Датчики холла: Датчики Холла Honeywell

Содержание

Датчики Холла Si72xx компании Silicon Labs

Компания Silicon Labs выпускает три линейки интегральных датчиков магнитного поля на эффекте Холла серии Si72xx. Они предназначены для реализации разнообразных датчиков и детекторов положения и перемещения. В сравнении с аналогичными решениями других производителей датчики Si72xx выделяются минимальным энергопотреблением и высокой чувствительностью.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Среди датчиков Si72xx есть как типовые микросхемы с базовыми функциями, так и решения с различными дополнительными модулями, среди которых

встроенный датчик температуры, схема термокомпенсации,

поддержка режима пониженного энергопотребления,

встроенный цифровой фильтр,

функция автокалибровки (self-test),

блок контроля вмешательства (tamper detection), детектирующий аномально высокое магнитное поле,

цифровой интерфейс I²C для чтения данных и настройки параметров датчика.

На данный момент датчики доступны в корпусах SOT23 с тремя или с пятью выводами. В ближайшем будущем будут выпущены модели в корпусах DFN-8 и TO-92.

Датчики серии SI72xx чувствительны к магнитному полю, приложенному перпендикулярно к плоскости корпуса. Допустимые варианты расположение датчика относительно магнитного поля приведены на рисунках. Для детекторов движения, угла поворота, для контроля магнитного поля в 3D пространстве используют два или три датчика.

Датчики Холла SI72xx представлены следующими типами:

Биполярная защелка с гистерезисом (Триггер, Latch)

Униполярный пороговый с гистерезисом и детектором вмешательства (Ключ, Unipolar Switch)

Омниполярный пороговый с гистерезисом и детектором вмешательства (Ключ, Omnipolar Swith)

Линейный с аналоговвым выходом

Линейный с ШИМ-выходом

Линейный с SENT-выходом

СЕРИЯ SI720X — ЦИФРОВЫЕ КЛЮЧИ И ТРИГГЕРЫ

Датчики Холла серии Si720x производят измерения в определенной частотой и формируют выходной сигнал согласно измеренному уровню магнитного поля в зависимости от запрограммированных порогов. Si720x имеют один либо два информационных выхода.

Датчики Si720x выпускаются как в 3-выводном, так и в 5-выводном корпусе. Трехвыводные датчики имеют линии питания, земли и линию выхода, в то время как для датчиков в 5-выводном корпусе доступны два дополнительных сигнала:

Первый дополнительный вывод служит для перевода микросхемы в режим сна (DIS)

Второй вывод служит для сигнала блока контроля вмешательства (TAMPERb)

У 3-выводных датчиков Холла с поддержкой функции tamper detection при превышении порога детектора вмешательства на выходе выставляется «0».

Документация на серию доступна на сайте производителя.

Тип датчика	Количество выводов	Выходной сигнал	Частота измерений	Индукция срабатывания Bop, индукция отпускания, Brp
Si7201-00	3	Омниполярный пороговый с гистерезисом, выход Push-pull	5 Гц	Bop = ±1. 1 мТ (max) Brp = ±0.2 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.4 (typ)
Si7201-01
Si7201-02				Bop = ±0.9 мТ (max) Brp = ±0.2 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.2 (typ)
Si7201-03				Bop = ±2.8 мТ (max) Brp = ±1.1 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.6 (typ)
Si7201-04			1 Гц	Bop = ±1.4 мТ (max) Brp = ±0.2 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.4 (typ)
Si7201-05			5 Гц	Bop = ±2.0 мТ (max) Brp = ±0.6 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.6 (typ)
Si7201-06		Омниполярный пороговый с гистерезисом, выход открытый коллектор
Si7201-07
Si7201-08				Bop = ±2. 8 мТ (max) Brp = ±1.1 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.6 (typ)
Si7202-00		Биполярная защелка с гистерезисом, выход Push-pull		Bop = +0.65 мТ (max) Bop = +0.15 мТ (min) Brp = -0.65 мТ (max) Brp = -0.15 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.8 (typ)
Si7202-01		Биполярная защелка с гистерезисом, выход Push-pull		Bop = +1.4 мТ (max) Bop = +0.6 мТ (min) Brp = -1.4 мТ (max) Brp = -0.6 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 2.0 (typ)
Si7203-00	5	Омниполярный пороговый с гистерезисом, выход открытый коллектор	1 кГц	Bop = ±1.1 мТ (max) Brp = ±0.2 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.4 (typ)
Si7204-00	5	Биполярная защелка с гистерезисом, выход Push-pull	1 кГц	Bop = +1. 1 мТ (max) Bop = +0.6 мТ (min) Brp = -1.1 мТ (max) Brp = -0.6 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 1.8 (typ)

Тип датчика	Дополнительные функции					Напряжение питания	Потребляемый ток		Рабочий диапазон температур
	Блок tamper detection	Схема температурной компенсации	Встроенный датчик температуры	Поддержка автокалибровки	Цифровой фильтр		Режим измерений	Режим сна
Si7201-00	нет	нет	нет	нет	нет	1. 7 — 3.6 В	5 мА @ Vdd = 3.3 В		0 .. 70 °C или -40 .. 125 °C
Si7201-01	да, порог ±19.8 мТ
Si7201-02		да (0.12%/°C)			да (FIR с выборкой 4)
Si7201-03	нет	нет			нет	1.7 — 5.5 В
Si7201-04
Si7201-05	да, порог ±19.8 мТ
Si7201-06	нет
Si7201-07	да, порог ±19. 8 мТ
Si7201-08	нет
Si7202-00						1.7 — 3.6 В
Si7202-01						1.7 — 5.5 В
Si7203-00	да, порог ±19.8 мТ					1.7 — 3.6 В		от 50 нА
Si7204-00	нет

СЕРИЯ SI721X — ДАТЧИКИ ХОЛЛА С ЛИНЕЙНЫМ ВЫХОДОМ

Датчики серии Si721x работают на фиксированной частоте и имеют один выход. Доступно три типа выходного сигнала:

аналоговый

ШИМ-сигнал

однопроводной протокол SENT

Датчики Si721x выпускаются как в 3-выводном, так и в 5-выводном корпусе. Трехвыводные датчики имеют линии питания, земли и линию выхода, в то время как для датчиков в 5-выводном корпусе доступны два дополнительных сигнала:

Первый дополнительный вывод служит для перевода микросхемы в режим сна (DIS)

Второй вывод служит для запуска функции автокалибровки (BIST)

Документация на серию доступна на сайте производителя.

Тип датчика	Количество выводов	Выходной сигнал	Частота измерений	Индукция срабатывания Bop, индукция отпускания, Brp
Si7211-01	3	Аналоговый	7 кГц
Si7212-00		выход Push-pull, ШИМ-сигнал	300 Гц
Si7213-00		выход открытый коллектор, SENT-сигнал *	1 кГц
Si7217-01		5	7 кГц

* SENT (Single Edge Nibble Transmission) — это однонаправленный асинхронный протокол, распространенный в автомобильной промышленности. Описание стандартна доступно в документации на Si721x, а также на сайте standards.sae.org.

Тип датчика	Дополнительные функции					Напряжение питания	Потребляемый ток		Рабочий диапазон температур
	Блок tamper detection	Схема температурной компенсации	Встроенный датчик температуры	Поддержка автокалибровки	Цифровой фильтр
							Режим измерений @ Vdd = 3. 3 В	Режим сна
Si7211-01	нет	нет	нет	нет	да (FIR с выборкой 16)	2.25 — 5.5 В	5.5 мА		-40 .. 125 °C
Si7212-00						1.7 — 5.5 В	5.0 мА
Si7213-00				да, через установку «0» на линии выходного сигнала
Si7217-01				да, через отдельный вывод		2.25 — 5.5 В	7.0 мА

СЕРИЯ SI7210 С ПОДДЕРЖКОЙ I2C И ВСТРОЕННЫМ ДАТЧИКОМ ТЕМПЕРАТУРЫ

По сравнению с другими датчиками Холла Silicon Labs, датчики серии Si7210 имеют наиболее широкий набор функций.

Микросхемы данной серии оснащены цифровым интерфейсом I²C, который используется как для чтения данных, так и для изменения конфигурации датчика. На шине I²C также доступен сигнал с датчика температуры.

Датчики Si7210 выпускаются только в 5-выводном корпусе. Помимо линии питания, земли и двух линий шины I²C эти микросхемы дополнительную линию. Дополнительный вывод может использоваться как аналоговый выход или как цифровой выход, который можно использовать как сигнал прерывания для управляющего микроконтроллера.

Настройка датчика Si7210 по интерфейсу I²C позволяет

изменять границы диапазона измерений

изменять режим работы и состояние дополнительного выхода

настраивать длительность режима сна (позволяет снизить энергопотребление до 50 нА в зависимости от температуры)

настраивать порог срабатывания блока контроля вмешательства (tamper detection)

включать цифровой фильтр для подавления шумов на выходе, выбирать тип фильтра (FIR или IIR) и размер выборки (от 2 до 2¹²)

настраивать частоту измерений

настраивать параметры схемы температурной компенсации

включать встроенную на чип катушку, которая создаёт магнитное поле достаточной силы для выполнения калибровки (self-test) датчика *

* Калибровочные параметры могут быть запрограммированы во встроенную энергонезависимую память датчика

Документация на серию доступна на сайте производителя.

