Linear Hall-Effect Sensor - วงจรการทำงานและการใช้งาน

Linear Hall-effect ICs เป็นอุปกรณ์เซ็นเซอร์แม่เหล็กที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างเอาต์พุตไฟฟ้าตามสัดส่วน

ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับการวัดความแรงของสนามแม่เหล็กและในการใช้งานที่ต้องการเอาท์พุทที่เปลี่ยนผ่านทริกเกอร์แม่เหล็ก

ICs เอฟเฟกต์ห้องโถงที่ทันสมัยได้รับการออกแบบให้มีภูมิคุ้มกันต่อสภาวะที่กดดันทางกลไกส่วนใหญ่เช่นการสั่นสะเทือนการกระตุกแรงกระแทกและยังป้องกันความชื้นและมลพิษในชั้นบรรยากาศอื่น ๆ

อุปกรณ์เหล่านี้ยังมีภูมิคุ้มกันต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบเหล่านี้เสี่ยงต่อการเกิดความร้อนทำให้ผลลัพธ์ที่ออกมาไม่ถูกต้อง

โดยปกติแล้ว Linear Hall Effect ICs ที่ทันสมัยสามารถทำงานได้ดีที่สุดในช่วงอุณหภูมิ -40 ถึง +150 องศาเซลเซียส

แผนภาพ Pinout พื้นฐาน

Ratiometric ระบุฟังก์ชัน

ICs Hall-effect เชิงเส้นมาตรฐานหลายตัวเช่น A3515 / 16 series จาก Allegro หรือ DRV5055 จาก ti.com เป็น 'อัตราส่วน' ตามธรรมชาติซึ่งแรงดันเอาต์พุตและความไวของอุปกรณ์ที่หยุดนิ่งจะแตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิแวดล้อม

โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าที่หยุดนิ่งอาจเป็นครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นหากเราพิจารณาว่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์เป็น 5V ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กโดยปกติเอาต์พุตจะเป็น 2.5V และจะแปรผันที่อัตรา 5mV ต่อ Gauss

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น 5.5V แรงดันไฟฟ้าที่หยุดนิ่งจะสอดคล้องกับ 2.75V ด้วยโดยความไวจะสูงถึง 5.5mV / gauss

Dynamic Offset คืออะไร

Linear Hall-effect ICs เช่น A3515 / 16 BiCMOS รวมระบบการยกเลิกออฟเซ็ตแบบไดนามิกที่เป็นกรรมสิทธิ์ด้วยความช่วยเหลือของพัลส์ความถี่สูงในตัวเพื่อให้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าชดเชยที่เหลือของวัสดุ Hall ได้อย่างเหมาะสม

ค่าชดเชยส่วนที่เหลืออาจเกิดขึ้นได้ตามปกติเนื่องจากการขึ้นรูปของอุปกรณ์มากเกินไปความคลาดเคลื่อนของอุณหภูมิหรือเนื่องจากสถานการณ์เครียดอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

คุณสมบัติข้างต้นทำให้อุปกรณ์เชิงเส้นเหล่านี้มีแรงดันไฟฟ้าขาออกที่นิ่งอย่างมีนัยสำคัญและป้องกันผลกระทบเชิงลบภายนอกทุกประเภทที่มีต่ออุปกรณ์

ใช้ Linear Hall-effect IC

อาจเชื่อมต่อ IC Hall-effect ด้วยความช่วยเหลือของการเชื่อมต่อที่กำหนดโดยที่หมุดจ่ายจะต้องไปที่ขั้วแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตามลำดับ (ควบคุม) ขั้วเอาต์พุตอาจเชื่อมต่อกับโวลต์มิเตอร์ที่ปรับเทียบอย่างเหมาะสมซึ่งมีความไวตรงกับเอาต์พุต Hall พิสัย.

