Зөөврийн компьютерийнхээ тагийг хаахад яагаад дэлгэц унтардаг талаар та бодож байсан уу? Эсвэл ухаалаг гар утасныхаа дэлгэцийг эргүүлэхэд яагаад эргэдэг вэ? Эсвэл цахилгаан машины мотор хэрхэн хурдаа ийм нарийн хянах боломжтой вэ? Эдгээр үзэгдлүүд бүгд үл мэдэгдэх баатрын ажилд тулгуурладаг-Hall мэдрэгч.

Slkor Hall мэдрэгч

Энэ нь хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд зуун гаруй жилийн өмнө хийсэн физикийн нээлт рүү буцах хэрэгтэй.

1. The Origin: The Hall Effect-Сонгодог физикийн үзэгдэл

1879 онд Эдвин Холл хэмээх залуу физикч нэгэн туршилтын үеэр гайхалтай нээлт хийжээ. Нимгэн дамжуулагч (эсвэл хагас дамжуулагч) -аар цахилгаан гүйдэл дамжиж, гүйдэлд перпендикуляр соронзон орон үйлчлэхэд гэнэтийн зүйл тохиолдохыг олж мэдсэн.

Let"ойлгоход туслах тод зүйрлэл ашигла:

1. Хурдны замыг (кондуктор) төсөөлөөд үз дээ: Электронууд нь тогтмол хурдтай явж, нэг чиглэлд урсаж, цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг машинтай адил юм.

2. Соронзон орон үүсгэх: Одоо хурдны замын хажуугаас хүчтэй хөндлөн салхи (соронзон орон) үлээж байна. Энэ салхи нь бүх машиныг (электроныг) жолоодох үед түлхэж өгдөг.

3. Хүчдэлийн зөрүү үүсдэг: Салхины түлхэлтээр машинууд (электронууд) хурдны замын нэг тал руу шилждэг. Энэ нь нэг талдаа илүү олон машин цугларахад нөгөө тал нь сийрэг болоход хүргэдэг.

4. Энэ бол Холл хүчдэл: Хурдны цэнэгийн хуримтлал нь хурдны замын хоёр талын хооронд хүчдэл үүсгэдэг бөгөөд үүнийг Холл хүчдэл гэж нэрлэдэг.

Гол арга хэмжээ: Холл эффект нь соронзон орон ба цахилгаан гүйдэл харилцан үйлчлэх үед дамжуулагч дээр соронзон орны хүчтэй пропорциональ хүчдэл үүсдэг болохыг харуулж байна. Соронзон орон хүчтэй байх тусам Холлын хүчдэл их болно.

2. Үзэгдлээс төхөөрөмж хүртэл: Орчин үеийн танхимын мэдрэгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Одоо бид зарчмыг ойлгосон тул инженерүүд энэ үзэгдлийг жижигрүүлэхээр ажиллаж эхлэв. Тэд хагас дамжуулагчийн дэвшилтэт технологийг (цахиур, галлийн арсенид гэх мэт) ашиглан "Холл хавтан", дохионы өсгөгч болон боловсруулах хэлхээг будааны үр тарианаас ч жижиг жижиг чип дээр нэгтгэсэн.

Энд"ерөнхий үйл явц:

1. Мэдрэх: Холл элемент (жижиг хагас дамжуулагч) нь гадны соронзон орны нөлөөлөлд өртдөг. Соронзон орон түүгээр дамжин өнгөрөхөд энэ нь маш сул Hall хүчдэл үүсгэдэг (ихэвчлэн микровольт мужид).

2. Олшруулах: Энэ түүхий дохиог шууд ашиглахад хэтэрхий сул тул чипэнд суурилуулсан өсгөгч нь түүнийг ашиглах боломжтой түвшинд хүргэдэг.

3. Боловсруулалт: Загвараас хамааран боловсруулалтыг хоёр үндсэн төрөлд хуваадаг бөгөөд хамгийн түгээмэл хоёр төрлийн Hall мэдрэгчтэй харгалзах:

Дижитал танхим мэдрэгч (шилждэг/түгжээтэй):

Ажиллагаа: Чип нь Schmitt триггер (үндсэндээ дуу чимээний дархлааны харьцуулагч хэлхээ) агуулдаг. Энэ нь олшруулсан хүчдэлийг урьдчилан тогтоосон "босго"-той харьцуулдаг.

