Датчики Холла

Датчики Холла. Види та застосування. Робота та підключення

Йтиметься про датчик струму, принцип дії якого заснований на ефекті Холла (Датчики Холла). Що це за ефект і як такий датчик можна зробити в домашніх умовах? Щоб краще зрозуміти ефект Холла, потрібно розібрати експеримент фізика, на честь якого був названий цей ефект.

Види

Цифрові датчики . Працюють визначення магнітного поля. Якщо індукція сягає певної межі, то датчик дає сигнал на наявність магнітного поля. Якщо межа не досягнуто, то сигнал дорівнює нулю. Слабка індукція та мала чутливість датчика не дає сигналу наявності поля. Недоліком такого типу датчика є те, що він має зону нечутливості порогів. Цифрові датчики Холла діляться на уніполярні та біполярні:

•Уніполярні датчики Холла працюють, якщо є поле будь-якої полярності, вимикаються при зменшенні індукції. •Біполярні датчики Холла спрацьовують зміну полярності поля. При одній полярності датчик вмикається, а за іншої – вимикається.

Аналоговий вид датчиків Холла змінює індукцію поля в різницю потенціалів. Значення датчика залежить від полярності та його сили. Потрібно враховувати на якій відстані знаходиться датчик.

Застосування

Датчики Холла входять до складу багатьох приладів. Частіше вони застосовуються у вимірі напруженості поля магнітної індукції, електродвигунах, іонних двигунах ракет. Широке поширення датчики Холла знайшли у влаштуванні системи запалення сучасних автомобілів.

Також вони використовуються у безконтактних вимикачах, герконах, при вимірюванні сили струму, рівня рідини та інших місцях. Головне їхперевага – це вплив без фізичного контакту.

Як перевірити на автомобілі справність датчика Холла

У побуті з такою проблемою стикаються найчастіше автомобілісти. Найбільш простим способом є звичайна заміна на справний датчик. Якщо після заміни система запалення запрацювала, то необхідно змінювати датчик.

Якщо нічим замінити датчик, що перевіряється, то збирають простий пристрій, який може імітувати роботу датчика Холла. Береться шматок дроту, і потрійний роз'єм від розподільника запалювання. Ці предмети працюють аналогічно датчику.

Для контролю користуються стандартним мультиметром. Якщо датчик вийшов з ладу, тестер покаже 0,4 вольта або менше. Також перевіряється робота датчика шляхом перевірки іскри під час підключення запалювання. Перед цим з'єднують кінці дроту до виходів комутатора.

Якщо несправність виникла не на автомобілі, а на іншому устаткуванні, то потрібний тестер. Методика перевірки залежатиме від приладу, де встановлено датчик.

Мобільні гаджети мають багато функціональних блоків. Серед них є допоміжні датчики, одним із яких є датчик Холла. У сучасних пристрої зв'язку такі датчики є вимірювальними елементами, за допомогою яких визначають потужність магнітного поля, його зміни. Вони називаються на вшанування вченого Холла.

На багатьох мобільних телефонах цей датчик не повністю реалізований. В основному цей сенсор застосовують для таких завдань:

Принцип дії

Знадобиться пластина та елемент живлення постійного струму. Підключаємо пластину до батареї. Від плюса до мінуса починає протікати електричний струм, спричинений рухом заряджених частинок. З курсу фізики ці частинки, чи інакше електрони летять проти руху струму.Тепер піднесемо два магніти до пластини різними полюсами так, щоб лінії індукції проходили через перетин.

Виникає так звана сила Лоренца, яка відхиляє електрони, що летять по пластині, убік. Через це виникає різницю потенціалів на краях пластини. Ця різниця потенціалів, інакше кажучи, напруга змінюватиметься залежно від сили струму та магнітного поля. Такий ефект носить назву людини, яку її виявив у 1879 році. Ним був Едвін Холл.

На основі цього ефекту випускається велика кількість датчиків, що дозволяють без фізичного розриву проводу вимірювати в ньому як постійний, так і змінний струм, оскільки при перебігу струму у провіднику створюється електромагнітне поле.

Воно подібне до тих магнітів, що підносяться до пластини, змінює вихідну напругу датчика Холла.

Але виникає проблема того, що це поле при протіканні невеликих струмів саме по собі дуже мало. Для того, щоб його збільшити, будемо використовувати феритове кільце, яке має особливі магнітні властивості і дозволить збільшити необхідне електромагнітне поле до рівня для виявлення протікання струму в провіднику.

Складання датчика струму на основі ефекту Холла

Спробуємо створити власний датчик струму. Знадобиться феритове кільце та датчик Холла. Знайти феритову обручку не становить особливих проблем. Вони є в блоках живлення комп'ютера або енергозберігаючих ламп, а також продаються в магазинах за ціною від 10 до 100 рублів залежно від розміру самого кільця. У нашому випадку є кільце діаметром 28 мм за 55 рублів.

Підійдуть кільця різних діаметрів до 10 мм. Чим більше кільце, тим чутливіше вийде датчик струму. Щодо датчика Холла, то йогоможна замовити зі всім відомого сайту. Коштує він недорого. Або можна знайти у неробочих вентиляторах, ноутбуках та інших пристроях, де він може використовуватися. Датчики Холла Аналогові та цифрові (Дискретні).

Дискретні працюють за принципом транзисторів, тобто при перевищенні будь-якого рівня магнітного поля датчик спрацьовує. Аналоговий вид змінює свою вихідну напругу в залежності від величини магнітного поля, що проходить через нього. Нам знадобиться аналоговий датчик Холла. Якщо ви хочете не тільки детектувати протікання струму провідником, але також знати приблизну величину цього струму. У нашому випадку це аналоговий датчик ОН49Е.

Схема підключення датчика

Схема підключення виглядає так.

Як видно з малюнка для детектування магнітного поля, створюваного струмом у провіднику, нам необхідно буде зробити проміжок у феритовому кільці і помістити туди датчик Холла. Тим самим буде можливість вимірювати величину цього електромагнітного поля. З отриманих даних можна дійти невтішного висновку у тому, чи є нині струм у провіднику, і який він величини.

Щоб отримати більш універсальний варіант цього датчика, ми розпилили феритове кільце навпіл, що без лещат було зробити складно. Це спричинило поломку кільця. Як добре, що люди вигадали клей, і цю справу ми швидко виправили. Отримавши дві половинки, ми прибрали нерівності наждачним папером. Потім на одну із сторін ми вирізали та приклеїли щільний аркуш паперу. З іншого боку сам датчик Холла. Після цього ми приклеїли обидві половинки до великого крокодила на 30 ампер.

У результаті вийшли струмові кліщі, або універсальний варіант датчика струму, який можна зняти і приєднати до будь-якого дроту без його розрізу.Такі датчики струму, що розділяються, коштують близько 1500 рублів, при замовленні в Китаї. Економія вийшла в наявності.

Промислова напруга в мережі змінного струму змінюється із частотою 50 герц. Тобто напрям струму, поточного по провіднику, буде змінюватися 50 разів на секунду. Електромагнітне поле також слідом за струмом змінюватиме свій напрямок 50 разів на секунду.