Γιατί χρειάζονται μόνιμοι μαγνήτες στους αισθητήρες εφέ Hall

Ο αισθητήρας εφέ Hall ή ο αισθητήρας εφέ Hall είναι ένας ολοκληρωμένος αισθητήρας που βασίζεται στο φαινόμενο Hall και αποτελείται από το στοιχείο Hall και το βοηθητικό του κύκλωμα.Ο αισθητήρας Hall χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή, τις μεταφορές και την καθημερινή ζωή.Από την εσωτερική δομή του αισθητήρα χωλ, ή στη διαδικασία χρήσης, θα διαπιστώσετε ότι τομόνιμος μαγνήτηςείναι ένα σημαντικό μέρος εργασίας.Γιατί απαιτούνται μόνιμοι μαγνήτες για τους αισθητήρες Hall;

Δομή του αισθητήρα Hall

Πρώτα απ 'όλα, ξεκινήστε από την αρχή λειτουργίας του αισθητήρα Hall, Hall Effect.Το φαινόμενο Hall είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού φαινομένου, το οποίο ανακαλύφθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Edwin Herbert Hall (1855-1938) το 1879 κατά τη μελέτη του αγώγιμου μηχανισμού των μετάλλων.Όταν το ρεύμα διέρχεται από τον αγωγό κάθετα προς το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, ο φορέας εκτρέπεται και ένα πρόσθετο ηλεκτρικό πεδίο θα δημιουργηθεί κάθετα προς την κατεύθυνση του ρεύματος και του μαγνητικού πεδίου, με αποτέλεσμα μια διαφορά δυναμικού και στα δύο άκρα του αγωγού.Αυτό το φαινόμενο είναι το φαινόμενο Hall, το οποίο ονομάζεται επίσης διαφορά δυναμικού Hall.

 Αρχή εφέ Hall

Το φαινόμενο Hall είναι ουσιαστικά η εκτροπή των κινούμενων φορτισμένων σωματιδίων που προκαλούνται από τη δύναμη Lorentz στο μαγνητικό πεδίο.Όταν φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια ή οπές) περιορίζονται σε στερεά υλικά, αυτή η εκτροπή οδηγεί στη συσσώρευση θετικών και αρνητικών φορτίων προς την κατεύθυνση κάθετη προς το ρεύμα και το μαγνητικό πεδίο, σχηματίζοντας έτσι ένα πρόσθετο εγκάρσιο ηλεκτρικό πεδίο.

Δύναμη Lorentz

Γνωρίζουμε ότι όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται σε ένα μαγνητικό πεδίο, θα επηρεαστούν από τη δύναμη Lorentz.Όπως παραπάνω, ας δούμε πρώτα την εικόνα στα αριστερά.Όταν το ηλεκτρόνιο κινείται προς τα πάνω, το ρεύμα που δημιουργείται από αυτό κινείται προς τα κάτω.Λοιπόν, ας χρησιμοποιήσουμε τον κανόνα του αριστερού χεριού, αφήστε τη μαγνητική γραμμή ανίχνευσης του μαγνητικού πεδίου Β (πυροβολήθηκε στην οθόνη) να διεισδύσει στην παλάμη του χεριού, δηλαδή η παλάμη του χεριού είναι προς τα έξω, και να δείξετε τέσσερα δάχτυλα στο τρέχουσα κατεύθυνση, δηλαδή τέσσερις πόντους κάτω.Τότε, η κατεύθυνση του αντίχειρα είναι η κατεύθυνση της δύναμης του ηλεκτρονίου.Τα ηλεκτρόνια ωθούνται προς τα δεξιά, έτσι το φορτίο στη λεπτή πλάκα θα γέρνει προς τη μία πλευρά υπό τη δράση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.Εάν το ηλεκτρόνιο γέρνει προς τα δεξιά, θα σχηματιστεί μια διαφορά δυναμικού στην αριστερή και τη δεξιά πλευρά.Όπως φαίνεται στο σχήμα στα δεξιά, εάν το βολτόμετρο είναι συνδεδεμένο στην αριστερή και στη δεξιά πλευρά, η τάση θα ανιχνευθεί.Αυτή είναι η βασική αρχή της επαγωγής της αίθουσας.Η ανιχνευόμενη τάση ονομάζεται τάση επαγόμενης από το χώρο.Εάν αφαιρεθεί το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, η τάση Hall εξαφανίζεται.Εάν αντιπροσωπεύεται από μια εικόνα, το εφέ Hall μοιάζει με το ακόλουθο σχήμα:

Σκίτσο εφέ Hall

i: κατεύθυνση ρεύματος, B: κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, V: τάση Hall και οι μικρές κουκκίδες στο πλαίσιο μπορούν να θεωρηθούν ως ηλεκτρόνια.

Από την αρχή λειτουργίας του αισθητήρα Hall, μπορεί να βρεθεί ότι ο αισθητήρας εφέ Hall είναι ένας ενεργός αισθητήρας, ο οποίος πρέπει να απαιτεί εξωτερική παροχή ρεύματος και μαγνητικό πεδίο για να λειτουργήσει.Λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις μικρού όγκου, μικρού βάρους, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και βολικής χρήσης στην εφαρμογή του αισθητήρα, χρησιμοποιείται ένας απλός μόνιμος μαγνήτης και όχι ένας πολύπλοκος ηλεκτρομαγνήτης για την παροχή του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.Επιπλέον, στους τέσσερις κύριους τύπους μόνιμων μαγνητών,SmCoκαιNdFeB σπάνια γηΟι μαγνήτες έχουν τα πλεονεκτήματα όπως οι υψηλές μαγνητικές ιδιότητες και η σταθερή σταθερότητα εργασίας, που μπορούν να επιτρέψουν στον αισθητήρα ή τον αισθητήρα εφέ Hall υψηλής απόδοσης να φτάσει σε ακρίβεια, ευαισθησία και αξιόπιστες μετρήσεις.Επομένως, το NdFeB και το SmCo χρησιμοποιούν περισσότερο ωςΜαγνήτες μετατροπέα εφέ Hall.


Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-10-2021