Датчик Холла | это… Что такое Датчик Холла?

ТолкованиеПеревод

Датчик Холла

Эффект Холла
1. Электроны
2. Зонд
3. Магниты
4. Магнитное поле
5. Источник тока

Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также Холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Э. Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.

Содержание 1 Свойства 2 Аномальный эффект Холла 3 Квантовый эффект Холла 4 Магнитосопротивление 5 Применение 6 См. также 7 Ссылки

Свойства

В простейшем рассмотрении эффект Холла выглядит следующим образом. Пусть через металлический брус в слабом магнитном поле B течет электрический ток под действием напряженности

E. Магнитное поле будет отклонять носители заряда (для определенности электроны) от их движения вдоль или против электрического поля к одной из граней бруса. При этом критерием малости будет служить условие, что при этом электрон не начнет двигаться по спирали.

Таким образом, сила Лоренца приведет к накоплению отрицательного заряда возле одной грани бруска и положительного возле противоположной. Накопление заряда будет продолжаться до тех пор, пока возникшее электрическое поле зарядов E₁ не скомпенсирует магнитную составляющую силы Лоренца: Скорость электронов v можно выразить через плотность тока: , где n — концентрация носителей заряда. Тогда .

Коэффициент пропорциональности между E₁ и jB называется коэффициентом (константой) Холла. В таком приближении знак постоянной Холла зависит от знака носителей заряда, что позволяет определять их тип для большого числа металлов. Для некоторых металлов (в сильных полях), таких как алюминий, цинк, железо, кобальт, наблюдается положительный знак

R_H, что объясняется в полуклассической и квантовой теориях твердого тела.

Аномальный эффект Холла

Случай появления напряжения (электрического поля) в образце перпендикулярного направлению пропускаемого через образец тока, наблюдающегося в отсутствие приложенного постоянного магнитного поля, то есть явление полностью аналогичное эффекту Холла, но наблюдающееся без внешнего постоянного магнитного поля — называется Аномальный эффект Холла.

Необходимым условием для наблюдения аномального эффекта Холла является нарушение инвариантности по отношению к обращению времени в системе. Например, аномальный эффект Холла может наблюдаться в образцах с намагниченностью.

Датчики на основе эффекта Холла получили очень большое распространение в вентильных двигателях (сервомоторах). Они закрепляются непосредственно на статоре двигателя и выступают в роли ДПР (датчика положения ротора). ДПР реализует обратную связь по положению ротора, выполняет ту же функцию, что и коллектор в ДПТ.

Квантовый эффект Холла

В сильных магнитных полях в плоском проводнике (то есть в квази-двумерном электронном газе) в системе начинают сказываться квантовые эффекты, что приводит к квантовому эффекту Холла: квантованию холловского сопротивления. В ещё более сильных магнитных полях проявляется дробный квантовый эффект Холла, который связан с кардинальной перестройкой внутренней структуры двумерной электронной жидкости.

Магнитосопротивление

Холл проводил опыты в надежде обнаружить возрастание сопротивления проводника в магнитном поле, но в слабых полях не зарегистрировал его. Также оно не следует из теории металлов Друде, расчеты по которой приводились выше. Однако при более строгих расчетах и в сильных полях магнитосопротивление проявляется достаточно хорошо.

Применение

Датчик Холла, используемый для измерения силы тока в проводнике.

Эффект Холла, в некоторых случаях, позволяет определить тип носителей заряда (электронный или дырочный) в металле или полупроводнике, что делает его незаменимым методом исследования свойств полупроводников.

На основе эффекта Холла работают датчики Холла: приборы, измеряющие напряжённость магнитного поля.

См. также

• Гальваномагнитные эффекты
• Термогальваномагнитные эффекты
• Эффект Нернста-Эттингсгаузена
• Эффект Риги-Ледюка
• Эффект Эттингсгаузена

Ссылки

• Эффект Холла — описание на Effects. ru.
• Абрикосов А.А. Основы теории металлов. М., «Наука», главная редакция физико-математической литературы. — 1987.
• Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела.

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

• Датура
• Датчик перемещения

Полезное

Зачем нужен датчик Холла в смартфоне

В 2021 году даже самые простые кнопочные телефоны оборудованы множеством умных датчиков и даже процессорами, что делает их на порядок «умнее» своих далеких родственников. Что уж говорить о смартфонах: датчик приближения, освещения, гироскоп и акселерометр — лишь малая часть умной начинки вашего телефона. Из всех этих умных сенсоров особенно выделяется датчик Холла, про который известно не так уж много. Что это за датчик? Как он работает?

Зачем нужен датчик Холла в смартфоне?

