Apakah Perbezaan Antara Pengesan Sensing Semasa dan Sensing Posisi Semasa

Menggunakan kesan Hall untuk pengukuran semasa adalah sememangnya kuat, tetapi ia boleh menjadi alat yang lebih serba boleh apabila kedudukan penderiaan.

Merenung, dalam semua bentuknya, adalah asas kepada banyak aplikasi. Ia selalu melibatkan bahan yang berfungsi sebagai transduser, untuk menukar satu harta ke tempat lain. Dalam elektronik, elemen penginderaan akan mempunyai sifat fizikal yang berubah akibat tindakan penginderaan, seperti rintangan atau reaksi yang membolehkan pengukuran perubahan sama ada semasa atau voltan.

Kesan Dewan

Pada tahun 1879, Edwin Hall mendapati bahawa apabila konduktor atau semikonduktor dengan arus yang mengalir dalam satu arah diperkenalkan dengan tegak ke medan magnet, voltan boleh diukur pada sudut tepat ke laluan semasa. Ia terbukti bahawa keputusan Hall-effect dari interaksi zarah yang dikenakan, seperti elektron, sebagai tindak balas kepada medan elektrik dan magnet.

Kesan Hall, seperti yang digunakan untuk sensor, boleh dilihat sama ada sebagai perbezaan voltan yang boleh diukur di konduktor yang mana arus tetap mesti hadir, atau sebagai perbezaan semasa yang boleh diukur di konduktor yang mana voltan malar mesti mengalir (Rajah 1) . Perbezaan voltan adalah berkadar dengan kekuatan medan magnet. Ini bermakna kesan Hall boleh digunakan dalam dua cara yang sangat spesifik, walaupun kesannya sama dalam kedua-dua kes.

1. Dari segi sensor, kesan Hall adalah sama ada perbezaan voltan yang boleh diukur merentasi konduktor di mana arus yang tetap mesti ada, atau perbezaan semasa yang boleh diukur di konduktor yang mana voltan malar mesti mengalir.

Tahap isyarat disebabkan oleh perubahan bidang, berbanding dengan bunyi latar belakang, adalah kecil (julat μV). Oleh itu, ia memerlukan laluan isyarat yang agak canggih untuk menggunakannya.

Tanpa ingin mendedahkan penemuan Edwin Hall dalam apa cara sekalipun, kesannya adalah lanjutan daripada penggunaan gaya Lorentz, yang menggambarkan hubungan antara daya elektrik dan magnet pada muatan titik akibat variasi bidang elektromagnetik.

Dalam hal yang mudah, dalam kes kesan Hall, gaya Lorentz menggambarkan kesan medan magnet pada zarah yang dikenakan, khususnya arah yang akan dipaksa untuk mengambil ketika melewati konduktor yang terdedah ke medan magnet. Pergerakan fizikal menghasilkan lebih kurang caj di seluruh permukaan konduktor, yang menghasilkan perbezaan potensi yang dikenali sebagai voltan Hall.

Pengesan Semasa Kesan Hall-effect

Hakikat bahawa kesan Hall tergantung pada medan magnet bermakna ia boleh digunakan sebagai teknologi tanpa sentuh. Oleh itu, ia tidak mengganggu, tidak seperti cara penginderaan semasa yang paling biasa, yang terdiri daripada menggunakan penghalang nilai rendah sebagai shunt dan mengukur kejatuhan voltan di seluruhnya. Menggunakan kesan Dewan untuk pengukuran semasa adalah sememangnya kuat dalam aplikasi berkuasa tinggi, kerana ia tidak bergantung pada potensi tanah sebagai rujukan.

Dengan sensor semasa kesan konvensional Hall, ini bermakna meletakkan sensor tegak lurus ke medan magnet dan menggunakan concentrator, biasanya teras ferromagnetik yang dibentuk sama ada cincin atau persegi, diletakkan di sekitar konduktor yang membawa arus diukur (Gamb. 2) . Sensor biasanya akan diadakan di jurang udara yang kecil yang terbentuk di antara dua hujung teras ferromagnetik.