Тип датчика	Количество выводов	Выходной сигнал			Частота измерений	Индукция срабатывания Bop, индукция отпускания, Brp
		Основной выход	Дополнительный выход
			Режим работы	Доп. выход в режимах 2, 3, 4
Si7210-00	5	I²C	Режим выбирается через I²C: Аналоговый выход Биполярная защелка с гистерезисом Униполярный пороговый с гистерезисом Омниполярный пороговый с гистерезисом	выход Push-pull	Настраивается через I²C	Bop = ±1. 1 мТ (max) Brp = ±0.2 мТ (min) \| Bop — Brp \| = 0.4 (typ)
Si7210-01				выход открытый коллектор
Si7210-02				выход Push-pull
Si7210-03
Si7210-04
Si7210-05

Тип датчика	Дополнительные функции					Напряжение питания	Потребляемый ток		Рабочий диапазон температур
	Блок tamper detection	Схема температурной компенсации	Встроенный датчик температуры	Поддержка автокалибровки	Цифровой фильтр		Режим измерений	Режим сна
Si7210-00	да, порог настраивается через I²C	да	да, доступен на I²C Точность ±1. 0 °C	да	да (FIR или IIR) Тип и выборка настраивается через I²C	1.7 — 5.5 В	5.0 мА @ 3.3 В	от 50 нА	-40 .. 125 °C
Si7210-01
Si7210-02			да, доступен на I²C Точность ±4.0 °C
Si7210-03	нет
Si7210-04
Si7210-05

СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ АРТИКУЛА

Полный артикул датчика кодируется следующим образом:

Тип датчика (см. таблицы выше)
	Ревизия микросхемы: • A, B и т.д.
		Тип датчика (см. таблицы выше)
			Рабочий диапазон температур: • I — от -40 до +125°C • F — от 0 до +70°C
				Корпус: • B — TO92 • M — DFN8 • V — SOT23
					Упаковка: • _ — стандартная • R — лента
Si7210	-B-	00	-I	V	-R

Так, например, датчик типа Si7210-00 в корпусе SOT23 и с рабочим диапазоном температур -40 до +125°C будет иметь код для заказа Si7210-B-00-IV-R.

СРЕДСТВА ОТЛАДКИ

Для знакомства с датчиками Холла серии Si72xx и для разработки приложений на базе этих датчиков предлагается набор Si72xx-WD-Kit.

В набор входят следующие компоненты:

Отладочная плата для микроконтроллеров EFM32 Happy Gecko с предустановленными демо-программами

Плата-расширение Wheel Demo EXP board, на которой установлено колесо прокрутки и два датчика Холла под углом 90 градусов друг к другу

6 дочерних плат с датчиками Si72xx разных типов

2 магнита

USB-кабель

кабели для подключения дочерних плат

Наличие на складе

Датчики Холла и как в них не запутаться

Думаю, многие слышали про датчик на основе эффекта Холла. Это такая волшебная деталька (чаще в корпусе TO-92), которая чует магнитные поля. Однако эти датчики бывают разных типов, и не все типы одинаково полезны (сюрприз, все типы полезны по-разному). Так что приглашаю познакомиться с ними поближе.

Для справки пара слов о принципе работы. Если взять проводник с током и поместить его в магнитное поле, то траектория носителей заряда начинает загибаться под действием силы Лоренца. В итоге с разных боков проводника возникает разность потенциалов, в чем и есть суть эффекта Холла. По этой разности потенциалов можно судить, сколь сильно магнитное поле.

Но хватит энциклопедировать, перейдем ближе к делу. По большому счету датчики Холла можно поделить на две категории:

Цифровые (обычно с открытым коллектором) — выход может быть в одном из двух состояний в зависимости о того, как магнитный поток отличается от порога срабатывания.

Аналоговые (линейные) — выход, как можно догадаться, аналоговый и пропорциональный магнитному потоку.

Аналоговые датчики Холла сделали возможным измерение постоянного тока без шунта, при помощи клещей. Кроме того, их можно приспособить под измерение расстояния или угла поворота, что может пригодиться при измерениии уровня жидкости. На тему угла поворота TI сделала очень наглядный аппноут SLYA034A.

Но обычно все же приходится сталкиваться с цифровыми датчиками. Они используются, когда достаточно знать о наличии или отсутствии магнитной метки в определенном месте. Если поместить такую метку на вращающийся предмет, то можно соорудить тахометр, или синхронизировать с оборотами определенные действия. Поэтому такой датчик можно встретить системе зажигания практически любого автомобиля с ДВС, а так же в POV-дисплеях и прочих 3D-глобусах.

Цифровые датчики Холла имеют два важных параметра — B_OP (operating point) и B_RP (release point). По-русски можно понять примерно как «индукция срабатывания» и «индукция выключения». Разница между ними — гистерезис датчика.

По значениям этих двух параметров цифровые датчики Холла принято делить на 4 вида:

Униполярные — срабатывают в присутсвии магнитного поля определенного знака (один полюс магнита). Выключаются в отсутствии поля. Ожидаем увидеть B_OP и B_RP одного знака.

Биполярные — срабатывают от одного полюса магнита, выключаются от другого. При отсутствии поля залипают в гистерезисе и сохраняют предыдущее состояние. Ожидаем B_OP и B_RP с разными знаками.

Омниполярные (всеполярные) — срабатывают от любого полюса магнита. Выключаются в отсутсвии поля.

Latching — по сути биполярные датчики, которые выделяют в отдельную категорию. Отличаются вроде бы тем, что у них шире гистерезис и точки B_OP и B_RP расположены строго симметрично относительно нуля.

Поскольку статья с картинками всегда понятнее, чем статья без картинок, я сделал несколько наглядных анимаций: униполярные, биполярные, омниполярные. Правда, на случай мобильного или корпоративного инета с трафиком встроил только одну, другие две могут быть достигнуты по ссылкам.

Какой датчик выбирать из этого зоопарка — зависит от задачи. В случаях, где нужно просто отслеживать наличие метки, как в детекторе приближения или тахометре, подойдут униполярные или омниполярные датчики. Причем омниполярные могут быть предпочтительнее, если есть риск установить магнит не той стороной и тем самым «ослепить» устройство. Биполярные датчики напрашиваются в бесколлекторные двигатели (BLCD), поскольку ротор в них имеет кучу чередующихся полюсов, но униполярные тоже подойдут. В отличие от омниполярных, у которых от такого ротора попа слипнется выход практически всегда будет в одном состоянии.

Интегральные датчики Холла — статья Георгия Волович. Интегральные датчики магнитного поля. Принцип действия датчика Холла, схемы, формулы, иллюстрации.

В статье описаны принципы построения и основные характеристики линейных и логических микросхем датчиков магнитного поля на эффекте Холла.
Приведены параметры некоторых промышленных типов этих датчиков и примеры их применения.

Принцип действия датчика Холла

Рис. 1 Иллюстация эффекта Холла

Интегральные датчики магнитного поля в своём большинстве используют эффект Холла, открытый американским физиком Эдвином Холлом
(E. Hall) в 1879 г. Эффект Холла состоит в следующем. Если проводник с током помещён в магнитное поле, то возникает э.д.с.,
направленная перпендикулярно и току, и полю. Эффект Холла иллюстрируется на рис. 1. По тонкой пластине полупроводникового материала протекает ток I. При наличии магнитного поля на движущиеся носители заряда (электроны) действует сила Лоренца. Эта сила искривляет
траекторию движения электронов, что приводит к перераспределению объёмных зарядов в полупроводниковой пластине. Вследствие этого на краях пластины,
параллельных направлению протекания тока, возникает э.д.с., называемая э.д.с. Холла. Эта э.д.с. пропорциональна векторному произведению индукции
B на плотность тока j:

Рис. 2 Расположение двух элементов Холла на ИМС, компенсирующее ошибку, вызванную механической деформацией кристалла

где d – ширина пластины, q – заряд частицы-носителя, n –
концентрация носителей. При снижении концентрации носителей э.д.с. Холла возрастает, поэтому в качестве материала для датчиков Холла предпочтительно
использование таких полупроводников, как кремний, арсенид галлия и др. Для прямоугольной пластины с однородными током и магнитным полем, направленными, как
показано на рис. 1, эта э.д.с. равна

где k_н – постоянная Холла, V_S – напряжение, создаваемое на токоподводящих выводах датчика Холла. Для кремния k_н составляет величину по рядка 70 мВ/(В•Тл), поэтому, как правило, э.д.с. датчика Холла требуется усиливать. Кремний обладает тензорезистивным эффектом, заключающимся в изменении сопротивления при механических напряжениях. Желательно уменьшить это влияние в датчике Холла. Это достигается соответствующей ориентацией элемента Холла на интегральной схеме и использованием нескольких элементов на кристалле. На рис. 2 показаны два элемента Холла, расположенные рядом на кристалле ИМС. Они позиционированы так, что испытывают практически одинаковое механическое напряжение, вызывающее изменение R. К элементу, который на рисунке изображён слева, приложено напряжение возбуждения V_S, направленное по вертикальной оси, а к изображённому справа – по горизонтальной. При сложении сигналов этих двух датчиков ошибка, вызванная деформацией кристалла, компенсируется.

…дальше

Принцип действия датчика Холла
Интегральные датчики Холла
Применение датчиков Холла
Основные характеристики датчиков Холла

Однополярный, Угловой, Многополюсный, Биполярный, С триггером, Аксессуары

Вид датчика

биполярный

многополюсный

однополярный

с триггером

углового положения

Внешние размеры

4. 06 x 3 x 1.57мм

Входное напряжение

6.6…12.6В

8В

Выход напряжения

0,5…4,5В

Выходной ток

10мА

25мА

Длина провода

2.5м

Класс защиты

IP67

Кол-во выводов

Коммутируемый ток

10мА

16мА

20мА

3мА

6мА

Конструкция вилки

USA

Конфигурация выхода

аналоговый 1-2,9В

линейный

Корпус

P-SSO-3-2

SIP

SIP3

SO8

SOT23

SOT89

TO92

Максимальное напряжение

220В

Максимальный ток

0.5А

Материал корпуса

керамический

Монтаж

PCB

SMD

THT

Напряжение питания

1. 65…5.5В DC

10…30В DC

18…40В DC

2.2…5.5В DC

2.7…18В DC

2.7…6.5В DC

3…24В DC

3…32В DC

3…5.5В DC

3…5В DC

3…6.5В DC

3.3…5.5В DC

3.8…24В DC

3.8…30В DC

30В DC

4…10В DC

4.5…10.5В DC

4.5…24В DC

4.5…5.5В DC

5В DC

6…24В DC

8…16В DC

8В DC

Подключение

Ampseal 776536

коннектор M12

Порог срабатывания

-10…10мТл

-14…14мТл

-18…18мТл

-2,0…2,0мТл

-20…20мТл

-6…6мТл

-8,5…8,5мТл

0…100°

0…180°

10…175Гс

10…3600 rpm

1000Гс

120° (±60°)

150G

180° (±90°)

2…11,5мТл

23,5…39мТл

270° (±135°)

3,5. ..49,5мТл

360° (±180°)

37,2…42,8мВ

40…200Гс

45…75мТл

5…18мТл

50° (±25°)

55…170Гс

60° (±30°)

650…1000Гс

7,5…18мТл

70° (±35°)

90° (±45°)

±1000G

–67…+67мТл

–84…+84мТл

Принцип действия

с триггером

Рабочая температура

-20…85°C

-40…100°C

-40…125°C

-40…150°C

-40…170°C

-40…85°C

Рабочее напряжение

3.8…30В DC

4.5…10.5В DC

Рабочий ток

1.8мкА

10мА

19мА

30А

310нА

330мкА

360нА

8.7А

Рабочий ток макс.