Үр дүн: Соронзон орны хүч нь "асах" босгыг давсан үед мэдрэгч"ийн гаралт нь унтраалга эргүүлэх шиг шууд өндөрөөс бага руу (эсвэл эсрэгээр) шилжинэ. Соронзон орон нь "унтраах" босгоос доош сулрах үед гаралт нь анхны төлөв рүүгээ буцдаг.

Хэрэглээ: Холбоо барихгүй унтраалга-Жишээлбэл, зөөврийн компьютер дээрх таг илрүүлэх, машины хаалганы гэрэл, цахилгаан шүдний сойз идэвхжүүлэх.

Аналог танхим мэдрэгч (шугаман):

Ажиллагаа: Гаралтын хүчдэл нь соронзон орны хүч чадалтай шууд пропорциональ байна. Соронзон орон хүчтэй байх тусам гаралтын хүчдэл өндөр байх болно; талбай сул байх тусам гаралтын хүчдэл бага байна.

Үр дүн: Эдгээр мэдрэгч нь зөвхөн соронзон орон байгаа эсэхийг төдийгүй түүний хүч чадал, туйлшралыг (хойд эсвэл өмнөд) илрүүлэх боломжийг олгодог тасралтгүй дохио өгдөг.

Хэрэглээ: Холбоо барихгүй зай, өнцөг, гүйдлийн хэмжилт-Жишээлбэл, автомашины тохируулагчийн байрлал мэдрэгч, робот техникийн үе мөчний өнцгийн хэмжилт, хэлхээн дэх гүйдэл илрүүлэх (гүйдэл дамжуулах утсыг тойрсон соронзон орныг хэмжих замаар гүйдлийг шууд бусаар тооцдог)-маш аюулгүй).

3. Хаа сайгүй хэрэглээ: Бид яагаад танхим мэдрэгчийг хайрладаг вэ?

Холл мэдрэгчүүдийн сэтгэл татам байдал нь контактгүй ажиллагаа, урт наслалт, өндөр найдвартай байдал, өндөр давтамжийн хариу үйлдэлд оршдог.

Холбоо барихгүй: Бие махбодид хүрэлцэхгүй байна гэдэг нь механик элэгдэлгүй, оч үүсгэхгүй, маш урт наслах гэсэн үг юм-хатуу ширүүн орчинд (тоос, тос, чичиргээ) тохиромжтой.

Өндөр хурд: Тэд гайхалтай хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг тул моторын хурдыг хэмжих гэх мэт өндөр хурдтай эргэдэг объектуудыг илрүүлэхэд төгс төгөлдөр болгодог.

Өндөр нарийвчлал: Linear Hall мэдрэгч нь маш нарийн хэмжилт хийдэг.

Үүний үр дүнд та тэдгээрийг янз бүрийн тохиргооноос олж болно:

Хэрэглээний электрон бараа: Утас, таблет дээрх дэлгэцийн автомат эргэлт; Bluetooth чихэвчний хайрцагны таг илрүүлэх.

Аж үйлдвэр ба автомашин: Хөдөлгүүрийн хурдны хяналт; цилиндр дэх поршений байрлалыг илрүүлэх; сойзгүй хөдөлгүүрт шилжих; батерейны удирдлагын систем дэх одоогийн хяналт.

Гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл: Угаалгын машин дахь хүрдний хурдыг хэмжих; ус цэвэршүүлэгч дэх урсгалын хэмжилт.

Дүгнэлт

1879 онд цэвэр физикийн нээлтээс эхлээд олон тэрбум төхөөрөмжид суулгасан ухаалаг "мэдрэгч" хүртэл Холл мэдрэгч нь суурь шинжлэх ухаан технологийн хувьсгалыг хэрхэн хөдөлгөж болохыг төгс харуулж байна. Тэд гүүр болж, үл үзэгдэх, биет бус соронзон орныг электрон систем ойлгож, ашиглаж болох нарийн цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Бугуйгаа эргүүлэхэд таны утасны дэлгэц дараагийн удаад гэрэлтэх үед доктор Холл болон тоо томшгүй олон инженерүүд танд үйлчлэхийн тулд тайзны ард чимээгүйхэн ажиллаж байгааг мэдээд инээмсэглэж болно.