Содержание

• 1 Что такое датчик Холла
• 2 Зачем нужен датчик Холла в смартфоне
• 3 Как работает магнитный чехол
• 4 Как проверить датчик Холла в смартфоне

Что такое датчик Холла

Датчик Холла — это умный сенсор, фиксирующий магнитное поле и его напряженность. В быту он достаточно громоздкий, поэтому в смартфоне используется более упрощенный аналог этого устройства, который реагирует только на наличие магнитного поля. Прибор основан на принципе эффекта Холла, который был открыт в 1879 году. Суть заключается в том, что, если проводник, по которому течет электрический ток, находится в постоянном магнитном поле, под этим действием электроны отклоняются к одной из граней пластины. На этой части накапливается отрицательный заряд, а на противоположной — положительный. В итоге, образованная разность потенциалов на краях пластины фиксируется датчиком. В смартфоне этот датчик является микросхемой, которая представляет собой бинарный код.

Датчик Холла в разборе выглядит именно так

Производители смартфонов не используют потенциал этого датчика целиком. На это есть несколько причин: например, этому мешает нехватка свободного места в корпусе смартфона, слабые аккумуляторные батареи, которые не смогут совладать с прожорливым датчиком. Кроме того, датчик используется исключительно для трех функций и у производителей нет какого-либо интереса реализовывать новые функции с его помощью.

Зачем нужен датчик Холла в смартфоне

Датчик применяется для трех важных функций. Во-первых, для устойчивой работы GPS и позиционирования. С его помощью в картах навигации ускоряется определение вашего местоположения, что позволяет системе работать с высокой точностью и без долгих задержек при включении карт навигации. Какие карты лучше всего использовать? Читайте в нашем Яндекс.Дзен!

Датчик Холла помогает в работе GPS

Самый яркий пример повседневного использования датчика Холла — это смартфоны или планшеты с магнитными чехлами, стилусами и клавиатурами. Пожалуй, это самый важный плюс, о котором мы расскажем ниже. Работа того же Smart Cover для iPad основана как раз на этом принципе, благодаря которому чехол и считается умным (и стоит дороже).

Умные датчики: Как работает гироскоп в телефоне

Важна и третья функция: датчик Холла позволяет работать складным смартфонам и ноутбукам, у которых при закрытии гаснет экран. Раньше это активно применялось в телефонах-раскладушках и слайдерах, теперь же нашло применение в новых складных смартфонах Samsung. Умный датчик располагается на одной из частей телефона, а на другой установлен небольшой магнит, который оказывается прямо над датчиком. При закрытии телефона датчик срабатывает, позволяя выполнить какое-нибудь действие, например, закончить вызов или закрыть приложение. В ноутбуках датчик Холла полезен похожим образом — при закрытии крышки операционная система оставляет компьютер в режиме сна или в режиме ожидания.

Как работает магнитный чехол

Рынок изобилует самыми разными чехлами для смартфонов, но особым спросом всегда пользовались магнитные чехлы-книжки, которые автоматически отключают или активизируют экран смартфона, на примере Smart Case для iPad. Как это работает? Блокировка или активация дисплея происходит благодаря реакции датчика Холла в смартфоне на приближающийся магнит, запрятанный в крышке чехла. Когда вы открываете крышку чехла, то происходит снижение интенсивности излучения, поэтому экран включается.

Привычные чехлы для Samsung Galaxy работают именно с датчиком Холла

Датчик Холла очень удобно работает с флип-чехлами, у которых есть небольшой вырез для управления плеером или для ответа на звонки. Благодаря такой фиче можно пользоваться отдельными функциями, не открывая чехол, например, просматривать уведомления из нашего Telegram-чата или смотреть время. Как это работает? Возможность наличия или отсутствия высокого магнитного поля позволяет смартфону оставлять экран активным или же подсвечивать только необходимую область дисплея. Кстати, сам магнит, установленный в чехле, не вредит смартфону.

Читайте также: Зачем нужна автояркость на смартфоне и нужно ли ее включать

Как проверить датчик Холла в смартфоне

Современные смартфоны почти все комплектуются этим датчиком. Если вам интересно, поддерживает ли ваш телефон эту функцию, можно зайти на сайт производителя для поиска документации по модели или проверить в разделе «Датчики» через утилиту AIDA64.

Smart Case для iPad — отличное применение датчика Холла

При покупке смартфона поинтересуйтесь, есть ли для него в продаже умные магнитные чехлы. Если они существуют, то в вашем телефоне точно есть датчик Холла. Проверить вручную наличие датчиком можно еще одним способом: возьмите небольшой магнитик и поднесите его к экрану смартфона. Экран должен потухнуть при приближении и начать светиться, когда вы отдаляете магнит.

Оказалось, что датчик Холла — это один из вполне привычных сенсоров смартфона, который мы используем повсеместно. Иногда мы даже не задумываемся, что за такими простейшими вещами стоят огромные научные открытия.