14мА

20мА

3мА

40мА

Размеры

посмотрите

Разъем

вилка

Сопутствующие товары

776524-1

AMP-0-0282087-1

Температурная погрешность

±0. 032%

±0.04%

±0.048%

±0.06%

±0.07%

Тип аксессуаров для датчиков

разъем

Тип выхода

радиометрический

Тип датчика

датчик Холла

углового положения

Холла

Ток входа

20мА

7мА

± 20A

± 30A

± 50A

±5A

Точность измерений

0.02%

Характерные особенности

дополнительный помехоподавляющий экран

разрешение 0,06°

разрешение 0,11°

Чувствительность входа

5мВ

Электрический монтаж

провода

Производитель

ALLEGRO MICROSYSTEMS

AMS

HOEBEN ELECTRONICS

HONEYWELL

INFINEON TECHNOLOGIES

MOLEX

TE CONNECTIVITY

Фильтровать

Датчики Холла — MirMarine

Эффекта Холла – явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле.

Рассмотрим пластинку из проводящего материала, вдоль которой проходит ток I (см. рисунок 2.88). Если перпендикулярно плоскости пластины и направлению тока действует магнитной поле напряжённостью Н, то в пластине возникает ЭДС, пропорциональная и току, и напряжённости магнитного поля:

где К= k/d –коэффициент, зависящий от материала и толщины пластины d; k – постоянная Холла.

Направление этой ЭДС, которая называется ЭДС Холла, перпендикулярно току и полю, т. е. ее можно замерить между боковыми продольными гранями пластины с помощью электроизмерительного прибора. Причина появления ЭДС Холла в том, что на движущиеся заряды в магнитном поле действует сила Лоренца. Ток в пластине – это и есть упорядоченное движение зарядов (в металле – электронов). Под действием магнитного поля они смещаются перпендикулярно направлению своего движения и вблизи одной продольной грани возникает избыток зарядов, а вблизи другой – недостаток.

Эффект магнитосопротивяения – это другое физическое явление, заключающееся в изменении сопротивления проводящих тел в магнитном поле. Объясняется это тем, что в присутствии магнитного поля на носители тока действует сила Лоренца, изменяющая траекторию их движения. Если бы не было магнитного поля, то под действием приложенного к проводящему телу
напряжения носители тока перемещались бы по кратчайшему направлению. Изменение траектории под действием магнитного поля всегда удлиняет путь носителей тока, что проявляется как увеличение сопротивления. В сильных поперечных магнитных полях некоторые вещества могут иметь относительное увеличение сопротивления a = AR / R в десятки раз. Чаще всего величина а связана с напряженностью магнитного поля Н квадратичной зависимостью

где k_R– коэффициент, зависящий от материалов и размеров.

Эффекты Холла и магнитосопротивления используются в датчиках, с помощью которых могут быть измерены различные электрические и магнитные величины. Кроме того, они могут использоваться для математической обработки электрических сигналов: сложения, умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения корня; для различных преобразований электрических сигналов.

В зависимости от технологии изготовления различают кристаллические (в форме пластинки) и пленочные датчики.

Эффект Холла позволяет определить концентрацию и подвижность носителей заряда, а в некоторых случаях − тип носителей заряда (электроны или дырки) в металле или полупроводнике.

На основе эффекта Холла работают датчики Холла – приборы, измеряющие напряжённость магнитного поля. Датчики Холла получили очень большое распространение в бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах). Датчики закрепляются непосредственно на статоре двигателя и выступают в роли датчика положения ротора (ДПР), который реализует обратную связь по положению ротора и выполняет ту же функцию, что и коллектор в коллекторном ДПТ.

Литература

Элементы и функциональные устройства судовой автоматики — Авдеев Б.А. [2018]

14. Датчики Холла и магнитосопротивления

Глава 14

ДАТЧИКИ ХОЛЛА И МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЯ

§ 14. 1. Физические основы эффекта Холла и эффекта магнитосопротивления

Эффект Холла — это физическое явление, которое заключается в следующем. Рассмотрим пластинку (рис. 14.1) из проводящего материала, вдоль которой проходит ток I. Если перпендикулярно плоскости пластинки и направлению тока действует магнитное поле напряженностью Я, то в пластине возникает ЭДС, пропорциональная и току, и напряженности магнитного поля:

Е=КIН, (14.1)

где K=k_x_/d — коэффициент, зависящий от материала и толщины пластины d; k_x— постоянная Холла.

Направление этой ЭДС, которая называется ЭДС Холла, перпендикулярно току и полю, т. е. ее можно замерить между боковыми продольными гранями пластины (рис. 14.1) с помощью электроизмерительного прибора. Причина появления ЭДС Холла в том, что на движущиеся заряды в магнитном поле действует сила Лоренца. Ток в пластине — это и есть упорядоченное движение зарядов (в металле — электронов). Под действием магнитного поля они смещаются перпендикулярно направлению своего движения и вблизи одной продольной грани возникает избыток зарядов, а вблизи другой — недостаток. В обычных проводниковых материалах ЭДС Холла очень мала, что объясняется малой скоростью (точнее — подвижностью) носителей тока из-за их большой концентрации.

Что такое датчик Холла и как он работает?

Ⅰ Введение

Эффект Холла является наиболее распространенным методом измерения магнитных полей, и датчики Холла широко используются и имеют широкий спектр применений в наше время. Например, они используются в автомобилях в качестве датчиков скорости вращения колес и датчиков положения коленчатого или распределительного вала. Они часто используются в качестве переключателей, компасов MEMS, датчиков приближения и других приложений.Теперь мы рассмотрим некоторые из этих датчиков, чтобы увидеть, как они работают, но сначала давайте определим эффект Холла.

Каталог

Ⅱ Что такое эффект Холла

Эксперимент, описывающий эффект Холла , выглядит следующим образом: сторону к другой.

Теперь, если мы приложим магнитное поле к пластине, мы можем нарушить прямолинейный поток носителей заряда благодаря силе, известной как сила Лоренца.Электроны отклонятся к одной стороне пластины, а положительные дырки отклонятся к другой. Это означает, что если мы теперь соединим две другие стороны с измерителем, мы можем получить напряжение, которое можно измерить.

Как упоминалось ранее, эффект получения измеримого напряжения известен как эффект Холла в честь Эдвина Холла, открывшего его в 1879 году.

Ⅲ Что такое датчик Холла

Датчик Холла обнаруживает изменения мощности магнитного поля.Этот датчик открывает широкий спектр возможностей для применения в роботизированных датчиках.

Их можно использовать в таких приложениях, как измерение приближения, позиционирования, скорости и тока. Обычно они используются на пневматических цилиндрах, где они используются для передачи положения цилиндра на ПЛК или роботизированный контроллер.

Автомобили, персональная электроника и робототехника — это лишь некоторые из отраслей, в которых используются датчики Холла. В зависимости от области применения они имеют некоторые преимущества перед другими датчиками.

Они полностью закрыты, потому что работают с магнитным полем, что делает их менее уязвимыми к повреждениям в грязных или влажных условиях. Они реже, чем механические системы, изнашиваются или искажают показания после большого количества циклов.

Датчики Холла

полезны для широкого спектра применений благодаря их надежности и долговечности, поскольку для правильной работы им не требуется физический контакт. Они могут обеспечить большую воспроизводимость и точность, чем механические устройства, потому что они физически не мешают оборудованию или инструментам.

Ⅳ Как работает датчик на эффекте Холла

Чтобы понять принцип работы датчика на эффекте Холла, лучше начать с основ. Когда ток течет по проводнику в присутствии магнитного поля, электроны отталкиваются магнитным полем к одной стороне проводника.

Эффект Холла можно использовать для измерения электрического тока в проводниках, построенных с учетом определенных параметров. Напряжение на плоском металлическом проводнике, например, показывает эффект Холла намного лучше, чем напряжение вокруг одного.

Электроны, движущиеся по проводнику, смещаются в одну сторону, когда магнитное поле прикладывается к плоской пластине. Поскольку сумму отклонений можно рассчитать, устройство имеет широкий спектр применения.

Плоский проводник используется для расчета магнитной силы в датчике Холла. Когда магнит приближается к датчику, датчик обнаруживает это и отправляет информацию на контроллер.

Заряд на пластине смещается в одну сторону, пока магнит находится рядом с датчиком, создавая положительный заряд с одной стороны и отрицательный заряд с другой.Определяется разница напряжений между двумя сторонами пластины, и ее можно использовать для расчета магнитной силы или близости датчика.

Ⅴ Типы датчиков Холла

Датчики Холла бывают двух основных типов:

5.1 Пороговый

Когда напряженность поля достигает определенной амплитуды и/или полярности, пороговое значение (также известное как цифровое или двухпозиционное) постоянное напряжение Холла. Существует несколько различных конфигураций пороговых устройств, например фиксирующие устройства, которые включаются, когда положительная напряженность поля достигает порога, но выключаются только тогда, когда отрицательное поле той же силы достигает порога, устройства, которые включаются, когда только положительное поле достигает порога. порог, но выключены в противном случае, и устройства, которые включаются, когда положительное или отрицательное поле достигает порога.Пороги также могут быть запрограммированы на некоторых компьютерах.

