حول مجسات القاعة: التصنيف والتطبيقات

تعتمد مستشعرات هول على تأثير هول. تأثير هول هو طريقة أساسية لدراسة خصائص المواد شبه الموصلة. يمكن لمعامل هول المقاس بتجربة تأثير هول تحديد معلمات مهمة مثل نوع الموصلية وتركيز الموجة الحاملة وتنقلية الناقل لمواد أشباه الموصلات.

تصنيف

تنقسم مستشعرات القاعة إلى مستشعرات هول الخطية ومستشعرات هول التبديلية.

1. يتكون مستشعر القاعة الخطية من عنصر القاعة، ومكبر الصوت الخطي، ومتابع الباعث، وكمية الإخراج التناظرية.

2. يتكون مستشعر Hall من نوع التبديل من منظم الجهد، وعنصر Hall، ومكبر الصوت التفاضلي، ومشغل Schmitt ومرحلة الإخراج، ويخرج الكميات الرقمية.

تسمى العناصر المصنوعة من مواد شبه موصلة بناءً على تأثير هول عناصر القاعة. إنه يتميز بمزايا كونه حساسًا للمجالات المغناطيسية، وبسيط البنية، وصغير الحجم، وواسع الاستجابة للتردد، وكبير في اختلاف جهد الخرج، وعمر خدمة طويل. ولذلك فقد تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات القياس والأتمتة والكمبيوتر وتكنولوجيا المعلومات.

Mتطبيق عين

تُستخدم مستشعرات تأثير هول على نطاق واسع كأجهزة استشعار للموضع وقياس سرعة الدوران ومفاتيح الحد وقياس التدفق. تعمل بعض الأجهزة على أساس تأثير هول، مثل أجهزة استشعار تيار تأثير هول، ومفاتيح أوراق تأثير هول، وأجهزة استشعار قوة المجال المغناطيسي لتأثير هول. بعد ذلك، يتم وصف مستشعر الموضع ومستشعر سرعة الدوران ومستشعر درجة الحرارة أو الضغط بشكل أساسي.

1. مستشعر الموضع

تُستخدم مستشعرات تأثير هول لاستشعار الحركة المنزلقة، في هذا النوع من المستشعرات ستكون هناك فجوة يتم التحكم فيها بإحكام بين عنصر القاعة والمغناطيس، وسيتغير المجال المغناطيسي المستحث مع تحرك المغناطيس ذهابًا وإيابًا عند الفجوة الثابتة. عندما يكون العنصر بالقرب من القطب الشمالي، سيكون المجال المغناطيسي سلبيا، وعندما يكون العنصر بالقرب من القطب الجنوبي، سيكون المجال المغناطيسي موجبا. تسمى هذه المستشعرات أيضًا بأجهزة استشعار القرب وتستخدم لتحديد المواقع بدقة.

2. مستشعر السرعة

في استشعار السرعة، يتم وضع مستشعر تأثير هول بشكل ثابت في مواجهة المغناطيس الدوار. يقوم هذا المغناطيس الدوار بتوليد المجال المغناطيسي المطلوب لتشغيل المستشعر أو عنصر القاعة. يمكن أن يختلف ترتيب المغناطيسات الدوارة، اعتمادًا على مدى ملاءمة التطبيق. تتم بعض هذه الترتيبات عن طريق تركيب مغناطيس واحد على العمود أو المحور أو باستخدام مغناطيس حلقي. يصدر مستشعر Hall نبضة خرج في كل مرة يواجه فيها المغناطيس. بالإضافة إلى ذلك، يتم التحكم في هذه النبضات بواسطة المعالج لتحديد وعرض السرعة في عدد الدورات في الدقيقة. يمكن أن تكون هذه المستشعرات عبارة عن مستشعرات إخراج تناظرية رقمية أو خطية.

3. مستشعر درجة الحرارة أو الضغط

يمكن أيضًا استخدام مستشعرات تأثير هول كأجهزة استشعار للضغط ودرجة الحرارة، ويتم دمج هذه المستشعرات مع غشاء ينحرف عن الضغط مع مغناطيس مناسب، ويقوم التجميع المغناطيسي للمنفاخ بتشغيل عنصر تأثير هول ذهابًا وإيابًا.

وفي حالة قياس الضغط فإن المنفاخ يكون عرضة للتمدد والانكماش. تؤدي التغييرات في المنفاخ إلى اقتراب المجموعة المغناطيسية من عنصر تأثير Hall. ولذلك، فإن الجهد الناتج الناتج يتناسب مع الضغط المطبق.

في حالة قياسات درجة الحرارة، يتم إغلاق مجموعة المنفاخ بغاز ذي خصائص التمدد الحراري المعروفة. عندما يتم تسخين الغرفة، يتوسع الغاز الموجود داخل المنفاخ، مما يتسبب في توليد المستشعر لجهد يتناسب مع درجة الحرارة.