் உள்ளது. இந்த magnetic field-ஆனது Hall effect transducer-இன் strips-இல் voltage-ஐ உருவாக்குகிறது. multiplier circuit-ஐ transducer-இடன் பயன்படுத்துவதன் மூலம், multiplier-இன் output voltage-ஆனது conductor-இல் dissipated power-க்கு proportional ஆகும். இந்த approach-ஆல், electrical power-ஐ various applications-இல், இது மிகவும் efficient and accurate-ஆக அளவிட முடியும், including electrical power systems, இதில் power consumption and flow-ஐ monitoring-செய்யும் போது energy management and system optimization-ஐ முக்கியமாக கருதுகிறது.