5.2 Линейный

Линейный (датчик с аналоговым выходом) генерировал напряжение Холла, пропорциональное напряженности магнитного поля вокруг него. Полярность колебаний напряжения определяется направлением окружающего магнитного поля. Когда выразительные движения должны восприниматься как небольшие изменения положения, в музыкальных приложениях чаще используются линейные устройства.

Ⅵ Датчик Холла Использование

Датчики Холла питаются от магнитного поля, и во многих случаях один постоянный магнит, подключенный к движущемуся валу или устройству, может управлять устройством.Существует множество различных форм движений магнитного датчика, в том числе «Лицом к лицу», «Вбок», «Толкай-тяни» и «Толкай-толкай» и другие. Для обеспечения оптимальной чувствительности магнитные линии потока всегда должны быть перпендикулярны чувствительной области системы и иметь правильную полярность, независимо от конфигурации.

Магниты с высокой напряженностью поля со значительным изменением напряженности поля для необходимого движения также необходимы для обеспечения линейности. Существует несколько способов обнаружения магнитного поля, и две из наиболее распространенных конфигураций обнаружения с использованием одного магнита показаны ниже: Обнаружение лобового и бокового обнаружения — это два типа обнаружения.

6.1 Лобовое обнаружение

Магнитное поле должно быть перпендикулярно системе обнаружения на эффекте Холла и приближаться к датчику прямо к активной поверхности для «лобового обнаружения», как следует из названия. В некотором смысле, это подход «спереди».

Этот прямой подход создает выходной сигнал VH, который в линейных устройствах отражает мощность магнитного поля или плотность магнитного потока в зависимости от расстояния от датчика Холла. Выходное напряжение увеличивается по мере приближения и, следовательно, усиления магнитного поля, и наоборот.

Положительные и отрицательные магнитные поля также можно различить линейными приборами. Для индикации позиционного обнаружения могут быть выполнены нелинейные устройства, которые запускают выход «ВКЛ» на предварительно установленном расстоянии воздушного зазора от магнита.

6.2 Обнаружение бокового движения

«Боковое обнаружение» — это вторая конфигурация обнаружения.Это требует перемещения магнита вбок по поверхности элемента с эффектом Холла. Например, подсчет вращающихся магнитов или измерение скорости вращения двигателей, обнаружение бокового или проскальзывания полезно для обнаружения наличия магнитного поля, когда оно проходит по поверхности элемента Холла в пределах фиксированного расстояния воздушного зазора.

Линейное выходное напряжение, представляющее как положительный, так и отрицательный выходной сигнал, может генерироваться в зависимости от направления магнитного поля, когда оно проходит через осевую линию датчика с нулевым полем. Это позволяет идентифицировать направленное движение как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Датчики Холла

имеют широкий спектр применения, особенно в качестве датчиков приближения. Там, где к факторам окружающей среды относятся вода, вибрация, грязь или масло, например, в автомобилестроении, их можно использовать вместо оптических и световых датчиков. Текущее зондирование также может быть выполнено с помощью приборов на эффекте Холла.

Круговое электромагнитное поле формируется вокруг проводника, когда через него проходит ток, как мы узнали из предыдущих уроков.Электрические токи в диапазоне от нескольких миллиампер до тысяч ампер можно рассчитать по наведенному магнитному полю, поместив датчик Холла рядом с проводником без использования больших или дорогих трансформаторов и катушек.

Датчики Холла

можно использовать для обнаружения ферромагнитных материалов, таких как железо и сталь, в дополнение к обнаружению наличия или отсутствия магнитов и магнитных полей, путем размещения небольшого постоянного «смещающего» магнита за активной областью устройства. Любое смещение или нарушение этого магнитного поля, вызванное введением ферромагнитного материала, может быть обнаружено с чувствительностью всего лишь мВ/Гс.

В зависимости от типа устройства, цифрового или линейного, существует множество способов подключения датчиков Холла к электрическим и электронным схемам. Использование светоизлучающего диода, как показано ниже, является очень простым и легким в сборке примером.

Датчики Холла

можно использовать по-разному из-за различных магнитных движений.Как в промышленных, так и в домашних условиях эти инструменты чаще всего используются для измерения присутствия, положения и близости объектов.

Датчики тока, датчики давления и датчики расхода жидкости — все это популярные области применения датчиков Холла в промышленных и производственных процессах. В трансформаторах тока датчики на эффекте Холла представляют собой недорогой бесконтактный способ измерения постоянного магнитного потока.

Ⅶ Применение датчика Холла

7.1 Датчик Холла для вращающихся устройств

Датчики скорости работают путем подсчета количества оборотов вала или диска за заданный промежуток времени. Диск, прикрепленный к валу двигателя, вращается рядом с датчиком Холла и имеет магниты по периметру.

Состояние датчика меняется по мере прохождения через него магнитов. На основе этих данных датчик рассчитывает обороты. Например, если диск или вал имеют четыре магнита, датчик может переключать состояния четыре раза за один оборот.

Это позволяет датчику измерять число оборотов на основе известного параметра, согласно которому на один оборот приходится четыре импульса.

Эта технология используется в бесщеточных двигателях постоянного тока для отслеживания скорости и определения положения вала. Это позволяет им работать в определенных диапазонах оборотов, но при этом позволяет им изменять скорость двигателя в любое время.

Это значительно упрощает управление двигателями. Это также позволяет им контролировать положение вала на двигателе, что делает их гораздо более гибкими в индустрии робототехники, чем двигатели без датчиков Холла.

7.2 Датчик Холла в приложениях для измерения приближения

На основе магнитного поля датчики Холла могут обнаруживать приближение. Если напряженность магнитного поля постоянна и определена, можно определить положение датчика по отношению к магниту.

Когда магнит перемещается в зону его действия, датчик меняет состояние и оповещает контроллер. Датчики приближения на эффекте Холла можно использовать по-разному. Они используются в роботизированных инструментах, роботизированных захватах, пневматике и множестве других нероботизированных приложений.

7.3 Бесконтактный датчик Холла Применение в робототехнике

Бесконтактный датчик Холла также может использоваться в робототехнике. Они хороши для определения силы магнитного поля и близости магнита. Датчики Холла могут использоваться для удовлетворения различных требований безопасности. Они часто используются в инструментах для обеспечения подтверждения зажима управляющему устройству.

Подтверждение зажима блокирует работу ячейки до тех пор, пока все секции не будут полностью зажаты, что обеспечивает безопасную работу.Магниты, встроенные в инструменты, которые попадают в диапазон чувствительности датчика Холла при правильном закреплении, обычно требуют подтверждения детали. Роботизированный контроллер или ПЛК знает, что ячейка безопасна для работы, когда все датчики отображают сигнал.

В робототехнической промышленности датчики Холла чрезвычайно полезны. Для обнаружения изменений в ячейке в большинстве роботизированных ячеек используется датчик Холла. Они используются для считывания скорости и положения бесщеточных двигателей постоянного тока. Они используются в пневматических цилиндрах, чтобы определить, выдвинут ли цилиндр или втянут.

Их также можно использовать для поддержания здоровья персонала, уведомляя контролирующий орган о подтверждении зажима инструмента. Без датчиков Холла индустрия робототехники будет совсем другой.

Ⅷ Как проверить датчики Холла

Датчики положения распределительного вала и коленчатого вала представляют собой датчики Холла, которые контролируют положение распределительного вала и коленчатого вала соответственно. Перед датчиком проходит небольшой магнит. Выходное напряжение увеличивается по мере приближения магнита к датчику.Напряжение падает по мере удаления магнита от датчика. Для оценки положения вала электронный блок управления отслеживает выходные сигналы этих датчиков. ECM может поддерживать точное управление двигателем благодаря датчикам положения распределительного и коленчатого валов, а также другим электрическим датчикам, соленоидам и форсункам. Понимание основ работы датчиков Холла поможет вам правильно протестировать сомнительный датчик.

• Шаг 1

Снимите датчик с блока цилиндров.Удалите масло, грязь или металлическую стружку с наконечника датчика.

• Шаг 2

Проверьте схему двигателя на предмет наличия сигнала датчика распредвала или коленчатого вала на ECM. Сигнальный провод от ECM должен быть удален. Подсоедините сигнальный провод к одному концу перемычки. Подсоедините другой конец перемычки к краю оптимистичного зонда. Подсоедините отрицательный щуп к устойчивому заземлению корпуса. Подключите отрицательный щуп к заземлению корпуса с помощью перемычки и зажимов типа «крокодил», если необходимо.

Чтобы проверить напряжение постоянного тока, переключите электрический вольтметр. Поверните ключевой переключатель в положение «Вкл.». В идеале напряжение должно быть около 0 вольт. Медленно вращайте магнит перпендикулярно передней части датчика. При приближении магнита к датчику напряжение должно возрастать, а по мере удаления — падать. Проблема с датчиком или соединениями датчика, если напряжение не меняется.

Ⅸ Часто задаваемые вопросы

1. Как работает датчик Холла?

Используя полупроводники (например, кремний), датчики на эффекте Холла работают, измеряя изменяющееся напряжение, когда устройство помещается в магнитное поле.Другими словами, как только датчик Холла обнаруживает, что он находится в магнитном поле, он может определять положение объектов.

2. Что приводит в действие устройство на эффекте Холла?

Датчики Холла

активируются магнитным полем, и во многих случаях устройство может управляться одним постоянным магнитом, прикрепленным к движущемуся валу или устройству. Существует множество различных типов движений магнита, таких как «лобовое», «боковое», «тяни-толкай» или «толкай-толкай» и т. д.

3. Для чего используется датчик Холла?

Датчики Холла

обычно используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для определения угла опережения зажигания двигателя внутреннего сгорания, тахометров и антиблокировочных тормозных систем. Они используются в бесщеточных электродвигателях постоянного тока для определения положения постоянного магнита.

4. В чем заключается принцип эффекта Холла?

Принцип эффекта Холла гласит, что когда проводник с током или полупроводник помещается в перпендикулярное магнитное поле, напряжение может быть измерено под прямым углом к пути тока.

