Lineær Hall-Effect Sensor - Arbejds- og applikationskredsløb

Lineære Hall-effekt IC'er er magnetiske sensorenheder designet til at reagere på magnetfelter for at producere en forholdsmæssig mængde elektrisk output.

Det bliver således nyttigt til måling af magnetfelternes styrke og i applikationer, der kræver en udgang skiftet gennem magnetiske udløsere.

De moderne Hall-effekt-IC'er er designet med immunitet over for de fleste mekaniske belastende forhold såsom vibrationer, ryk, stød og også mod fugt og andre atmosfæriske forureninger.

Disse enheder er også immune over for omgivelsestemperaturvariationer, som ellers kan gøre disse komponenter sårbare over for varme, hvilket giver forkerte outputresultater.

Typisk kan moderne lineære Hall Effect IC'er arbejde optimalt i et temperaturinterval på -40 til +150 grader Celsius.

Grundlæggende pinout-diagram

Ratiometrisk specificeret funktion

Mange standard lineære Hall-effekt-IC'er, såsom A3515 / 16-serier fra Allegro eller DRV5055 fra ti.com, er 'ratiometriske' af natur, hvor enhedernes stille udgangsspænding og følsomhed varierer i overensstemmelse med forsyningsspænding og omgivelsestemperatur.

Den hvilende spænding kan typisk være halvdelen af ​​forsyningsspændingen. Som et eksempel, hvis vi betragter forsyningsspændingen til enheden som 5V, i fravær af et magnetfelt vil dens stille udgang normalt være 2,5V og vil variere med en hastighed på 5mV pr. Gauss.

Hvis forsyningsspændingen skulle øges til 5,5 V, ville den hvilespænding også svare til 2,75 V, hvor følsomheden nåede 5,5 mV / gauss.

Hvad er dynamisk forskydning

Lineære Hall-effect IC'er som A3515 / 16 BiCMOS indeholder et proprietært dynamisk offset-annulleringssystem ved hjælp af en indbygget højfrekvent puls, så den resterende offset-spænding af Hall-materialet styres korrekt.

Den resterende forskydning kan opstå normalt på grund af overstøbning af enheden, temperaturafvigelser eller på grund af andre relevante stressende situationer.

Ovenstående funktion gør disse lineære enheder med en signifikant stabil hvilende udgangsspænding, godt immun over for alle typer eksterne negative påvirkninger på enheden.

Brug af en lineær Hall-effekt IC

Hall-effekt IC kan tilsluttes ved hjælp af de givne forbindelser, hvor forsyningsstifterne skal gå til de respektive jævnspændingsterminaler (reguleret). Udgangsterminalerne kan forbindes til et passende kalibreret voltmeter med en følsomhed, der svarer til Hall-udgangen. rækkevidde.

Det anbefales at tilslutte en 0.1uF bypass-kondensator direkte over ICs-forsyningsstifterne for at beskytte enheden mod eksternt induceret elektrisk støj eller omstrejfende frekvenser.

Efter opstart kan enheden kræve et par minutters stabiliseringsperiode, hvor den ikke må betjenes med et magnetfelt.

Når enheden først er temperaturstabiliseret internt, kan den bringes under påvirkning af et eksternt magnetfelt.

Voltmeteret skal straks registrere en afbøjning svarende til magnetfeltets styrke.

Identifikation af fluxdensitet

For at identificere magnetfeltets fluxdensitet kan enhedens udgangsspænding afbildes og placeres over Y-aksen for en kalibreringskurve, skæringspunktet mellem outputniveauet og kalibreringskurven vil bekræfte den tilsvarende fluxdensitet på X-aksen kurve.

Lineære anvendelsesområder for Hall-effekt

1. Lineære Hall-effect-enheder kan have forskellige anvendelsesområder, nogle af dem er præsenteret nedenfor:
2. Berøringsfri målemåler til registrering af strøm, der eksternt passerer gennem en leder.
3. Effektføler, identisk med ovenstående (watt-timers måling) Aktuel trip-point-detektion, hvor et eksternt kredsløb er integreret med et strømføler-trin til overvågning og udløsning af en specificeret over strømgrænse.
4. Stregmålere, hvor belastningsfaktoren er magnetisk koblet med Hall-sensoren til at levere de tilsigtede output.
5. Forspændte (magnetisk) senseringsapplikationer Jernmetaldetektorer, hvor Hall-effektindretningen er konfigureret til at detektere det jernholdige materiale gennem detektion af relativ magnetisk induktionsstyrke Nærhedsregistrering, samme som den ovennævnte anvendelse, registreres nærhed ved tilnærmelse af den relative magnetiske styrke over hallen enhed.
6. Joy-stick med mellempositionsposition Sensing på væskeniveau, en anden relevant sensingapplikation af Hall-enheden. Andre lignende applikationer, der involverer magnetisk feltstyrke som hovedmediet sammen med Hall-effektindretningen, er: Temperatur / tryk / vakuumføling (med bælgesamling) Gasspjælds- eller luftventilpositionssensor Berøringsfri potentiometre.

Kredsløbsdiagram ved hjælp af Hall Effect Sensor

Hall-effektføleren forklaret ovenfor kan hurtigt konfigureres gennem et par eksterne dele til konvertering af magnetfelt til elektriske skifteimpulser til styring af en belastning. Det enkle kredsløbsdiagram kan ses nedenfor:

I denne konfiguration konverterer hall-effektsensoren et magnetfelt inden for en bestemt nærhed og konverterer det til et lineært analogt signal på tværs af sin 'ud' pin.

Dette analoge signal kan let bruges til at køre en belastning eller til at føde et hvilket som helst ønsket koblingskredsløb.

Sådan øges følsomheden

Følsomheden af ​​ovennævnte grundlæggende hall-effekt kredsløb kunne øges ved at tilføje en ekstra PNP transistor med den eksisterende NPN, som vist nedenfor:

.