Ar kada susimąstėte, kodėl nešiojamojo kompiuterio ekranas išsijungia uždarius dangtelį? Arba kodėl išmaniojo telefono ekranas sukasi jį apvertus? Arba kaip elektromobilio variklis gali taip tiksliai valdyti savo greitį? Visi šie reiškiniai priklauso nuo nežinomo didvyrio darbo.-Holo jutiklis.

„Slkor Hol“ jutikliai

Norėdami suprasti, kaip tai veikia, turime grįžti prie fizikos atradimo, padaryto daugiau nei prieš šimtmetį.

1. Kilmė: Holo efektas-Klasikinis fizikinis reiškinys

1879 m. jaunas fizikas Edvinas Hallas eksperimento metu padarė įdomų atradimą. Jis nustatė, kad kai elektros srovė praeina per ploną laidininką (arba puslaidininkį) ir prie jos statmenai veikiamas magnetinis laukas, nutinka kažkas netikėto.

Leisti"naudokite ryškią analogiją, kad suprastumėte:

1. Įsivaizduokite greitkelį (laidininką): elektronai yra kaip automobiliai, važiuojantys pastoviu greičiu, teka viena kryptimi ir sukuria elektros srovę.

2. Pritaikykite magnetinį lauką: dabar iš greitkelio pusės pučia stiprus šoninis vėjas (magnetinis laukas). Šis vėjas stumia visus važiuojančius automobilius (elektronus).

3. Sukuriamas įtampos skirtumas: Dėl vėjo stūmos automobiliai (elektronai) pasislenka į vieną greitkelio pusę. Dėl to vienoje pusėje susirenka daugiau automobilių, o kita pusė išretėja.

4. Tai yra Holo įtampa: kaupiantis krūviams, tarp dviejų greitkelio pusių susidaro įtampa, kuri vadinama Holo įtampa.

Svarbiausia išvada: Holo efektas rodo, kad kai magnetinis laukas ir elektros srovė sąveikauja, laidininke susidaro įtampa, proporcinga magnetinio lauko stiprumui. Kuo stipresnis magnetinis laukas, tuo didesnė Holo įtampa.

2. Nuo fenomeno iki įrenginio: šiuolaikinių Holo jutiklių komponentai

Dabar, kai suprantame principą, inžinieriai pradėjo dirbti ties šio reiškinio miniatiūrizavimu. Jie panaudojo pažangias puslaidininkių technologijas (pvz., silicį ir galio arsenidą), kad integruotų „Hall“ plokštę, signalo stiprintuvus ir apdorojimo grandines į mažytį lustą, mažesnį už ryžio grūdelį.

Čia"bendras procesas:

1. Jutimas: Holo elementas (mažas puslaidininkis) yra veikiamas išorinio magnetinio lauko. Kai magnetinis laukas praeina pro jį, susidaro labai silpna Holo įtampa (paprastai mikrovoltų diapazone).

2. Stiprinimas: šis neapdorotas signalas yra per silpnas, kad būtų galima naudoti tiesiogiai, todėl luste įmontuotas stiprintuvas jį sustiprina iki tinkamo naudoti lygio.

3. Apdorojimas: Priklausomai nuo konstrukcijos, apdorojimas skirstomas į du pagrindinius tipus, atitinkančius du labiausiai paplitusius Holo jutiklių tipus:

Skaitmeniniai Holo jutikliai (perjungiami / fiksuoti):

Veikimas: Luste yra Schmitto trigeris (iš esmės triukšmui atspari komparatoriaus grandinė). Jis lygina sustiprintą įtampą su iš anksto nustatyta „slenkstine“ verte.

Rezultatas: Kai magnetinio lauko stiprumas viršija „įjungimo“ slenkstį, jutiklis"išėjimas iš karto persijungia iš aukštos į žemą (arba atvirkščiai), tarsi perjungiant jungiklį. Kai magnetinis laukas susilpnėja žemiau „išjungimo“ slenksčio, išėjimas grįžta į pradinę būseną.

Taikymo sritys: bekontakčiai jungikliai-Pavyzdžiui, nešiojamųjų kompiuterių dangčių aptikimas, automobilių durelių apšvietimas, elektrinio dantų šepetėlio aktyvavimas.

Analoginiai Holo jutikliai (linijiniai):

Veikimas: Išėjimo įtampa yra tiesiogiai proporcinga magnetinio lauko stiprumui. Kuo stipresnis magnetinis laukas, tuo didesnė išėjimo įtampa; kuo silpnesnis laukas, tuo mažesnė išėjimo įtampa.

Rezultatas: Šie jutikliai siunčia nuolatinius signalus, todėl gali aptikti ne tik magnetinio lauko buvimą, bet ir jo stiprumą bei poliškumą (šiaurę arba pietus).

Taikymo sritys: bekontakčiai atstumo, kampo ir srovės matavimai-Pavyzdžiui, droselio padėties jutikliai automobiliuose, jungčių kampo matavimas robotikoje ir srovės aptikimas grandinėse (matuojant magnetinį lauką aplink gyvą laidą, netiesiogiai apskaičiuojama srovė-labai saugus).

3. Visuotinės taikymo sritys: kodėl mes mėgstame Holo jutiklius?

„Hall“ jutiklių patrauklumas slypi jų bekontakčiame veikime, ilgaamžiškume, dideliame patikimume ir aukšto dažnio atsake.

Bekontaktis: nėra fizinio kontakto, todėl nėra mechaninio susidėvėjimo, kibirkščių ir itin ilgas tarnavimo laikas-idealiai tinka atšiaurioms aplinkoms (dulkėms, alyvai, vibracijai).

Didelis greitis: Jie reaguoja neįtikėtinai greitai, todėl puikiai tinka aptikti dideliu greičiu besisukančius objektus, pavyzdžiui, matuoti variklio greitį.

Didelis tikslumas: linijiniai Holo jutikliai užtikrina labai tikslius matavimus.

Todėl juos galite rasti įvairiose vietose:

Buitinė elektronika: automatinis ekrano pasukimas telefonuose ir planšetiniuose kompiuteriuose; dangtelio aptikimas „Bluetooth“ ausinių dėkluose.

Pramonė ir automobiliai: variklio greičio valdymas; stūmoklio padėties aptikimas cilindruose; komutavimas bešepetėliniuose varikliuose; srovės stebėjimas akumuliatorių valdymo sistemose.

Buitinė technika: skalbimo mašinų būgno greičio matavimas; vandens srauto matavimas vandens valytuvuose.

Išvada

Nuo grynosios fizikos atradimo 1879 m. iki išmaniųjų „jutiklių“, įmontuotų milijarduose įrenginių šiandien, „Hall“ jutikliai puikiai demonstruoja, kaip pagrindinis mokslas gali paskatinti technologines revoliucijas. Jie veikia kaip tiltas, nematomus, neapčiuopiamus magnetinius laukus paversdamas tiksliais elektriniais signalais, kuriuos elektroninės sistemos gali suprasti ir naudoti. Kitą kartą, kai pasukus riešą nušvis telefono ekranas, galėsite šypsotis žinodami, kad dr. Hallo ir daugybės inžinierių genialumas tyliai dirba užkulisiuose, kad jums tarnautų.