5. Насколько чувствителен датчик Холла?

Эти логометрические устройства имеют чувствительность 5 мВ/гаусс и 2,5 мВ/гаусс соответственно, диапазон рабочих температур от -40°C до +150°C и температурную компенсацию во всем рабочем диапазоне.

6. В чем разница между датчиком Холла и индуктивным датчиком?

Индуктивные датчики обнаруживают металлические объекты, а датчики Холла обнаруживают наличие магнитного поля.

7. Каково происхождение эффекта Холла?

История эффекта Холла начинается в 1879 году, когда Эдвин Х. Холл обнаружил, что небольшое поперечное напряжение возникает на тонкой металлической полоске с током в приложенном магнитном поле.

8. Как определить, что датчик Холла неисправен?

Потеря мощности, громкий шум и ощущение того, что двигатель каким-то образом заблокирован, часто являются признаками того, что либо вышел из строя контроллер, либо у вас могут быть проблемы с датчиками Холла внутри двигателя.

9. Что находится внутри датчика Холла?

Датчик на эффекте Холла представляет собой тонкую полоску полупроводникового материала, точно такую же, как микросхема внутри микроустройства или устройства оперативной памяти. Он работает по принципу электромагнетизма. Когда вы перемещаете магнит достаточно близко к датчику, генерируется небольшое напряжение. Это идет к усилителю, который повышает напряжение до уровня, достаточного для использования другими электронными устройствами.

Лучшим примером является датчик скорости вращения колеса. Небольшой магнит прикреплен к внутренней части автомобильного колеса. Каждый раз, когда магнит проходит мимо датчика, происходит один оборот колеса. Информация передается на блок спидометра и одометра, где она отображается водителю.

10. Для чего нужен датчик Холла на автомобиле?

Датчик Холла работает за счет магнитного поля и может также называться датчиком положения кривошипа. Он проверяет положение коленчатого вала двигателя для зажигания свечей зажигания.В противном случае двигатель может заглохнуть и не запуститься без сигнала датчика Холла.

Датчики Холла

также можно использовать для определения скорости, расстояния или положения коленчатого вала двигателя и положения распределительного вала. Все датчики Холла имеют различную внутреннюю электронику с различными программными измерениями и не являются взаимозаменяемыми.

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производители	Категория	Описание
Произв. Номер детали: Z0107MNT1G	Сравните: Текущая часть	Производители: ON Semiconductor	Категория:Симисторные диоды	Описание: НА ПОЛУПРОВОДНИКЕ Симистор Z0107MNT1G, 600В, 1А, СОТ-223, 7мА, 1.3В, 1Вт
№ производителя: BT134W-600D, 115	Сравните: Z0107MNT1G VS BT134W-600D, 115	Производители: NXP	Категория:Симисторные диоды	Описание: NXP BT134W-600D, симистор 115, 600 В, 1 А, SOT-223, 10 мА, 1. 5В, 5Вт
№ по каталогу производителя:BT1308W-600D,115	Сравните: Z0107MNT1G VS BT1308W-600D, 115	Производители: NXP	Категория:Симисторные диоды	Описание: Тиристорный TRIAC 600V 10A 4Pin(3+Tab) SC-73 T/R
ПроизводительНомер детали: L401E3	Сравните: Z0107MNT1G VS L401E3	Производитель: Литтельфузе	Категория:Симисторные диоды	Описание: Тиристорный TRIAC 400V 20A 3Pin TO-92 Bulk Тиристорный TRIAC 400V 20A 3Pin TO-92 Bulk

Датчики Холла

— датчики от Allied Electronics & Automation

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: D-M9PVSAPC

Товарный номер союзника: 70072194

В наличии:
133

+1
$39,77
/ шт.

+5
$38,18
/ шт.

+10
$36,99
/ шт.

+25
35,80 долларов США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: GS101205

Товарный номер союзника: 70207464

В наличии:
0

При заказе:
1700

+1
37 долларов.90
/ шт.

+5
$36.00
/ шт.

+10
$34,49
/ шт.

+20
$33,35
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: 103SR13A-1

Товарный номер союзника: 70120219

В наличии:
167

При заказе:
1050

+1
46,82 доллара США
/ шт.

+5
44 доллара. 71
/ шт.

+10
43,78 доллара США
/ шт.

+25
42,61 доллара США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: 9851R5KL2.0

Товарный номер союзника: 70029147

В наличии:
107

При заказе:
91

+1
$67,58
/ шт.

+5
$64,86
/ шт.

+10
62 доллара.84
/ шт.

+25
$60,82
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: MP101401

Товарный номер союзника: 70207356

В наличии:
1995 г.

При заказе:
1000

+1
$5,97
/ шт.

+10
$5,70
/ шт.

+20
$5,58
/ шт.

+50
5 долларов.43
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: D-A54L

Товарный номер союзника: 70070572

В наличии:
42

+1
21,79 доллара США
/ шт.

+5
20,92 доллара США
/ шт.

+10
20,27 доллара США
/ шт.

+20
20,05 долл. США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: VN101503

Товарный номер союзника: 70207357

В наличии:
279

+1
$10,78
/ шт.

+10
$10,40
/ шт.

+20
$10,13
/ шт.

+50
$9,81
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: D-H7A2

Товарный номер союзника: 70071333

В наличии:
233

+1
33 доллара.25
/ шт.

+5
$31,59
/ шт.

+10
$30,59
/ шт.

+25
$28,93
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: LCZ460

Товарный номер союзника: 70118434

В наличии:
46

При заказе:
98

+1
$220,94
/ шт.

+5
196 долларов.64
/ шт.

+10
187,79 долларов США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: 103SR13A-2

Товарный номер союзника: 70119651

В наличии:
118

При заказе:
221

+1
$84,57
/ шт.

+5
$81,62
/ шт.

+10
79,49 долларов США
/ шт.

+25
77 долларов.38
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: GS101201

Товарный номер союзника: 70207358

В наличии:
0

При заказе:
2197

+1
29,89 долларов США
/ шт.

+5
28,54 доллара США
/ шт.

+10
27,95 долларов США
/ шт.

+20
27,20 долларов США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: D-C73L

Товарный номер союзника: 70070609

В наличии:
67

+1
19,63 доллара США
/ шт.

+5
$18,84
/ шт.

+10
$18,26
/ шт.

+20
$18,06
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: LCZ260

Товарный номер союзника: 70118433

В наличии:
41

При заказе:
100

+1
224 доллара.55
/ шт.

+5
199,84 доллара США
/ шт.

+10
190,85 долларов США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: SD101201

Товарный номер союзника: 70207360

В наличии:
369

+1
$58,80
/ шт.

+5
$56,15
/ шт.

+10
$54,97
/ шт.

+25
53 доллара.51
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: LCZ260-30

Товарный номер союзника: 70227012

В наличии:
128

+1
$241,78
/ шт.

+5
$220,01
/ шт.

+10
212,79 долларов США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв.Деталь №: D-F7P

Товарный номер союзника: 70274092

В наличии:
48

+1
40,34 доллара США
/ шт.

+5
$38,32
/ шт.

+10
$37,11
/ шт.

+25
$35,09
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: HESS0000

Товарный номер союзника: 70031221

В наличии:
27

+1
163 доллара.17
/ шт.

+5
$153,39
/ шт.

+10
$150,14
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: MP200702

Товарный номер союзника: 70207305

В наличии:
9

+1
$15,46
/ шт.

+5
$14,70
/ шт.

+10
$14,09
/ шт.

+20
13 долларов.61
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: MP100701

Товарный номер союзника: 70207637

В наличии:
476

+1
$34,01
/ шт.

+5
$31,30
/ шт.

+10
30,61 доллара США
/ шт.

+20
29,59 долларов США
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

Произв. Деталь №: MP101301

Товарный номер союзника: 70207640

В наличии:
45

При заказе:
843

+1
$7,76
/ шт.

+10
$7,07
/ шт.

+20
$6,90
/ шт.

+50
$6,67
/ шт.

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

Что такое ИС на эффекте Холла?

Что такое эффект Холла IC
Принципы работы ИС на эффекте Холла
Конфигурация интегральной схемы на эффекте Холла
Типы ИС на эффекте Холла
Методы обнаружения эффекта Холла IC
Как выбрать подходящую микросхему на эффекте Холла

Микросхема на эффекте Холла ABLIC

Что такое эффект Холла IC

Элементы Холла

являются типичным примером среди различных типов магнитных датчиков, в которых используются полупроводники.Элементы Холла — это датчики, использующие гальваномагнитный эффект, называемый эффектом Холла. От элемента Холла можно получить очень небольшое напряжение, поэтому такие элементы обычно требуют усилителей, таких как операционные усилители. Поскольку ИС на эффекте Холла сочетает в себе элемент Холла и операционный усилитель, количество внешних компонентов может быть уменьшено, а конструкция схемы может быть упрощена.

Можно различить магнитные полюса с помощью одной интегральной схемы на эффекте Холла. Такие ИС используются для самых разных целей, в том числе общего и автомобильного назначения.Основные цели обнаружения ИС на эффекте Холла включают обнаружение вращения, обнаружение положения, обнаружение открытого/закрытого положения, обнаружение тока, обнаружение направления и многие другие. ИС общего назначения на эффекте Холла используются для широкого спектра продуктов, от крупной бытовой техники, такой как стиральные машины и холодильники, до мобильных телефонов. ИС автомобильного назначения, естественно, используются для определения того, открыты или закрыты окна и двери, но многие ИС на эффекте Холла также используются для таких целей, как определение высоты транспортного средства, скорости и количества оборотов двигателя.

Принцип работы ИС на эффекте Холла

ИС на эффекте Холла содержит элемент Холла. Через этот элемент протекает ток, и, когда магнитное поле (от магнита), перпендикулярное направлению тока, приближается к элементу, на носитель, который ведет ток, действует сила Лоренца. Сила Лоренца приводит к возникновению напряжения (напряжения Холла) в направлении, перпендикулярном току и магнитному полю (эффект Холла). ИС на эффекте Холла обнаруживает наличие магнитного поля (от магнита), обнаруживая это напряжение.Выходное напряжение увеличивается прямо пропорционально плотности магнитного потока.

