Linjär Hall-Effect Sensor - Arbets- och applikationskrets

Linjära Hall-effekt-IC: er är magnetiska sensorenheter som är utformade för att svara på magnetfält för att producera en proportionell mängd elektrisk uteffekt.

Det blir därmed användbart för att mäta styrkan hos magnetfält och i applikationer som kräver en utgång kopplad genom magnetiska utlösare.

De moderna IC-kretsarna för halleffekter är utformade med immunitet mot de flesta mekaniska stressförhållanden som vibrationer, ryck, stötar och även mot fukt och andra atmosfäriska föroreningar.

Dessa enheter är också immuna mot omgivningstemperaturvariationer som annars skulle kunna göra dessa komponenter sårbara för värme vilket ger felaktiga resultat.

Vanligtvis kan moderna linjära Hall Effect IC-apparater fungera optimalt över ett temperaturintervall på -40 till +150 grader Celsius.

Grundläggande Pinout Diagram

Ratiometrisk specificerad funktion

Många vanliga linjära Hall-effekt-IC: er som A3515 / 16-serier från Allegro eller DRV5055 från ti.com är 'ratiometriska' av naturen, där enhetens vilande utspänning och känslighet varierar beroende på matningsspänning och omgivningstemperatur.

Den vilande spänningen kan vanligtvis vara hälften av matningsspänningen. Som ett exempel om vi anser att matningsspänningen till enheten är 5V, i frånvaro av ett magnetfält skulle dess vilande utgång normalt vara 2,5V och variera med en hastighet av 5mV per Gauss.

Om matningsspänningen skulle öka till 5,5 V skulle den vilande spänningen också motsvara 2,75 V, med känsligheten som når 5,5 mV / gauss.

Vad är dynamisk förskjutning

Linjära IC-kretsar med Hall-effekt som A3515 / 16 BiCMOS innehåller ett proprietärt dynamiskt offset-annulleringssystem med hjälp av en inbyggd högfrekvenspuls så att den återstående offset-spänningen i Hall-materialet styrs på lämpligt sätt.

Den återstående förskjutningen kan uppstå normalt på grund av överformning av enheten, temperaturavvikelser eller på grund av andra relevanta stressiga situationer.

Ovanstående funktion gör dessa linjära enheter med en signifikant stabil vilande utspänning, väl immun mot alla typer av externa negativa effekter på enheten.

Använda en linjär Hall-effekt IC

Hall-effekt IC kan anslutas med hjälp av givna anslutningar, där matningsstiften måste gå till respektive DC-spänningsanslutningar (reglerade). Utgångarna kan anslutas till en lämpligt kalibrerad voltmeter med en känslighet som matchar Hall-utgången räckvidd.

Anslutning av en 0.1uF bypasskondensator direkt över IC: s matningsstifter rekommenderas för att skydda enheten från externt inducerad elbrus eller avvikande frekvenser.

Efter att ha startat kan enheten kräva några minuters stabiliseringsperiod under vilken den inte får drivas med magnetfält.

När enheten väl har temperaturstabiliserats internt kan den påverkas av ett externt magnetfält.

Voltmätaren bör omedelbart registrera en avböjning som motsvarar magnetfältets styrka.

Identifiera flödestäthet

För identifiering av magnetfältets flödestäthet kan anordningens utspänning plottas och placeras över Y-axeln för en kalibreringskurva, skärningspunkten mellan utgångsnivån och kalibreringskurvan skulle bekräfta motsvarande flödestäthet på X-axeln kurva.

Användningsområden för linjära halleffekter

1. Linjära Hall-effect-enheter kan ha olika applikationsområden, några av dem presenteras nedan:
2. Kontaktfri strömavkänningsmätare för avkänning av ström som passerar externt genom en ledare.
3. Effektavkänningsmätare, identisk med ovanstående (wattimmars mätning) Nuvarande trippunktsdetektering, där en extern krets är integrerad med ett strömavkänningssteg för övervakning och utlösning av en specificerad överströmsgräns.
4. Töjningsmätare, där töjningsfaktorn är magnetiskt kopplad till Hall-sensorn för att ge de avsedda utgångarna.
5. Förspända (magnetiskt) avkänningsapplikationer Järnmetalldetektorer, där Hall-effektanordningen är konfigurerad för att detektera järnmaterialet genom detektering av relativ magnetisk induktionsstyrka Närhetsavkänning, samma som ovanstående applikation, avkänns närheten genom att approximera den relativa magnetiska styrkan över Hall enhet.
6. Joy-stick med mellanliggande avkänning Vätskenivåavkänning, en annan relevant avkänningsapplikation av Hall-enheten. Andra liknande applikationer som involverar magnetfältstyrka som huvudmedium tillsammans med Hall-effektanordningen är: Temperatur / tryck / vakuumavkänning (med bälgmontering) Gasreglage eller luftventilpositionsavkänning Beröringsfria potentiometrar.

Kretsschema med Hall-effektsensor

Halleffektsensorn som förklaras ovan kan snabbt konfigureras genom några externa delar för att omvandla magnetfält till elektriska växlingspulser för att styra en belastning. Det enkla kretsschemat kan ses nedan:

I den här konfigurationen kommer hall-effektsensorn att konvertera ett magnetfält inom en specificerad närhet och omvandla det till en linjär analog signal över sin 'ut-stift'.

Denna analoga signal kan enkelt användas för att driva en last eller för matning av önskad kopplingskrets.

Hur man ökar känsligheten

Känsligheten hos ovanstående grundläggande halleffektkrets kunde ökas genom att lägga till en ytterligare PNP-transistor med befintlig NPN, som visas nedan:

.