Senzor de efect liniar Hall - Circuit de lucru și de aplicare

Circuitele cu efect Hall liniare sunt dispozitive cu senzor magnetic concepute pentru a răspunde la câmpurile magnetice pentru a produce o cantitate proporțională de ieșire electrică.

Devine astfel util pentru măsurarea puterii câmpurilor magnetice și în aplicații care necesită o ieșire comutată prin declanșatoare magnetice.

IC-urile moderne cu efect de sală sunt proiectate cu imunitate la cele mai multe condiții mecanice de stres, cum ar fi vibrații, scuturări, șocuri și, de asemenea, împotriva umezelii și a altor poluări atmosferice.

Aceste dispozitive sunt, de asemenea, imune la variațiile de temperatură ambiantă care altfel ar putea face aceste componente vulnerabile la căldură producând rezultate incorecte de ieșire.

În mod obișnuit, IC-urile liniare moderne cu efect Hall pot funcționa optim într-un interval de temperatură de la -40 la +150 grade Celsius.

Diagrama de bază Pinout

Funcționare specificată ratometrică

Multe circuite integrate cu efect Hall standard, cum ar fi seria A3515 / 16 de la Allegro sau DRV5055 de la ti.com sunt „ratiometrice” prin natura lor, în care tensiunea de ieșire și sensibilitatea de ieșire a dispozitivelor variază în funcție de tensiunea de alimentare și temperatura ambiantă.

Tensiunea de repaus poate fi de obicei jumătate din tensiunea de alimentare. De exemplu, dacă considerăm că tensiunea de alimentare a dispozitivului este de 5V, în absența unui câmp magnetic, ieșirea sa în repaus ar fi în mod normal de 2,5V și ar varia la o rată de 5mV per Gauss.

În cazul în care tensiunea de alimentare trebuia să crească la 5,5V, tensiunea de repaus ar corespunde, de asemenea, la 2,75V, sensibilitatea atingând 5,5mV / gauss.

Ce este Offset Dinamic

Circuitele IC cu efect Hall liniar, cum ar fi A3515 / 16 BiCMOS, încorporează un sistem propriu de anulare a offsetului dinamic cu ajutorul unui impuls încorporat de înaltă frecvență, astfel încât tensiunea de offset reziduală a materialului Hall este controlată corespunzător.

Decalajul rezidual ar putea apărea în mod normal din cauza modelării excesive a dispozitivului, a discrepanțelor de temperatură sau din cauza altor situații de stres relevante.

Funcția de mai sus redă aceste dispozitive liniare cu o tensiune de ieșire în repaus semnificativ stabilă, bine imună la toate tipurile de impacturi negative externe asupra dispozitivului.

Folosind un IC cu efect Hall liniar

IC-ul cu efect Hall poate fi conectat cu ajutorul conexiunilor date, unde pinii de alimentare trebuie să meargă la bornele de tensiune DC respective (reglate). Terminalele de ieșire pot fi conectate la un voltmetru calibrat corespunzător, având o sensibilitate care se potrivește cu ieșirea Hall gamă.

Se recomandă conectarea unui condensator de bypass 0,1uF direct pe pinii de alimentare ai circuitelor IC pentru a proteja dispozitivul de zgomotul electric indus extern sau de frecvențele de rătăcire.

După pornire, dispozitivul poate necesita câteva minute de perioadă de stabilizare, timp în care nu trebuie să fie acționat cu un câmp magnetic.

Odată ce dispozitivul se stabilizează intern la temperatură, acesta poate fi adus sub influența unui câmp magnetic extern.

Voltmetrul ar trebui să înregistreze imediat o deviere corespunzătoare puterii câmpului magnetic.

Identificarea densității fluxului

Pentru identificarea densității fluxului câmpului magnetic, tensiunea de ieșire a dispozitivelor poate fi reprezentată grafic și localizată peste axa Y a unei curbe de calibrare, intersecția nivelului de ieșire cu curba de calibrare ar confirma densitatea fluxului corespunzătoare pe axa X curba.

Domenii de aplicare a efectului liniar Hall

1. Dispozitivele cu efect Hall liniar ar putea avea diverse domenii de aplicare, câteva dintre ele sunt prezentate mai jos:
2. Contoare de detectare a curentului fără contact pentru detectarea curentului care trece extern printr-un conductor.
3. Contor de detectare a puterii, identic cu cel de mai sus (contorizare în wați-oră) Detectarea punctului de declanșare a curentului, unde un circuit extern este integrat cu o etapă de detectare a curentului pentru monitorizarea și declanșarea unei limite de curent specificate.
4. Contoare de tensiune, unde factorul de tensiune este cuplat magnetic cu senzorul Hall pentru furnizarea ieșirilor preconizate.
5. Aplicații de detectare părtinitoare (magnetic) Detectoare de metale feroase, unde dispozitivul cu efect Hall este configurat pentru a detecta materialul feros prin detectarea relativă a forței de inducție magnetică Detecție de proximitate, la fel ca aplicația de mai sus, proximitatea este sesizată prin aproximarea forței magnetice relative peste Hall dispozitiv.
6. Joy-stick cu detectare a poziției intermediare Detectare la nivel de lichid, o altă aplicație relevantă de detectare a dispozitivului Hall. Alte aplicații similare care implică intensitatea câmpului magnetic ca mediu principal împreună cu dispozitivul cu efect Hall sunt: ​​detectarea temperaturii / presiunii / vidului (cu ansamblu burduf) Detectarea poziției clapetei de accelerație sau a aerului Potențiometre fără contact.

Schema circuitului utilizând senzorul de efect Hall

Senzorul de efect de hal explicat mai sus poate fi configurat rapid prin câteva părți externe pentru conversia câmpului magnetic în impulsuri electrice de comutare pentru controlul unei sarcini. Diagrama simplă a circuitului poate fi văzută mai jos:

În această configurație, senzorul de efect hall va converti un câmp magnetic într-o proximitate specificată și îl va converti într-un semnal analogic liniar pe pinul său de „ieșire”.

Acest semnal analogic poate fi utilizat cu ușurință pentru a conduce o sarcină sau pentru a alimenta orice circuit de comutare dorit.

Cum să creșteți sensibilitatea

Sensibilitatea circuitului de bază al efectului de bază de mai sus ar putea fi mărită prin adăugarea unui tranzistor PNP suplimentar, cu NPN existent, așa cum se arată mai jos:

.