Согласно правилу левой руки Флеминга, направление перпендикулярного напряжения (напряжение Холла) изменяется в зависимости от направления магнитного поля (северный или южный полюс). Следовательно, ИС на эффекте Холла может обнаруживать не только наличие магнитного поля, но и направление поля (северный или южный полюс) на основе направления этого напряжения.

Рисунок 1 Принципы работы элемента Холла

Конфигурация интегральной схемы на эффекте Холла

ИС переключателя Холла усиливает напряжение (напряжение Холла), выдаваемое элементом Холла, и выдает сигнал путем обработки сигналов внутри ИС в зависимости от плотности магнитного потока.

Существует два типа интегральных схем на эффекте Холла. Один из них представляет собой высокоскоростной тип работы для обнаружения вращения двигателей и т. д., а другой тип представляет собой тип с низким потреблением тока для оборудования с батарейным питанием.
Ниже в таблице 1 и на рисунке 2 показана внутренняя конфигурация микросхемы на эффекте Холла с низким потреблением тока.

Таблица 1 Конфигурация интегральной схемы на эффекте Холла
Блок	Описание
Элемент Холла	Обнаруживает магнитное поле (от магнита) и выводит напряжение (напряжение Холла).
Усилитель прерывателя	Усиливает выходное напряжение (напряжение Холла) элемента Холла.
Цепь сна/бодрствования	Управляет работой и неработанием, осуществляя прерывистое управление.
Компаратор с гистерезисом (схема сравнения)	Они управляют выходом и выводят сигнал высокого или низкого уровня в зависимости от плотности магнитного потока.
Выходной инвертор (или транзистор Nch)

Рис. 2. Блок-схема ИС на эффекте Холла (серия S-5712, выходной продукт CMOS)

Типы ИС на эффекте Холла

ИС на эффекте Холла, которые используют различные методы обнаружения, могут быть выбраны в соответствии с назначением.В этой главе описываются репрезентативные типы микросхем Hal.

Существует два основных типа ИС на эффекте Холла: с линейным выходом (аналоговый выход, цифровой выход), который используется для получения выходного напряжения, прямо пропорционального напряженности магнитного поля, и с переключением (цифровой выход). тип), который используется для получения сигнала включения/выключения. ИС на эффекте Холла серий S-5711A и S-5712 представляют собой ИС импульсного типа с гистерезисными характеристиками, к которым добавлены схемы Шмитта.

Типы ИС на эффекте Холла

Тип линейного выхода: Используется для получения выходного напряжения, прямо пропорционального напряженности магнитного поля
Тип переключения: Используется для получения сигнала включения/выключения

Методы обнаружения эффекта Холла IC

ИС на эффекте Холла обнаруживают магнитные поля, которые имеют либо северный, либо южный полюс. В этом разделе описываются четыре типа обнаружения IC на эффекте Холла: однополярное обнаружение , которое представляет собой обнаружение либо северного, либо южного полюса, всеполярное обнаружение , которое представляет собой обнаружение как северного, так и южного полюсов без дискриминации, биполярное обнаружение. , то есть обнаружение северного и южного полюсов попеременно.Биполярное детектирование используется не только для определения силы магнитного поля, но и для различения северного и южного полюсов, что является характеристикой IC эффекта Холла. Четвертым методом обнаружения является ZCL ^TM (Защелка пересечения нуля) , который представляет собой обнаружение изменения полярности точки (точка пересечения нуля). ZCL ^TM — это первый в мире метод обнаружения.

Выберите подходящий метод обнаружения в соответствии с типом приложения, для которого будет использоваться интегральная схема на эффекте Холла.ABLIC массово производит микросхемы на эффекте Холла, в которых используются все четыре вышеуказанных метода обнаружения.

Обнаружение униполярности

Для этого метода обнаруживается только один полюс магнитного поля (северный или южный), и операция включения/выключения выполняется в соответствии с плотностью магнитного потока для вывода сигнала высокого или низкого уровня.

Однополярное обнаружение (для продукта, который выдает сигнал низкого уровня при обнаружении южного полюса.)

Всеполярное обнаружение

Для этого метода обнаруживаются оба полюса магнитного поля (северный и южный), и операция включения/выключения выполняется в соответствии с плотностью магнитного потока для вывода сигнала высокого или низкого уровня.

Всеполярное обнаружение (для продукта, который выдает сигнал низкого уровня при обнаружении любого полюса.)

Биполярное обнаружение

Для этого метода оба полюса магнитного поля (северный и южный) обнаруживаются попеременно, а операция включения/выключения выполняется в соответствии с плотностью магнитного потока и полярностью для вывода сигнала высокого или низкого уровня.

ZCL

^TM (Защелка пересечения нуля) Обнаружение

ZCL определяет точку, когда S-полюс плотности приложенного магнитного потока меняется на N-полюс или наоборот, то есть когда происходит изменение полярности.
Обнаружение ZCL, оптимизированное для управления бесщеточными двигателями постоянного тока, может легко предотвратить снижение эффективности двигателя в результате колебаний температуры и производственных отклонений. >Дополнительная информация «Что такое микросхема на эффекте Холла ZCL?»
«ZCL» является зарегистрированным товарным знаком ABLIC Inc.

Давайте сократим трудозатраты на проектирование, чтобы создать идеальный двигатель
с помощью первого в мире метода обнаружения
На что способна интегральная схема на эффекте Холла ZCL

Как выбрать подходящую интегральную схему на эффекте Холла

ABLIC предлагает широкий выбор интегральных схем на эффекте Холла по требованию клиентов.Вы можете выбрать подходящую микросхему на эффекте Холла, рассмотрев приведенный ниже порядок.

Таблица выбора ИС на эффекте Холла

Микросхема на эффекте Холла ABLIC

Магнитные датчики и магнитные переключатели Alps Alpine

Магнитные датчики используются для изменения электрических сигналов после обнаружения магнитного состояния.
Существуют различные типы магнитных датчиков, типичными из которых являются датчики Холла и магнитно-резонансные датчики.
Как подразумевается, датчики Холла используют эффект Холла, а датчики MR используют эффекты магнитосопротивления (MR).
Эффект Холла — это возникновение напряжения Холла, когда магнитное поле приложено к элементу Холла, тогда как эффекты магнитосопротивления — это изменения электрического сопротивления элемента MR, когда к элементу приложено магнитное поле.
Магнитные датчики Alps Alpine относятся к магнитно-резонансным датчикам.

Датчики Холла и МР-датчики используют характеристики элементов Холла и МР-элементов соответственно для преобразования изменений магнетизма в электрический сигнал.

Разница между датчиками Холла и магнитно-резонансными датчиками

Датчик Холла определяет силу магнитного поля, перпендикулярного ему, тогда как магнитно-резонансный датчик определяет угол параллельного магнитного поля.
По этой причине датчики MR обычно имеют более широкую область обнаружения, которая поглощает ошибку компоновки.

Датчики Alps Alpine MR также имеют превосходное отношение сигнал/шум, так как выходной сигнал как минимум в 10 раз выше, чем у датчика Холла.

Структура магнитного переключателя Alps Alpine

Магнитный переключатель представляет собой переключатель в сочетании с магнитом, в котором используются указанные выше характеристики МР-датчика.

Характеристики магнитных переключателей Alps Alpine

Помимо области обнаружения и отношения сигнал/шум, упомянутых выше, магнитные переключатели Alps Alpine имеют меньшую вариацию чувствительности, чем датчики Холла, что обеспечивает постоянство даже при колебаниях температуры.

Alps Линейка магнитных переключателей Alpine

Магнитные выключатели Alps Alpine бывают разных типов в зависимости от способа монтажа (размера), напряжения привода и типа выхода.

Номер детали	Размер	Рабочее напряжение	Рабочее магнитное поле	Выход
ХГДЕСМ013А	1.3×0,9×0,525	Тип. 1,8 В (от 1,6 мин. до 3,6 В макс.)	1,3 мТ	Однополюсный, одноканальный
ХГДЕПМ013А				Двухполюсный, одноканальный
ХГДЭДМ013А				Двухполюсный, двойной выход
ХГДЕСМ023А			2,0 мТл	Двухполюсный, одноканальный
ХГДЕСМ033А			3.0mT	Двухполюсный, двойной выход
ХГДЕСТ021Б	2,9×2,8×1,1		2,0 мТл	Однополюсный, одноканальный
ХГДЕПТ021Б				Двухполюсный, одноканальный
ХГДФСТ021Б		Тип. 5 В (от 4,5 мин. до 5,5 В макс.)		Однополюсный, одноканальный
ХГДФПТ021Б		Тип. 5 В (от 4,5 мин. до 5,5 В макс.)		Двухполюсный, одноканальный
ХГДВСТ021А		от 3 до 30 В		Однополюсный, одноканальный

Однополюсный, с одним выходом
Двухполюсный, одноканальный
Двухполюсный, двойной выход

Здесь мы объяснили использование датчика MR в качестве переключателя.В следующий раз мы представим другие прикладные применения.

Аналоговые датчики Холла – Аналоговые магнитные датчики приближения

Логометрические датчики с линейным выходом для обнаружения северного и южного полюсов

Аналоговые датчики Холла

AH и AH5 обеспечивают выходное напряжение, равное ½ напряжения питания с логометрической опцией -5 В, когда магнитное поле отсутствует. Когда обнаруживается поле Южного полюса, выходное напряжение увеличивается в сторону напряжения питания. Поле северного полюса снижает выходное напряжение до 0 В.Датчики AH имеют коэффициент усиления 2,5 мВ/Гаусс для измерения полей +/1000 Гаусс. Датчики AH5 имеют усиление 5,0 мВ/Гаусс для обнаружения полей +/- 500 Гаусс.

Эти датчики также доступны в регулируемом варианте –RG для использования в системах с питанием 12 В и 24 В. Регулятор подает 5В на чувствительный элемент, а датчики выдают 2,5В при отсутствии поля независимо от напряжения питания (8-30В).

