تعتمد مستشعرات هول على تأثير هول. يُعدّ تأثير هول طريقةً أساسيةً لدراسة خصائص المواد شبه الموصلة. يُمكن لمعامل هول المُقاس من خلال تجربة تأثير هول تحديد معايير مهمة، مثل نوع الموصلية، وتركيز الناقلات، وحركيتها في المواد شبه الموصلة.
تصنيف
تنقسم أجهزة استشعار هول إلى أجهزة استشعار هول خطية وأجهزة استشعار هول تبديلية.
1. يتكون مستشعر هول الخطي من عنصر هول ومضخم خطي ومتتبع باعث، ويخرج كمية تناظرية.
2. يتكون مستشعر هول من نوع التبديل من منظم الجهد، وعنصر هول، ومضخم تفاضلي، ومشغل شميت، ومرحلة إخراج، ويخرج كميات رقمية.
تُسمى العناصر المصنوعة من مواد شبه موصلة، والمعتمدة على تأثير هول، بعناصر هول. تتميز هذه العناصر بحساسيتها للمجالات المغناطيسية، وبساطة بنيتها، وصغر حجمها، وسرعة استجابتها للتردد، وتفاوت جهد الخرج الكبير، وعمرها الافتراضي الطويل. ولذلك، تُستخدم على نطاق واسع في مجالات القياس والأتمتة والحاسوب وتكنولوجيا المعلومات.
Mتطبيق ain
تُستخدم مستشعرات تأثير هول على نطاق واسع كأجهزة استشعار للموضع، وقياس سرعة الدوران، ومفاتيح الحد، وقياس التدفق. تعمل بعض الأجهزة بناءً على تأثير هول، مثل مستشعرات التيار، ومفاتيح الأوراق، ومستشعرات شدة المجال المغناطيسي. بعد ذلك، سيتم وصف مستشعرات الموضع، وسرعة الدوران، ودرجة الحرارة أو الضغط بشكل رئيسي.
1. مستشعر الموضع
تُستخدم مستشعرات تأثير هول لاستشعار حركة الانزلاق. في هذا النوع من المستشعرات، توجد فجوة مُحكمة التحكم بين عنصر هول والمغناطيس، ويتغير المجال المغناطيسي المُستحثّ مع حركة المغناطيس ذهابًا وإيابًا عند هذه الفجوة الثابتة. عندما يكون العنصر قريبًا من القطب الشمالي، يكون المجال المغناطيسي سالبًا، وعندما يكون قريبًا من القطب الجنوبي، يكون موجبًا. تُسمى هذه المستشعرات أيضًا بمستشعرات القرب، وتُستخدم لتحديد المواقع بدقة.
2. مستشعر السرعة
في استشعار السرعة، يُثبَّت مستشعر تأثير هول في مواجهة المغناطيس الدوار. يُولِّد هذا المغناطيس الدوار المجال المغناطيسي اللازم لتشغيل المستشعر أو عنصر هول. يختلف ترتيب المغناطيسات الدوارة حسب سهولة الاستخدام. بعض هذه الترتيبات يتم عن طريق تركيب مغناطيس واحد على العمود أو المحور، أو باستخدام مغناطيسات حلقية. يُصدر مستشعر هول نبضة خرج في كل مرة يواجه فيها المغناطيس. بالإضافة إلى ذلك، يتحكم المعالج في هذه النبضات لتحديد السرعة وعرضها بوحدة RPM. يمكن أن تكون هذه المستشعرات رقمية أو تناظرية خطية.
3. مستشعر درجة الحرارة أو الضغط
يمكن أيضًا استخدام مستشعرات تأثير هول كمستشعرات للضغط ودرجة الحرارة، حيث يتم دمج هذه المستشعرات مع غشاء انحراف الضغط مع المغناطيسات المناسبة، ويقوم التجميع المغناطيسي للمنفاخ بتحريك عنصر تأثير هول ذهابًا وإيابًا.
في حالة قياس الضغط، يكون المنفاخ عرضة للتمدد والانكماش. تؤدي تغيرات المنفاخ إلى اقتراب التجميع المغناطيسي من عنصر تأثير هول. وبالتالي، يتناسب جهد الخرج الناتج طرديًا مع الضغط المطبق.
في حالة قياس درجة الحرارة، يُغلَق مُجمَّع المنفاخ بغاز ذي خصائص تمدد حراري معروفة. عند تسخين الحجرة، يتمدد الغاز داخل المنفاخ، مما يُولِّد جهدًا كهربائيًا يتناسب مع درجة الحرارة.
وقت النشر: ١٦ نوفمبر ٢٠٢٢