Czujnik efektu Halla lub przetwornik efektu Halla to zintegrowany czujnik oparty na efekcie Halla i składający się z elementu Halla i jego obwodu pomocniczego. Czujnik Halla jest szeroko stosowany w produkcji przemysłowej, transporcie i życiu codziennym. Z wewnętrznej struktury czujnika Halla lub w trakcie użytkowania przekonasz się, żemagnes trwałyjest ważną częścią roboczą. Dlaczego w czujnikach Halla potrzebne są magnesy trwałe?
Przede wszystkim zacznij od zasady działania czujnika Halla, efektu Halla. Efekt Halla to rodzaj efektu elektromagnetycznego, który odkrył amerykański fizyk Edwin Herbert Hall (1855-1938) w 1879 roku podczas badania mechanizmu przewodzącego metali. Kiedy prąd przepływa przez przewodnik prostopadle do zewnętrznego pola magnetycznego, nośnik ugina się i generowane jest dodatkowe pole elektryczne prostopadle do kierunku prądu i pola magnetycznego, co powoduje różnicę potencjałów na obu końcach przewodnika. Zjawisko to to efekt Halla, zwany także różnicą potencjałów Halla.
Efekt Halla to zasadniczo ugięcie poruszających się naładowanych cząstek spowodowane siłą Lorentza w polu magnetycznym. Kiedy naładowane cząstki (elektrony lub dziury) są zamknięte w materiałach stałych, to ugięcie prowadzi do akumulacji ładunków dodatnich i ujemnych w kierunku prostopadłym do prądu i pola magnetycznego, tworząc w ten sposób dodatkowe poprzeczne pole elektryczne.
Wiemy, że gdy elektrony poruszają się w polu magnetycznym, działa na nie siła Lorentza. Podobnie jak powyżej, spójrzmy najpierw na zdjęcie po lewej stronie. Gdy elektron porusza się w górę, generowany przez niego prąd porusza się w dół. Cóż, skorzystajmy z reguły lewej ręki, pozwólmy, aby linia wykrywania pola magnetycznego B (wstrzelona w ekran) wniknęła w dłoń, to znaczy dłoń jest skierowana na zewnątrz i skieruj cztery palce w stronę bieżący kierunek, czyli cztery punkty w dół. Następnie kierunek kciuka jest kierunkiem siły elektronu. Elektrony są skierowane w prawo, więc ładunek w cienkiej płycie przechyli się w jedną stronę pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Jeśli elektron przechyli się w prawo, po lewej i prawej stronie powstanie różnica potencjałów. Jak pokazano na rysunku po prawej stronie, jeśli woltomierz zostanie podłączony po lewej i prawej stronie, napięcie zostanie wykryte. Jest to podstawowa zasada indukcji halowej. Wykryte napięcie nazywane jest napięciem indukowanym Hallem. Jeśli zewnętrzne pole magnetyczne zostanie usunięte, napięcie Halla zanika. Jeśli jest reprezentowany przez obraz, efekt Halla jest podobny do poniższego rysunku:
i: kierunek prądu, B: kierunek zewnętrznego pola magnetycznego, V: napięcie Halla, a małe kropki w pudełku można uznać za elektrony.
Z zasady działania czujnika Halla wynika, że czujnik Halla jest czujnikiem aktywnym, który do działania wymaga zewnętrznego zasilania i pola magnetycznego. Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące małej objętości, lekkości, niskiego zużycia energii i wygody stosowania czujnika, do zasilania zewnętrznego pola magnetycznego stosuje się prosty magnes trwały, a nie skomplikowany elektromagnes. Ponadto w czterech głównych typach magnesów trwałych:SmCoINdFeB pierwiastek ziem rzadkichmagnesy mają takie zalety, jak wysokie właściwości magnetyczne i stabilna stabilność pracy, dzięki czemu wysokowydajny przetwornik lub czujnik z efektem Halla może osiągnąć dokładność, czułość i wiarygodne pomiary. Dlatego NdFeB i SmCo używają więcej jakoMagnesy przetwornikowe z efektem Halla.
Czas publikacji: 10 września 2021 r