Программируемые аналоговые датчики Холла

Sensor Solutions предлагает несколько линеек программируемых аналоговых датчиков Холла для обеспечения максимального размаха выходного сигнала для полей, измеряемых в конкретном приложении.Все следующие датчики предлагаются полностью запрограммированными для применения с температурным коэффициентом для определяемого типа магнита, учитываемым при программировании.

PAH Программируемые датчики Холла предлагают программируемое напряжение смещения (0,05–4,95 В) для приложений, в которых необходимо обнаружить поле только от одного полюса. Коэффициент усиления можно запрограммировать в пределах от 0,05 до 14 мВ/Гаусс для использования в приложениях с большими или малыми измеряемыми полями. Выходной сигнал этих датчиков также может иметь инвертированный наклон, так что поле Северного полюса увеличивает выходное напряжение.

Программируемые датчики Холла

PAM можно запрограммировать по двум точкам для определенного магнита с несколькими зазорами. Их также можно запрограммировать на обнаружение поля в диапазоне +/-1500 Гаусс, что является самым большим диапазоном среди всех наших программируемых датчиков Холла.

Программируемые датчики Холла

PAL1 — самые быстродействующие аналоговые датчики Холла в нашем каталоге. Эти датчики обновляются с частотой 120 кГц. PAL1 можно запрограммировать с усилением в диапазоне 1,3-2,9 мВ/Гаусс.Другие варианты PALx доступны для усиления 2,9–14,0 м/Гаусс. Свяжитесь с нашими инженерами по применению, чтобы обсудить варианты аналогового датчика Холла с более высоким коэффициентом усиления/высокой частотой.

Полевое программирование и тестирование

В дополнение к нашим пакетным программируемым датчикам Холла компания Sensor Solutions также предлагает более масштабное программирование и тестирование датчиков Allegro, Melexis и Micronas на уровне интегральных схем. Конкретные сенсорные ИС, которые в настоящее время доступны в индивидуальном программировании, включают следующее:

Аллегро A1363
Мелексис MLX
Мелексис MLX
Микронас HAL805

Свяжитесь с нашими инженерами по применению, чтобы обсудить варианты для любой из перечисленных выше ИС датчиков или других программируемых аналоговых датчиков Холла, предлагаемых полностью запрограммированными.Датчики также могут быть изготовлены по индивидуальному заказу и при необходимости монтироваться на датчики PCBA.

Магниты для использования с аналоговыми датчиками Холла

Диапазон обнаружения срабатывания аналогового датчика Холла и постоянного магнита зависит от размера, формы и качества магнита, а также от ориентации датчика относительно магнита и направления движения. Чтобы определить подходящий датчик и магнит для данного приложения, свяжитесь с нашими инженерами по приложениям, чтобы обсудить конкретные требования.

В нашем каталоге принадлежностей представлен широкий выбор магнитов-мишеней. Мы предлагаем необработанные магниты с маркировкой Южного полюса, а также магниты, встроенные в болты с резьбой для установки в резьбовые отверстия, и магниты, установленные в зажимные кольца вала для легкой установки на гладкие валы.

Для получения дополнительной информации об аналоговых датчиках Холла и аналоговых магнитных бесконтактных датчиках свяжитесь с инженером Sensor Solutions уже сегодня!

Сенсоры Холла на основе графена с регулируемой затворной функцией на гибких подложках с повышенной чувствительностью

Схема и оптическое микроскопическое изображение изготовленных сенсоров Холла на подложке PI показаны на рис.1б,в. Передаточная характеристика одного репрезентативного устройства показана на рис. 1d для обоих направлений развертки от −4 В до 4 В и обратно. Эти измерения полевых транзисторов были проведены для проверки целостности и качества устройств. Передаточная характеристика имеет небольшой гистерезис, что свидетельствует об успешной пассивации Al ₂ O ₃ ²⁶ , а также низкий уровень остаточного легирования графена 3,5 · 10 ¹¹ см ^-2 .Двухзондовая полевая подвижность прибора составляет 2830 см ² мкВс, включая сопротивление контакта и доступа. Подробная статистика устройств 51 из 54 устройств, изготовленных на одном и том же чипе, показана в дополнительной информации и демонстрирует хорошую воспроизводимость. Три устройства, которые не работали, исключаются из статистики.

Сначала были выполнены обычные измерения эффекта Холла с постоянным напряжением затвора, чтобы определить основные параметры устройства.Конфигурация измерения показана на рис. 1b. Прикладывалось постоянное напряжение смещения ( В _С) и магнитное поле, перпендикулярное графеновому каналу, в диапазоне от 7,2 до 28,8 мТл, а также ток ( I _С) и Холла. напряжения ( В _H ) были измерены. Кроме того, концентрация носителей заряда в графене и, следовательно, чувствительность устройства контролировались путем подачи напряжения на затвор ( V _G).Смещение удаленного зала напряжение ΔV H H H H , который представляет измеренный зал напряжения минус смещение напряжение на нулевом магнитном поле ( ΔV _H = V _H — V _{H , B=0} ) в зависимости от напряжения затвора на рис. 2а с константой V _C = 300 мВ. Чувствительность, связанная с напряжением ( S _v) и током ( S _i), может быть получена из этого измерения с использованием уравнений(1) и (2) ¹⁵ :

$${S}_{v}=\frac{1}{{V}_{c}}|\frac{\partial {V}_{H} }{\partial B}|$$

(1)

$${S}_{i}=\frac{1}{{I}_{c}}|\frac{\partial {V}_{H}}{\partial B}|$ $

(2)

Рисунок 2

Измерения Холла датчика. ( a ) Величина ∆V _H как функция напряжения затвора при V _{_C = 300 мВ.Вставные показывают ΔV _H как функция магнитного поля на V _G = -1.2 V. ( B}) ΔV _H и чувствительность напряжения S _В в зависимости от напряжения канала В _C . ( C, D ) Абсолютные значения текущей чувствительности S _I и S _V нанесены на _G по V _C = 300 мВ.

Рисунки 2C, D Show S _V и S _I и S _I Как функция верхних ворот напряжения при напряжении смещения V _C = 300 мВ. Чувствительность в решающей степени зависит от уровня легирования графена с небольшой асимметрией между режимами переноса дырок и электронов. Максимальные значения чувствительности S _i и S _v равны 800 В/АТ и 0.278 В/ТН соответственно для этого устройства. Далее мы наблюдаем линейную зависимость ∆V _H относительно V _C (рис. 2b), что указывает на то, что чувствительность не зависит от приложенного смещения и датчики могут работать с низким сила. Соответствующая подвижность носителей заряда ( µ ) может быть рассчитана по уравнению. (3) ⁹ :

$$\mu ={S}_{v}\frac{L}{W}$$

(3)

, где L и W — длина и ширина графенового канала в изготовленном датчике Холла.Это приводит к подвижности носителей заряда 4400 см ² /Вс в максимумах S _v, что оказалось средним значением по чипу. Подробный анализ производительности всех устройств на чипе показан на рис. S1 и S2 в дополнительной информации. Устройство с самыми высокими значениями на этом чипе показало S _v = 0,35 В/Вт, что соответствует подвижности 5600 см²/Вс.

Характеристики датчиков Холла при модуляции затвора переменного тока были измерены в другой установке, показанной на рис.3а. Здесь мы сообщаем данные, измеренные на том же устройстве, что и на рис. 2. В этой установке генератор сигналов используется для модуляции напряжения затвора, которое состоит из статического напряжения смещения плюс напряжения переменного тока. Синхронный усилитель SRS 380 используется для демодуляции считываемого сигнала ( V _H ). Частота модуляции зафиксирована на уровне 2 кГц для всех измерений, что значительно ниже расчетной полосы пропускания RC датчика Холла, равной 1,7 МГц. На рисунке 3b показана зависимость ∆V _H от размаха амплитуды модуляции затвора переменного тока.В этом измерении применялась константа В _С 300 мВ. Как и ожидалось от чувствительности, зависящей от напряжения затвора, сигнал Холла сначала увеличивается с увеличением амплитуды переменного тока и снова уменьшается после достижения максимума при ~ 1,5 В. Чтобы напрямую сравнить напряжение Холла при работе постоянного и переменного тока, были выполнены измерения продолжительностью 45 с, в то время как магнитное поле чередовалось от нуля до значений до 28,8 мТл (рис. 3в). В обоих измерениях В _С = 300 мВ.Напряжения затвора были установлены для достижения максимальной чувствительности, т.е. Эффективный сигнал Холла и, следовательно, чувствительность примерно в 2 раза выше для случая переменного тока, что подтверждает преимущество модуляции затвора переменного тока. Извлеченная чувствительность S _v составляет 0,55 В/ТН и 0,278 В/ТН для случая переменного и постоянного тока соответственно (дополнительная информация, рис.С3). Кроме того, шум при измерениях переменного тока значительно ниже по сравнению со случаем постоянного тока. Тем не менее, мы отмечаем, что это снижение шума в основном связано с считыванием показаний датчика с использованием синхронного усилителя для корпуса переменного тока, что невозможно при статической работе.

Рис. 3

Измерения Холла датчика с модуляцией напряжения затвора. ( a ) Иллюстрация настройки модуляции вентиля переменного тока. Генератор сигналов используется для модуляции напряжения затвора, а синхронный усилитель SRS 380 используется для демодуляции считываемого сигнала ( V _H).( b ) Отклик устройства по напряжению Холла на переменное магнитное поле при амплитуде модуляции затвора от пика до пика при 28,8 мТл. ( c ) Смещение напряжения Холла удалено при работе на постоянном токе (черный) и переменном токе (красный) с течением времени, в то время как магнитное поле ступенчато изменялось от 7,2 мТл до 28,8 мТл. Для обоих измерений V _{C C C} составлял 300 мВ и напряжение затвора настроен на максимальную чувствительность, то есть V _G = -1,2 V для измерения постоянного тока и V _G = 1. 5 В для случая переменного тока.