Принцип эффекта Холла I Melexis

Принцип эффекта Холла назван в честь физика Эдвина Холла. В 1879 году он обнаружил, что, когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, помещают перпендикулярно магнитному полю, напряжение можно измерить под прямым углом к ​​пути тока. Распространенной аналогией, популярной во время открытия Холла, была аналогия электрического тока в проводе с текущей жидкостью в трубе. Теория Холла приравнивала магнитную силу к току, что приводило к скоплению на одной стороне «трубы» или провода. Теория электромагнитного поля позволила более точно интерпретировать физику, ответственную за эффект Холла.

Хорошо известно, что эффект Холла возникает в результате взаимодействия заряженных частиц, таких как электроны, в ответ на электрические и магнитные поля. Отличное подробное, но легко читаемое объяснение можно найти в книге Эда Рамсдена «Датчики на эффекте Холла: теория и приложения». А также в Википедии.

Первоначально это открытие использовалось для классификации химических образцов. Разработка полупроводниковых соединений арсенида индия в XIX в.50-е годы привели к появлению первых полезных магнитных инструментов на эффекте Холла. Датчики Холла позволяли измерять постоянные или статические магнитные поля, не требуя движения датчика. В 1960-х годах популяризация кремниевых полупроводников привела к появлению первых комбинаций элементов Холла и интегральных усилителей.

Это привело к появлению классического переключателя Холла с цифровым выходом.

Непрерывная эволюция технологии датчиков Холла привела к переходу от одноэлементных устройств к двойным ортогонально расположенным элементам. Это было сделано для минимизации смещения на клеммах напряжения Холла.

Следующим этапом стали квадратичные или четырехэлементные преобразователи. В них использовались четыре элемента, ортогонально расположенные в конфигурации моста. Все кремниевые датчики той эпохи были построены на основе полупроводниковых процессов с биполярным переходом.

Переход на КМОП-процессы позволил реализовать стабилизацию прерывателя в усилителе схемы. Это помогло уменьшить количество ошибок за счет уменьшения ошибок смещения входа на операционном усилителе. Все ошибки в стабилизированной цепи без прерывателя приводят к ошибкам порога переключения для датчиков цифрового типа или к ошибкам смещения и усиления для датчиков с линейным выходом.

Текущее поколение КМОП-датчиков Холла также включает в себя схему, которая активно переключает направление тока через элементы Холла. Эта схема устраняет ошибки смещения, характерные для полупроводниковых элементов Холла. Он также активно компенсирует ошибки смещения, вызванные температурой и деформацией. Общий эффект от активного переключения пластин и стабилизации прерывателя дает датчикам на эффекте Холла улучшенный на порядок дрейф точек переключения или ошибки усиления и смещения.

Компания Melexis использует исключительно процесс CMOS для обеспечения наилучшей производительности и минимального размера микросхемы. Текущие разработки в технологии датчиков Холла в основном связаны с интеграцией сложных схем формирования сигнала в ИС Холла.

Компания Melexis представила первую в мире программируемую линейную интегральную схему Холла. Он позволяет программировать функциональные характеристики, такие как усиление, смещение, температурный коэффициент усиления (для компенсации тепловых зависимостей различных магнитных материалов). Новейшие ИС Холла имеют встроенные ядра микроконтроллера, чтобы сделать еще более «умный» датчик с программируемыми в ПЗУ алгоритмами для сложной обработки сигналов в режиме реального времени.

Пример использования компанией Melexis эффекта Холла

• Triaxis®: уникальное сенсорное решение
• Технический доклад IMC-Hall® по измерению тока

Продукты Melexis, использующие эффект Холла

• ИС магнитных датчиков положения
• ИС датчиков тока
• ИС магнитных защелок и переключателей

Модуль аналогового датчика Холла

Сохранить 0

SunFounderSKU: TS0224D

наполнитель

---

Поделитесь этим продуктом

На основе эффекта Холла датчик Холла изменяет свое выходное напряжение в зависимости от магнитного поля. Датчики Холла можно разделить на линейные (аналоговые) датчики Холла и переключающие датчики Холла. Линейный датчик Холла состоит из элемента Холла, линейного усилителя и эмиттерного повторителя и выдает аналоговые значения. В этом модуле к линейному (аналоговому) датчику Холла добавлен компаратор, поэтому он может выводить как аналоговые, так и цифровые сигналы.
Модуль аналогового (линейного) датчика Холла, состоящий из линейного датчика Холла, резистора, конденсатора, потенциометра и LM393 на интегральной схеме.
Компаратор LM393 на модуле поддерживает вывод как цифровых, так и аналоговых сигналов одновременно.

Модуль может применяться для измерения некоторых физических величин, таких как смещение, ток и т. д. 