2. Berikut adalah perbandingan bagaimana konvensional Hall-effect dan penderia semasa Hall-IMC diletakkan.

Dengan sensor arus IMC-Hall, elemen penginderaan diletakkan selari dengan aliran semasa (Rajah 2, sekali lagi) . Dalam kes ini, tiada teras feromagnetik diperlukan; Walau bagaimanapun, perisai mungkin diperlukan untuk kekebalan crosstalk. Ini bermakna ia boleh digunakan untuk mengukur aliran semasa di bar bas atau trek PCB hanya dengan meletakkan sensor di atas bar atau trek. Jenis sensor ini didayakan oleh teknologi IMC-Hall menggunakan Konsentrator Bersepadu Bersepadu (IMC) yang dibangunkan oleh Melexis (lihat di bawah) .

Pada dasarnya, ia adalah medan magnet yang dijana oleh semasa yang dikesan terima kasih kepada kesan Hall, bukannya semasa itu sendiri.

Sensasi Posisi Kesan Dewan

Prinsip yang sama boleh digunakan untuk mengesan kehadiran, ketiadaan, atau jarak medan magnet. Secara berkesan, voltan Dewan yang terhasil daripada pergerakan magnet di atas sensor dapat dikesan, diperkuat, dan diproses. Ini memberi peluang untuk menggunakan kesan Hall untuk mengesan kedudukan atau orientasi objek berkenaan sensor.

Dalam aplikasi mudah ini mungkin agak kasar, seperti apabila komputer riba dibuka atau ditutup. Atau ia mungkin lebih canggih apabila ia digunakan untuk mengesan pergerakan linear atau putaran, seperti variasi kedudukan objek alih (Rajah 3) . Dalam hal ini, menggunakan kesan Hall untuk penginderaan kedudukan jauh lebih fleksibel daripada penggunaannya sebagai sensor semasa.

Konsentrator Bersepadu Bersepadu (IMC)

Salah satu kelemahan kebanyakan pencetus Hall-effect, yang berkaitan dengan cara kesannya berfungsi, adalah bahawa plat Dewan yang digunakan untuk merasakan medan terhad kepada hanya satu paksi.

Untuk menangani kelemahan itu, Melexis mengembangkan Konsentrator Bersepadu Bersepadu, atau IMC, yang menjadikan kesan Hall lebih fleksibel. IMC membolehkan sensor Hall-effect, sementara berada dalam satah, untuk mengesan medan magnet dari paksi X, Y dan Z (Rajah 4) . Oleh itu, faedah aplikasi adalah pelbagai, termasuk fleksibiliti orientasi sensor.

4. Konsentrrator Magnetik Bersepadu membolehkan sensor Hall-effect, sambil kekal dalam satah, untuk mengesan medan magnet dari paksi X, Y dan Z.

Pengesan Hall-Effect dalam Aplikasi Automotif

Dengan kemasukan teknologi IMC, banyak aplikasi dalam industri automotif boleh menggunakan kesan Dewan. Dengan beroperasi dalam tiga dimensi, sensor Hall-effect boleh digunakan untuk mengesan kedudukan pedal, putaran lajur stereng dan status tuil brek, dan kedudukan kerusi yang dikendalikan secara elektrik.

Ia juga boleh digunakan di bawah tudung untuk memantau bahagian-bahagian yang bergerak di pam dan motor, dan juga untuk mengukur arus yang dikeluarkan oleh bahagian elektrik powertrain, seperti penyongsang, sistem pemantauan bateri (BMS), atau on- pengecas papan (OBC).

Kesimpulannya

Secara asasnya, fenomena kesan Hall boleh dieksploitasi dalam beberapa cara yang berguna, termasuk penginderaan semasa dan penderiaan kedudukan. Walaupun menghadapi cabaran yang besar, seperti nisbah isyarat rendah ke bunyi atau kesan bidang yang sesat, industri elektronik telah berjaya dalam membangunkan penyelesaian penderiaan yang kukuh dan tepat berdasarkan kesan Hall.

Khususnya penambahan depan depan analog dan laluan isyarat digital yang kuat, bersama-sama dengan teknologi proprietari seperti Melexis 'IMC-Hall, bermakna kesan Dewan boleh digunakan untuk pengukuran semasa dan kedudukan penderiaan walaupun dalam persekitaran yang keras seperti automotif industri.

Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami di sales@xfullstar.com