Applicazioni dei sensori Hall

Nel 1879, mentre lavorava alla sua tesi di dottorato alla Johns Hopkins University, il fisico americano Edwin Herbert Hall condusse un esperimento con un piatto d'oro. Faceva passare una corrente attraverso la lastra appoggiando la lastra stessa sul vetro e, inoltre, la lastra veniva sottoposta all'azione di un campo magnetico diretto perpendicolarmente al suo piano e, di conseguenza, perpendicolare alla corrente.

In tutta onestà, va notato che in questo momento Hall era impegnato a risolvere la questione se la resistenza della bobina attraverso la quale scorre la corrente dipenda dalla presenza accanto ad essa magnete permanente, e all'interno di questo lavoro gli scienziati hanno condotto migliaia di esperimenti. Come risultato dell'esperimento del piatto d'oro, è stata trovata una certa differenza di potenziale ai bordi laterali del piatto.

Questa tensione è chiamata tensione di Hall... Il processo può essere descritto approssimativamente come segue: la forza di Lorentz fa accumulare una carica negativa vicino a un bordo della piastra e una carica positiva vicino al bordo opposto.Il rapporto tra la tensione di Hall risultante e il valore della corrente longitudinale è una caratteristica del materiale di cui è costituito un determinato elemento di Hall, e questo valore è chiamato «resistenza di Hall».

L'effetto Hall serve come metodo abbastanza accurato per determinare il tipo di portatori di carica (lacuna o elettrone) in un semiconduttore o metallo.

Sulla base dell'effetto Hall, ora producono sensori Hall, dispositivi per misurare l'intensità di un campo magnetico e determinare l'intensità di una corrente in un filo. A differenza dei trasformatori di corrente, i sensori Hall consentono di misurare anche la corrente continua. Pertanto, le aree di applicazione del sensore ad effetto Hall sono generalmente piuttosto estese.

Poiché la tensione di Hall è piccola, è logico che i terminali della tensione di Hall siano collegati amplificatore operazionale… Per connettersi ai nodi digitali, il circuito è integrato con un trigger di Schmitt e si ottiene un dispositivo di soglia, che viene attivato a un determinato livello di intensità del campo magnetico. Tali circuiti sono chiamati interruttori Hall.

Spesso un sensore Hall viene utilizzato in combinazione con un magnete permanente e viene attivato quando il magnete permanente si avvicina al sensore entro una certa distanza predeterminata.

I sensori Hall sono abbastanza comuni nei motori elettrici brushless o con valvole (servomotori), dove i sensori sono installati direttamente sullo statore del motore e agiscono come un sensore di posizione del rotore (RPR) che fornisce un feedback sulla posizione del rotore, simile a un collettore nel collettore Motore a corrente continua.

Fissando un magnete permanente sull'albero, si ottiene un semplice contagiri, e talvolta l'effetto schermante della parte ferromagnetica stessa sul flusso magnetico di magnete permanente… Il flusso magnetico da cui i sensori Hall vengono tipicamente attivati ​​è di 100-200 Gauss.

Prodotti dalla moderna industria elettronica, i sensori Hall a tre fili hanno un transistor n-p-n a collettore aperto nel loro pacchetto. Spesso la corrente attraverso il transistor di un tale sensore non deve superare i 20 mA, pertanto, per collegare un carico potente, è necessario installare un amplificatore di corrente.

Il campo magnetico di un conduttore percorso da corrente di solito non è abbastanza forte da attivare un sensore Hall, poiché la sensibilità di tali sensori è di 1-5 mV / G e quindi, per misurare correnti deboli, viene avvolto un conduttore percorso da corrente un nucleo toroidale con intercapedine e un sensore Hall è già installato nell'intercapedine... Quindi con una intercapedine di 1,5 mm, l'induzione magnetica sarà ora di 6 Gs/A.

Per misurare correnti superiori a 25 A, il conduttore di corrente passa direttamente attraverso il nucleo toroidale. Il materiale del nucleo può essere alcifero o ferrite se misurato corrente ad alta frequenza.

Alcuni motori a getto di ioni funzionano sulla base dell'effetto Hall e funzionano in modo molto efficiente.

L'effetto Hall è la base per le bussole elettroniche nei moderni smartphone.