سنسور اثر هال (Hall Effect Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور اثر هال (Hall Effect Sensor) :
سنسور اثر هال (که قبلا در مورد ۴۴ توضیح داده شد) یکی از پرکاربردترین سنسورهای میدان مغناطیسی است. در اینجا توضیحات تکمیلی ارائه می شود. این سنسورها از یک نوار نازک نیمه هادی (معمولا آرسنید گالیم، ایندیم آنتیموانید، یا سیلیکون) تشکیل شده اند. هنگامی که یک جریان الکتریکی (I) از طول این نوار عبور می کند و یک میدان مغناطیسی عمود بر سطح آن اعمال می شود، نیروی لورنتس بر حامل های بار (الکترون ها یا حفره ها) در جهت عرضی اثر کرده و آنها را به یک سمت منحرف می کند. این تجمع بار در دو طرف نوار، یک اختلاف پتانسیل عرضی به نام ولتاژ هال (
\[ V_H \]) ایجاد می کند.
رابطه:
\[ V_H = \frac{R_H I B}{t} \]، که
\[ R_H \]ضریب هال (وابسته به جنس و نوع نیمه هادی)،
\[ I \]جریان،
\[ B \]چگالی شار مغناطیسی عمود، و
\[ t \]ضخامت نوار است. با ثابت نگه داشتن I و t،
\[ V_H \propto B \]. ولتاژ هال بسیار کوچک است (چند میلی ولت) و بنابراین سنسورهای هال معمولا دارای تقویت کننده داخلی هستند.
انواع سنسورهای اثر هال از نظر خروجی:
خطی (Linear): خروجی آنالوگ متناسب با شدت میدان مغناطیسی. برای اندازه گیری دقیق موقعیت در کاربردهایی مانند سنسور موقعیت دریچه گاز (TPS) یا سنسور جریان استفاده می شود.
سوئیچی (Digital/Switch): خروجی دیجیتال (ON/OFF) هنگامی که شدت میدان از یک آستانه عبور کند. با هیسترزیس برای جلوگیری از نوسان. برای تشخیص حضور آهنربا، شمارش پالس (در انکودرهای مغناطیسی)، و سنسورهای مجاورتی استفاده می شود.
نوع قفلی (Latch): مشابه سوئیچی، اما پس از تشخیص یک قطب، خروجی تا رسیدن به قطب مخالف در حالت خود باقی می ماند. برای شمارش چرخش در موتورهای بدون جاروبک (BLDC) استفاده می شود.
مزایا:
اندازه کوچک و هزینه پایین.
سرعت پاسخ بالا.
قابلیت کار در فرکانس های بالا.
محدوده اندازه گیری وسیع.
معایب:
حساسیت به دما (نیاز به جبران سازی در نوع خطی).
محدودیت در اندازه گیری میدان های بسیار ضعیف (نسبت به MR).
آفست (ولتاژ خروجی در صفر میدان).
کاربردها: سنسورهای موقعیت (زاویه و خطی)، سنسورهای جریان، سنسورهای سرعت (چرخ دنده)، سنسورهای مجاورتی، تشخیص قطب، و موتورهای BLDC.
