Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi penting

Isi:

  • pengantar
  • Sensor Magnetik
  • Sensor Efek Hall
  • Apa tegangan Hall (VH)?
  • Koefisien Hall (RH)
  • Konstruksi Sensor Efek Hall
  • Simbol Sensor Efek Hall
  • Prinsip Kerja sensor Efek Hall
  • Eksperimen Hall Effect
  • Sensor Efek Hall Analog dan Digital
  • Jenis Sensor Efek Hall
  • Aplikasi Sensor Efek Hall

Apa itu sensor magnet?

Sensor Magnetik

Sensor magnet merupakan perangkat yang mampu mendeteksi dan menganalisis medan magnet yang dihasilkan magnet atau saat ini. Mereka dapat digunakan untuk berbagai jenis aplikasi seperti untuk merasakan perubahan posisi dan sudut medan magnet, untuk merasakan perubahan kekuatan atau arah medan magnet yang diterapkan, dll.

Terdapat berbagai macam jenis sensor magnet seperti sensor Hall Effect (Hall switch, linear Hall sensor, dll) digunakan untuk mendeteksi perubahan kekuatan medan magnet, Magneto Resistive sensor digunakan untuk mendeteksi perubahan arah medan magnet. , sensor sudut yang digunakan untuk mendeteksi perubahan sudut medan magnet, sensor Hall 3D dan juga sensor kecepatan magnet. Sensor Hall Effect digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sensor jarak, pengukuran posisi dan kecepatan, dll. Sensor ini bahkan digunakan pada printer komputer, silinder pneumatik, keyboard komputer, dll.

Sensor magnetik umumnya merupakan perangkat solid-state yang sangat diminati sekarang karena presisi dan akurasinya yang tinggi, pengoperasian tanpa kontak, biaya perawatan yang relatif rendah, desain yang ringkas, dll. Sekarang sensor magnetik tanpa biji hari ini didedikasikan untuk berbagai jenis aplikasi industri yang tersedia misalnya, perangkat Hall Effect yang tersegel adalah kedap air dan dibuat sedemikian rupa untuk menahan getaran juga.

Sensor magnetik banyak digunakan dalam sistem otomotif terutama untuk menganalisis posisi jok mobil, sabuk pengaman dan untuk mengontrol sistem kantung udara serta untuk mendeteksi kecepatan putaran roda untuk anti-lock braking system (ABS).

Sensor Efek Hall

Sensor Hall Effect adalah sensor magnet yang keluarannya bergantung pada medan magnet atau kerapatan fluks magnet di sekitar sensor magnet.

  • Kata "Hall" berasal Dr Edwin Hall, yang menemukan Efek Hall ini untuk pertama kalinya.
  • Jika ada medan magnet eksternal vertikal ke objek yang dilalui arus, gaya gerak listrik akan dihasilkan ke arah tegak lurus medan magnet dan arus.
Sensor Efek Hall
Sensor Efek Hall perangkat 1880

Apa tegangan Hall (VH)?

Jika medan magnet eksternal diterapkan pada sensor magnet, itu akan diaktifkan. Tegangan keluaran sensor Hall Effect sebanding dengan kekuatan medan magnet yang diberikan. Setelah ambang tertentu kerapatan fluks magnet dilampaui oleh medan eksternal, tegangan keluaran dihasilkan, yang umumnya dikenal sebagai Tegangan hall (VH).

Koefisien Hall (RH)

Kuantitas perbedaan potensial per satuan ketebalan strip logam di Hall Effect didistribusikan oleh produk dari intensitas magnet dan kepadatan arus longitudinal.

Satuan koefisien Hall RH secara umum disampaikan sebagai m3/ C, atau Ω · cm / G.

Konstruksi Sensor Efek Hall:

Desain Sensor Hall

Sensor Hall Effect umumnya terdiri dari semikonduktor berbentuk persegi panjang seperti indium antimonit (InSb) atau gallium arsenide (GaAs) yang dikenal sebagai probe Hall yang dipasang pada pelat aluminium dan tertutup seluruhnya di dalam kepala probe. Pegangan probe yang terbuat dari bahan non-magnetis dihubungkan dengan kepala probe sedemikian rupa sehingga bidang pelat persegi panjang semikonduktor tegak lurus dengan pegangan probe.

