Навіть школярі знають, що існує величезна кількість різних датчиків, якими ми користуємося щодня. Наприклад, той же термометр, який є датчиком вимірювання температури. Але є в техніці досить своєрідні датчики, які названі на честь людей, які придумали їх. Наприклад, датчик Холла - принцип роботи його будемо розглядати в цій статті. Але перед тим як перейти до розбору даного приладу, необхідно ознайомитися трохи з історією його появи. Отже, все почалося дуже давно в Америці, де відомий фізик Едвін Холл експериментував з електрикою. Що він зробив?
Він взяв золоту пластинку і став через неї пропускати постійний струм. До речі, схема цього експерименту позначена на малюнку нижче. Так ось ток пропускався через межі, позначені буквами «В» і «D». Після чого він встановив пластинку в магніт, який розташовувався до неї перпендикулярно. І найцікавіше виявилося тим, що між гранями «А» і «С» з'явився електричний потенціал, тобто, напруга. З тих пір такий ефект стали називати на честь американського фізика. А ось і обіцяний нами малюнок.
Сам Едвін Холл на цьому і зупинився, а ось інші фізики стали експериментувати з цією фізичною ефектом. Його в основному стали використовувати в радіотехніці, виготовляючи деталі, в яких ефект Холла був основним. Ніхто не став заморочуватися з назвою цих деталей, їх стали називати за назвою ефекту, тобто, датчиками Холла. Отже, що таке датчик Холла?
Як працює датчик Холла По суті, цей прилад виготовлений по типу щілинний конструкції. З одного боку щілини розташовується магніт, з іншого напівпровідник, через який пропускається струм. Так ось на рухомі електрони діє магнітне поле, яке змінює їх вектор руху.
Але в самому датчику між напівпровідником і магнітом встановлена металева пластина. Весь фокус полягає в тому, що якщо пластину прибрати, то на напівпровідниковому елементі з'являється різниця потенціалів. Якщо металеву пластину встановити заново, то напруга почне виникати саме на ній. По суті, це і є принцип роботи датчика Холла.
Але тут виникає питання, яка напруга може виникнути в такій конструкції, наскільки воно велике? Все буде залежати від декількох показників, які є частинами фот цієї формули: Uh = (Rh * H * I * sinw) / d Тут зрозуміло, що: • Uh - це саме напруга; • Rh - це так званий коефіцієнт Холла; • Н - це напруга, створюване магнітним полем; • I - це величина струму, що проходить по напівпровідниковій пластині; • w - це кут між магнітним полем і провідником, в даному випадку він становить 90º, а sin90º = 1; • d - це товщина пластини.
У цій формулі є один показник, який може привести в складне становище, це коефіцієнт Холла. Треба сказати, що дана величина визначається за таблицями, які є у вільному доступі в інтернеті. У кожного металу або сплаву різних значень цього коефіцієнта. Для прикладу запропонуємо ознайомитися з деякими з них. • золото - (-0,715 м³ / К); • залізо - +5,5; • алюміній - (-0,22).
Параметри ефекту Холла відомі, на їх основі і були виготовлені датчики, за допомогою яких можна вимірювати силу струму в провідному елементі. До речі, на цьому принципі виготовляються кліщі, за допомогою яких вимірюється сила струму в провідниках без дотику інструменту з проводами. Те ж саме можна сказати і про прилади, за допомогою яких вимірюється магнітне поле. Всі ці прилади відносяться до категорії лінійних, тому що напруга, що виникає в провідникової пластині прямопропорційно параметрам, які вимірюються.
У сучасній цифровій техніці датчики також використовуються. Їх доповнюють різними логічними елементами. Датчики такого типу діляться на три групи: • Уніполярні - це коли прилад реагує тільки на один полюс, а на інший не реагує. • Біполярні - реагує на два полюси тільки по-різному. Якщо піднести до датчика один полюс, він починає працювати і продовжує це робити, якщо полюс відвести від нього. А ось на другий полюс він реагує абсолютно по-іншому, прилад буде відключатися.
• Омніполярні - реагує на обидва полюси, тобто, і включаються, і відключаються.
Висновок по темі Отже, ми розглянули датчик струму на ефекті Холла, як він працює, і які вони бувають. Але у багатьох, напевно, виникає питання, чому ж такі хороші ці прилади? По-перше, у них немає електромеханічних контактів, які з часом зношуються і потребують заміни. По-друге, це теоретично нескінченна кількість включень і виключень. Звичайно, якщо враховувати подачу стабільного напруги на провідник, а також притримувати якусь силу струму.