Магнитное разрешение B _мин представляет собой еще один ключевой параметр для датчиков Холла в дополнение к чувствительности, связанной с током и напряжением. Его можно рассчитать, используя спектральную плотность шума и чувствительность датчика по уравнению. (4) ¹⁵ :

$${B}_{min}=\frac{\sqrt{{P}_{v}}}{({S}_{v}\cdot {V}_{ в})}$$

(4)

Спектральная плотность мощности шума ( P _V ) напряжения Холла измеряется в окружающей среде с помощью анализатора спектра SR770 FFT, непосредственно подключенного к контактам V1 и V2 на рис.1c, в то время как постоянное напряжение смещения В _C между контактами S и D и нулевое магнитное поле B приложено ⁹ . Ноль V _G применяется во время измерения шума, поскольку гармонические вклады вентиля, модулированного переменным током, ограничивают определение минимального уровня шума. Тем не менее, вклад напряжения затвора в шум ранее изучался и подробно анализировался Мавредакисом и др. . ²⁷ и влияние шума от смещения затвора на B _min датчика Холла не будет значительным.Результаты показаны на рис. 4а, подтверждая, что основной источник шума имеет зависимость 1/f для измеренного диапазона частот до 12 кГц. Следовательно, более высокие частоты считывания приводят к более низким уровням шума. Магнитное разрешение получено из P _V (рис. 4b). На частоте 2 кГц B _мин оказывается равным 500 ${\rm{nT}}/\sqrt{{\rm{Hz}}}$. Наименьшее значение, измеренное на чипе, составило 290 ${\rm{nT}}/\sqrt{{\rm{Hz}}}$. Сравнение наших результатов с литературными значениями для современных сенсорных элементов Холла, изготовленных из кремния, графена и других полупроводников на основе III/V на жестких и гибких подложках, показано в таблице 1.Из таблицы ясно видно, что наши датчики Холла на основе CVD-графена на гибких подложках значительно превосходят все другие датчики Холла на гибких подложках и являются весьма конкурентоспособными по сравнению со всеми существующими технологиями на жестких подложках. Измеренное минимальное магнитное разрешение наших датчиков Холла также превосходит современные элементы Холла на основе Si и близко к самым лучшим значениям, достигнутым датчиками Холла на основе AlInSb ^4,6 и эксфолиированного графена ⁹.Следует отметить, что самые высокие значения ^9,22, показанные в Таблице 1, были достигнуты с помощью немасштабируемого микромеханического эксфолиированного графена и hBN и/или в условиях вакуума.

Рис. 4

Измерения шума и B _мин. ( a ) Спектральная плотность мощности шума ( P _V ) как функция частоты. Пунктирная линия показывает поведение шума 1/f. ( b ) Полученное магнитное разрешение B _мин датчика Холла как функция частоты.

Таблица 1 Сравнение показателей различных высокоэффективных элементов Холла, работающих при комнатной температуре. («Гр» означает графен).

Наконец, была исследована стабильность устройств для гибких приложений. Были проведены испытания на изгиб, когда устройство подвергалось различным деформациям. На рисунке 5а показана фотография гибкого чипа после того, как он был механически отделен от кремниевой несущей подложки. Для электрических измерений подложка из PI была изогнута с различными радиусами изгиба 25.4 мм, 12,7 мм и 6,4 мм соответственно (вставка на рис. 5b). Изгиб был выполнен один раз для каждого радиуса с датчиком на внешней стороне кривизны изгиба (деформация растяжения). После этого были проведены измерения Холла в плоском состоянии в режиме постоянного напряжения. Помимо измерений с разными радиусами изгиба датчики подвергались до 1000 циклов изгиба с радиусом изгиба 6,4 мм (рис. 5б). До 1000 циклов изгиба существенного ухудшения характеристик устройства не наблюдается.Эти результаты расширяют область применения датчиков Холла до гибкой электроники, , например, ., носимых датчиков для персональных фитнес-систем или систем здравоохранения.

Рисунок 5

Испытания на изгиб гибкого датчика Холла. ( a ) Оптическая фотография гибкого чипа после его отделения от кремниевой подложки. ( b ) Измерение чувствительности датчика Холла в зависимости от цикла изгиба. Подложка из ПИ изгибалась под радиусом изгиба 6,4 мм до 1000 раз.На вставке показаны измеренные S _v до и после испытаний на изгиб с различными радиусами изгиба 25,4 мм, 12,7 мм и 6,4 мм. Измерения проводились в плоском состоянии до и после изгиба при постоянном напряжении В _C при 300 мВ и В _G при −1,2 В.

Датчики Холла | Коллморген

Датчики Холла (также называемые датчиками Холла, согласно Эдвину Холлу) используют эффект Холла для измерения магнитных полей, электрических токов или положений.

Если через датчик Холла протекает ток, а датчик помещен в магнитное поле вертикально к направлению тока, датчик выдает напряжение, пропорциональное произведению силы магнитного поля и силы тока. Если известно значение тока, можно измерить силу магнитного поля. Если магнитное поле создается электрическим током в проводнике или катушке, вы можете провести беспотенциальное измерение электрического тока в катушке.

Датчик Холла также выдает сигнал, если магнитное поле постоянно.Это решающее преимущество по сравнению с комбинацией магнита и катушки.

Приложения

Измерение магнитного поля (плотность магнитного потока)
Беспотенциальное измерение тока (датчик тока)
сенсорные и бесконтактные выключатели
измерение толщины слоя

В автомобильной промышленности датчики Холла используются в замке ремня безопасности, в системе закрытия дверей, при оценке состояния педалей, при управлении коробкой передач и при измерении времени зажигания.Основным преимуществом является нечувствительность к немагнитной грязи и воде.

Вы можете найти их в «настоящих» лазерных принтерах — в интегральных схемах — для синхронизации положения зеркала, в дисководах, в бесколлекторных двигателях, т. е. в вентиляторах. Есть даже клавиатуры с датчиками Холла под каждой кнопкой.

Датчики Холла

с аналоговыми сигнальными выходами используются для измерения слабых магнитных полей (магнитное поле Земли), например, с компасом в навигационных системах.

Применяются в качестве датчиков тока в зазоре железного сердечника катушки.Такие датчики тока предлагаются в виде законченного компонента, очень быстродействующие, их также можно использовать для измерения постоянного тока. Они обеспечивают потенциальное разделение силовых цепей и цепей управления.

В качестве позиционного выключателя или бесконтактной клавиатуры они работают в сочетании с постоянными магнитами и имеют встроенный пороговый выключатель.

Дизайн

Датчики Холла

изготавливаются из тонких полупроводниковых дисков, так как в этих дисках количество электронов мало и поэтому скорость электронов высока для достижения высокого напряжения Холла.Типовые конструкции

Прямоугольник
Бабочка
Крест

Обычно датчики Холла интегрируются в цепь усиления сигнала или цепь температурной компенсации.

Размеры

Чувствительность указывается в милливольтах на Гаус (мВ/Гс), где
1 Тесла = 10000 Гаусс (1 Г = 10-4 Тл).

Направление вращения, соединение

Вращение по часовой стрелке (cw)

Сигнал	основной цвет	Другое Описание
h2	(зеленый)	Сигнал a-b, фаза U
h3	(желтый)	Сигнал b-c, фаза V
h4	(бр)	Сигнал с-а, фаза W

При подаче питания 5 В через X1 (S400:X2) обратите внимание на соединения линии Sense (контакты 2–10 и контакты 4–12).

	С300	С400	С601-С620	С640/С670	С700	АКД
Соединитель для зала	Х1	Х2	X1 -> Ключ	Х1	Х1

Помощь по настройке см.

Датчики Холла Si72xx компании Silicon Labs

Датчики Холла Si72xx компании Silicon Labs

Датчики Холла и как в них не запутаться

Интегральные датчики Холла — статья Георгия Волович. Интегральные датчики магнитного поля. Принцип действия датчика Холла, схемы, формулы, иллюстрации.

Принцип действия датчика Холла

Однополярный, Угловой, Многополюсный, Биполярный, С триггером, Аксессуары

Вид датчика

Внешние размеры

Входное напряжение

Выход напряжения

Выходной ток

Длина провода

Класс защиты

Кол-во выводов

Коммутируемый ток

Конструкция вилки

Конфигурация выхода

Корпус

Максимальное напряжение

Максимальный ток

Материал корпуса

Монтаж

Напряжение питания

Подключение

Порог срабатывания

Принцип действия

Рабочая температура

Рабочее напряжение

Рабочий ток

Рабочий ток макс.

Размеры

Разъем

Сопутствующие товары

Температурная погрешность

Тип аксессуаров для датчиков

Тип выхода

Тип датчика

Ток входа

Точность измерений

Характерные особенности

Чувствительность входа

Электрический монтаж

Производитель

Датчики Холла — MirMarine

Литература

14. Датчики Холла и магнитосопротивления

Рекомендуемые файлы

Что такое датчик Холла и как он работает?

Ⅰ Введение

Каталог

Ⅱ Что такое эффект Холла

Ⅲ Что такое датчик Холла

Ⅳ Как работает датчик на эффекте Холла

Ⅴ Типы датчиков Холла

5.1 Пороговый

5.2 Линейный

Ⅵ Датчик Холла Использование

6.1 Лобовое обнаружение

6.2 Обнаружение бокового движения

Ⅶ Применение датчика Холла

7.1 Датчик Холла для вращающихся устройств

7.2 Датчик Холла в приложениях для измерения приближения

7.3 Бесконтактный датчик Холла Применение в робототехнике

Ⅷ Как проверить датчики Холла

Ⅸ Часто задаваемые вопросы

Альтернативные модели

— датчики от Allied Electronics & Automation

Что такое ИС на эффекте Холла?

Что такое эффект Холла IC

Принцип работы ИС на эффекте Холла

Конфигурация интегральной схемы на эффекте Холла

Типы ИС на эффекте Холла

Типы ИС на эффекте Холла

Методы обнаружения эффекта Холла IC

Обнаружение униполярности

Всеполярное обнаружение

Биполярное обнаружение

ZCL

Как выбрать подходящую интегральную схему на эффекте Холла

Магнитные датчики и магнитные переключатели Alps Alpine