 

Спецификация

• Сигналы выводятся до тех пор, пока есть проводник, пересекающий магнитное поле.
• Высокая точность и хорошая линейность.
• Регулируемая чувствительность (точная регулировка).
• Рабочее напряжение: 5 В, размер печатной платы: 2,3 x 2,3 см.
• Со световым индикатором питания и индикатором выходного сигнала.

 

Список комплектов

• Аналоговый модуль датчика Холла x 1 
• 4-контактный кабель антиреверса x 1 

1.

Время обработки заказов

Все заказы обрабатываются в течение 24 часов  после их размещения. Обычно мы можем отправить заказ на следующий день. Заказы выходного дня отправляются в следующий понедельник. Вы получите электронное письмо с подтверждением доставки от нашей системы, когда информация о доставке будет загружена.

2. Бесплатная доставка ВСЕХ заказов

Как правило, мы отправляем заказы с бесплатной доставкой без требования минимальной суммы заказа. Вы можете проверить, доступен ли способ бесплатной доставки в вашу страну, в зоне доставки ниже.
Если вы не нашли свою страну в зоне доставки, напишите по телефону [email protected] , и наши сотрудники отдела продаж свяжутся с вами как можно скорее.
Для дистрибьюторов, пожалуйста, свяжитесь с нами по дистрибьютор@sunfounder.com для получения более подробной информации о доставке.

ПРИМЕЧАНИЕ: Все заказы будут отправлены с нашего склада в Китае.

3. Зона доставки

Азия

САР Гонконг, Япония, САР Макао, Малайзия, Филиппины, Россия, Сингапур, Южная Корея, Таиланд, Вьетнам и т. д.

Европа

Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Италия, Литва, Люксембург, Монако, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словакия, Словения, Испания, Швеция, Швейцария, Турция, Украина, Великобритания и др.

Океания

Австралия, Новая Зеландия

Северная Америка

Канада, Мексика, США

4. Как я могу отследить свой заказ?

ЕСТЬ АККАУНТ SUNFOUNDER?

Полегче! Войдите в свою учетную запись через интернет-магазин, проверьте статус выполнения вашего недавнего заказа. Если заказ был выполнен, нажмите на информацию о заказе, и вы можете найти информацию об отслеживании здесь.

У МЕНЯ ПОКА НЕТ УЧЕТНОЙ ЗАПИСИ

Как только ваш заказ будет упакован и отправлен, вы получите электронное письмо с подтверждением отправки. После этого вы сможете отслеживать свой заказ по ссылке для отслеживания в электронном письме. Если вы еще не получили электронное письмо, свяжитесь с нами по телефону service @sunfounder.com , наши сотрудники отдела продаж свяжутся с вами как можно скорее.

5. Способ доставки и сроки доставки

DHL (заказы на сумму более 400 долларов США)

Срок доставки: 3-7 рабочих дней
Вы можете отслеживать на http://www.dhl.com/ или https://www.17track .net/ru

UPS (заказы на сумму более 400 долларов США)

Срок доставки: 3-7 рабочих дней
Вы можете отслеживать на https://www.ups.com/track или https://www.17track.net/en

USPS

Срок доставки: 7-12 рабочих дней
Вы можете отслеживать на https://www.usps.com/ или https://www.17track.net/en

ЗАРЕГИСТРИРОВАННАЯ АВИА-ПОЧТА

Срок доставки: 12-15 рабочих дней
Вы можете отслеживать на https://www.17track.net/en

 

* Время доставки — это оценки доставки, предоставленные нашими партнерами по доставке, и применяются в пункте отправки, а не в пункте продажи. Как только ваша посылка покидает наш склад, мы не можем контролировать любые задержки после этого момента.

6. Таможенные и импортные сборы

Например, товары, которые вы покупаете на нашем сайте, нельзя просто свободно доставлять из страны в страну. Когда товары ввозятся в другую страну или на таможенную территорию, взимается сбор, называемый таможенной пошлиной. Это взимается местным таможенным органом, куда ввозятся товары.

Если таможенная пошлина подлежит уплате на вашей территории, вы будете нести ответственность за ее уплату властям, поэтому SunFounder не участвует в этом процессе. Подлежит ли уплате таможенная пошлина и в каком размере зависит от множества разных вещей. Например, во многих странах существует «порог низкой стоимости», ниже которого они не взимают таможенную пошлину.

Если вы все же должны заплатить таможенную пошлину, сумма, подлежащая уплате, обычно рассчитывается на основе стоимости товаров и типа импортируемых товаров.

А ЕСЛИ Я НЕ УПЛАЧУ ТАМОЖЕННУЮ ПОШЛИНУ?

Если по какой-либо причине Вы отказываетесь от уплаты таможенной пошлины и посылка возвращается обратно к нам.