ขอแนะนำให้เชื่อมต่อตัวเก็บประจุบายพาส 0.1uF โดยตรงผ่านหมุดจ่าย ICs เพื่อป้องกันอุปกรณ์จากเสียงรบกวนทางไฟฟ้าที่เกิดจากภายนอกหรือความถี่ที่หลงทาง

หลังจากเปิดเครื่องอุปกรณ์อาจต้องใช้ระยะเวลาในการรักษาเสถียรภาพสองสามนาทีในระหว่างนั้นจะต้องไม่ทำงานด้วยสนามแม่เหล็ก

เมื่ออุปกรณ์ได้รับการปรับอุณหภูมิภายในให้คงที่แล้วอุปกรณ์อาจอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก

โวลต์มิเตอร์ควรลงทะเบียนการโก่งที่สอดคล้องกับความแรงของสนามแม่เหล็กทันที

การระบุความหนาแน่นของฟลักซ์

สำหรับการระบุความหนาแน่นของฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กแรงดันไฟฟ้าขาออกของอุปกรณ์อาจถูกพล็อตและอยู่เหนือแกน Y ของเส้นโค้งการสอบเทียบจุดตัดของระดับเอาท์พุทที่มีเส้นโค้งการสอบเทียบจะยืนยันความหนาแน่นของฟลักซ์ที่สอดคล้องกันบนแกน X เส้นโค้ง

พื้นที่การใช้งาน Linear Hall Effect

1. อุปกรณ์ Linear Hall-effect อาจมีพื้นที่การใช้งานที่หลากหลายโดยมีการนำเสนอด้านล่าง:
2. มิเตอร์ตรวจจับกระแสไฟฟ้าแบบไม่สัมผัสสำหรับตรวจจับกระแสภายนอกที่ผ่านตัวนำ
3. มิเตอร์ตรวจจับกำลังไฟฟ้าเหมือนกับการตรวจจับจุดเดินทางปัจจุบันด้านบน (การวัดวัตต์ - ชั่วโมง) โดยที่วงจรภายนอกจะรวมเข้ากับขั้นตอนการตรวจจับกระแสสำหรับการตรวจสอบและการสะดุดที่ระบุไว้เกินขีด จำกัด กระแส
4. เครื่องวัดความเครียดโดยที่ปัจจัยความเครียดจะอยู่คู่กับเซ็นเซอร์ Hall เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ
5. แอพพลิเคชั่นการตรวจจับแบบเอนเอียง (ทางแม่เหล็ก) เครื่องตรวจจับโลหะเหล็กซึ่งอุปกรณ์เอฟเฟกต์ Hall ได้รับการกำหนดค่าให้ตรวจจับวัสดุเหล็กผ่านการตรวจจับความแรงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กสัมพัทธ์การตรวจจับความใกล้เคียงเช่นเดียวกับแอปพลิเคชันข้างต้นความใกล้ชิดจะถูกตรวจจับโดยการประมาณความแรงแม่เหล็กสัมพัทธ์เหนือ Hall อุปกรณ์
6. จอยสติ๊กที่มีการตรวจจับตำแหน่งกลางการตรวจจับระดับของเหลวซึ่งเป็นแอปพลิเคชั่นตรวจจับที่เกี่ยวข้องอีกตัวหนึ่งของอุปกรณ์ Hall การใช้งานอื่นที่คล้ายคลึงกันซึ่งเกี่ยวข้องกับความแรงของสนามแม่เหล็กเป็นสื่อหลักพร้อมกับอุปกรณ์ Hall effect ได้แก่ การตรวจจับอุณหภูมิ / ความดัน / สูญญากาศ (พร้อมชุดสูบลม) การตรวจจับตำแหน่งปีกผีเสื้อหรือวาล์วอากาศการตรวจจับโพเทนชิโอมิเตอร์แบบไม่สัมผัส

แผนภาพวงจรโดยใช้ Hall Effect Sensor

เซ็นเซอร์ผลกระทบที่อธิบายข้างต้นสามารถกำหนดค่าได้อย่างรวดเร็วผ่านชิ้นส่วนภายนอกบางส่วนสำหรับการแปลงสนามแม่เหล็กเป็นพัลส์สลับไฟฟ้าเพื่อควบคุมโหลด แผนภาพวงจรอย่างง่ายสามารถดูได้ด้านล่าง:

ในการกำหนดค่านี้ฮอลล์เอฟเฟกต์เซนเซอร์จะแปลงสนามแม่เหล็กภายในระยะใกล้ที่กำหนดและจะแปลงเป็นสัญญาณอนาล็อกเชิงเส้นผ่านพิน 'ขาออก'

สัญญาณอนาล็อกนี้สามารถใช้ในการขับเคลื่อนโหลดหรือป้อนวงจรสวิตชิ่งที่ต้องการได้อย่างง่ายดาย

วิธีเพิ่มความไว

ความไวของวงจรเอฟเฟกต์ฮอลล์พื้นฐานข้างต้นสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มทรานซิสเตอร์ PNP เพิ่มเติมด้วย NPN ที่มีอยู่ดังแสดงด้านล่าง:

.