Ketika perangkat diaktifkan, aliran arus terus menerus terjadi melalui semikonduktor. Jika garis medan magnet eksternal berada pada sudut siku-siku ke kepala probe sehingga garis yang diajukan melewati sudut kanan melalui sensor probe, tegangan berasal yang dikenal sebagai tegangan "Hall effect" dan perangkat memberikan pembacaan kerapatan fluks magnet (B) dari medan luar.

Simbol Sensor Efek Hall:

Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi penting
Simbol sensor Hall Effect, Kredit Gambar - Grahamatwp at Wikipedia bahasa InggrisSimbol Common Hall SensorCC BY-SA 3.0

Apa itu Transduser Efek Hall?

Prinsip Kerja sensor Efek Hall

  • Sensor Hall Effect terutama bekerja karena efek Lorentz Force (itu adalah gaya yang dialami oleh partikel bermuatan karena medan listrik atau medan magnet, yaitu medan elektromagnetik).
  • Dengan adanya medan magnet eksternal yang cukup besar, elektron dalam pelat semikonduktor dibelokkan ke salah satu tepi pelat, yaitu lubang dan elektron bergeser ke kedua sisi pelat karena gaya Lorentz bekerja pada mereka.
  • Untuk ini, satu sisi semikonduktor bermuatan negatif, dan sisi yang berlawanan berubah menjadi bermuatan positif. Ini menghasilkan gradien tegangan di dua sisi yang berlawanan dari pelat persegi panjang karena akumulasi muatan yang berlawanan di kedua sisi ini. Tegangan ini dikenal sebagai tegangan Hall (VH), dan efek menghasilkan tegangan Hall yang dapat diukur ini dengan menggunakan medan magnet eksternal dikenal sebagai Efek Hall.
  • Untuk menghasilkan beda potensial sehingga menghasilkan tegangan yang dapat diukur, garis medan magnet luar harus berada pada sudut yang tepat ke bidang tempat arus mengalir melalui pelat. Selain itu, polaritas yang benar harus disediakan agar sensor Efek Hall berfungsi.
Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi penting
Transduser efek hall Bekerja
  • Ketika elektron dan lubang bergeser satu sama lain, gradien potensial dihasilkan, dan pemisahan meningkat sampai gaya akibat medan listrik menyeimbangkan gaya yang dihasilkan oleh medan magnet. Ketika kedua gaya menyeimbangkan satu sama lain, arus tidak berubah, dan tegangan Hall yang terdeteksi pada titik ini dan dari kerapatan fluks magnet ini (B) telah dihitung.                       
  • Jika tegangan keluaran bergantung secara linier pada kerapatan fluks magnet, maka kita menyebutnya sebagai sensor Efek Hall linier, dan jika terjadi penurunan tajam tegangan keluaran pada kerapatan fluks magnet yang berbeda, maka disebut sensor Efek Hall ambang batas.
  • Kita telah mendengar tentang sensor induktif yang merespon medan magnet yang berubah karena menginduksi arus dalam kumparan kawat dan karenanya menghasilkan tegangan pada outputnya. Oleh karena itu sensor induktif hanya dapat mendeteksi medan magnet statis (tidak berubah) sedangkan sensor Hall Effect dapat mendeteksi medan magnet yang berubah dan tidak berubah.
  • Sensor Hall Effect dapat memberikan informasi mengenai jenis kutub magnet yang digunakan untuk membangkitkan tegangan dan juga besarnya kerapatan fluks magnet eksternal (B). Dengan menggunakan sekelompok sensor, kita dapat menemukan posisi relatif dari magnet luar yang digunakan.
  • Tegangan keluaran sensor Efek Hall umumnya memiliki besaran yang cukup kecil, seperti beberapa mikro-volt bahkan ketika medan magnet eksternal yang kuat diterapkan di seluruh sensor. Oleh karena itu, sebagian besar sensor Efek Hall yang tersedia secara komersial dibuat dengan penguat DC built-in dan pengatur tegangan untuk meningkatkan sensitivitas sensor dan besarnya tegangan keluaran.

Eksperimen Efek Hall

Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi penting
Sensor arus efek Hall loop tertutup
Gambar kredit: DracheschreckSensor arus efek hall loop tertutupCC BY-SA 3.0

Sensor Efek Hall Analog dan Digital

Output Hall Effect Sensor dapat berupa linier (analog) atau digital. Keluaran sensor Efek Hall linier berbanding lurus dengan medan magnet luar, yaitu kerapatan fluks magnet yang melewati sensor dan keluarannya diambil dari keluaran OP-AMP diferensial. Sensor Hall Effect Linear (analog) memiliki output tegangan kontinu yang berubah sesuai kekuatan perubahan medan magnet eksternal.

Formula Sensor efek Hall:

Output dari sensor Efek Hall linier dapat dinyatakan sebagai:

Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi penting

Dimana,

  • VH adalah Tegangan Hall
  • RH adalah Koefisien Efek Hall
  • I adalah arus yang mengalir melalui sensor (pelat semikonduktor)
  • t adalah ketebalan sensor
  • B adalah kerapatan fluks magnet eksternal

Dalam kasus output sensor digital Hall Effect diambil dari output OPAMP, yang pada gilirannya dihubungkan dengan pemicu Schmitt dengan histeresis bawaan yang mengurangi osilasi pada tegangan output. Dalam kasus ini, hanya jika kekuatan medan eksternal lebih tinggi dari nilai tertentu pada perangkat, perangkat akan beralih ke kondisi ON dari kondisi OFF.

Jenis Sensor Efek Hall:

Bergantung pada jenis kutub magnet eksternal yang diperlukan agar mereka dapat beroperasi, sensor Efek Hall terdiri dari dua jenis.

  1. Bipolar
  2. Unipolar

Dua konfigurasi penginderaan yang paling umum dalam sensor Efek Hall yang menggunakan magnet tunggal adalah Deteksi Head-on dan Deteksi Sideways. Dalam pendeteksian ke samping, diperlukan untuk menggerakkan magnet dengan gerakan menyamping di depan permukaan elemen Efek Hall. Saat dalam deteksi langsung, magnet bergerak menuju dan menjauh dari elemen hall dengan cara tegak lurus terhadap bidang elemen.

Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi penting
Sensor efek Hall digunakan pada kipas mesin
Gambar KreditÐ¤Ð¸Ð³Ñ ?? Ñ ?? киKopling dengan sensor Hall EffectCC BY 2.0

Aplikasi Sensor Efek Hall:

  • Sensor posisi: Saat beroperasi dalam mode hidup / mati, yaitu memiliki keluaran digital, mendeteksi terjadinya bahan magnet adalah salah satu aplikasi industri penting dari sensor Efek Hall.
  • Transformator DC: Sensor Hall Effect digunakan untuk mengukur fluks magnet DC, dan sebagai hasilnya, arus DC dapat dihitung.
  • Sakelar keyboard: Untuk beberapa keyboard komputer, sakelar Efek Hall digunakan. Tetapi karena biayanya yang relatif tinggi, itu terbatas pada bidang kedirgantaraan dan militer karena keandalannya yang tinggi.
  • Indikator ketinggian bahan bakar: Sensor Hall Effect mendeteksi posisi elemen mengambang menggunakan sensor posisi dan digunakan sebagai indikator ketinggian bahan bakar otomotif.
  • Treadmill listrik: Sensor hall digunakan di sini untuk sensor kecepatan dan juga untuk berhenti darurat karena jatuh yang tidak disengaja. Ikat pinggang pengguna di treadmill dipasang ke kabel tarik yang kemudian dipasang ke magnet. Jika secara tidak sengaja pengguna jatuh, magnet terlepas, dan ada gangguan pada catu daya yang menghentikan mesin.

Untuk artikel terkait Elektronik lainnya klik disini

Tentang Amrit Shaw

Sensor Efek Hall | Jenisnya | 5 aplikasi pentingTerhubung ke mantan penulis kami: LinkedIn(https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X