Penderia Kesan Dewan
Penderia kesan dewan mengesan kekuatan medan magnet dan arah magnet kekal atau elektromagnet. Output sensor kesan dewan adalah fungsi medan magnetnya dan boleh mengesan medan magnet positif dan negatif.
Prinsip Kerja Penderia Kesan Dewan
Medan magnet luaran mengaktifkan penderia kesan dewan. Medan magnet diwakili dengan ketumpatan fluks (B) dan oleh kutub magnetnya, seperti sama ada kutub utara atau Kutub Selatan. Kemagnetan di sekeliling penderia kesan dewan menentukan isyarat keluarannya. Apabila ketumpatan fluks magnet ambien melebihi nilai ambang yang telah ditetapkan, sensor menghasilkan voltan Hall, VH.
Penderia semikonduktor ialah semikonduktor jenis p seperti gallium arsenide (GaAs), indium arsenide (InAs) dan indium antimonide (InSb) yang mengalirkan arus terus. Bahan semikonduktor mengalami daya dengan kehadiran medan magnet, menyebabkan kedua-dua elektron dan juga lubang bergerak ke sisi lapisan semikonduktor. Apabila elektron dan lubang bergerak ke kedua-dua sisi, perbezaan potensi dibangunkan di antara sisi yang berbeza bagi semikonduktor. Dalam bahan segi empat tepat rata, medan magnet luar berserenjang dengan bahan semikonduktor mempunyai kesan yang lebih besar pada mobiliti elektron.
Kesan dewan menunjukkan jenis kutub magnet dan kekuatan medannya. Sebagai contoh, terdapat voltan pada salah satu kutub magnet, tetapi tidak pada satu lagi. Penderia kesan dewan biasanya 'dimatikan' dan bertindak seperti litar terbuka apabila tiada medan magnet. Ia ditutup hanya di bawah medan magnet terkutub kuat (litar tertutup).
Ciri-ciri Penderia Magnet Kesan Hall
Voltan dewan (V H ) penderia kesan dewan ialah fungsi kekuatan medan magnetnya (H). Kebanyakan peranti kesan dewan komersial termasuk penguat DC, litar logik pensuisan dan pengawal selia voltan di dalamnya untuk meningkatkan kepekaan sensor dan voltan keluaran. Ini membolehkan penderia kesan dewan mengendalikan lebih banyak kuasa dan medan magnet.
Rajah Litar Penderia Magnet Kesan Dewan
Penderia separa aktif mempunyai output linear atau digital. Voltan keluaran penderia linear berkaitan terus dengan medan magnet yang mengalir melalui penderia dewan dan dikeluarkan oleh penguat operasi.
Persamaan Voltan Kesan Hall
Persamaan voltan keluaran diberikan oleh:
Di sini, V H menandakan voltan dewan, R H menandakan pekali kesan dewan, saya menandakan arus, t menandakan ketebalan dan B bermaksud ketumpatan fluks magnet. Penderia linear atau analog menghasilkan voltan malar yang meningkat dengan medan magnet yang lebih kuat dan berkurangan dengan medan yang lebih lemah. Dalam sensor kesan dewan, apabila kekuatan medan magnet meningkat, isyarat keluaran penguat meningkat sehingga bekalan kuasa tepu. Meningkatkan medan magnet menyebabkan output menjadi tepu tetapi tidak mempunyai kesan:
Apabila output penderia dewan melebihi tahap fluks magnet yang telah ditetapkan yang mengalir melaluinya, kenalan bertukar dengan cepat daripada keadaan 'tertutup' kepada keadaan 'terbuka' tanpa melantun. Histeresis terbina dalam ini menghalang isyarat keluaran daripada berayun apabila sensor bergerak ke dalam medan magnet. Ini bermakna penderia output digital hanya mempunyai keadaan 'hidup' dan 'mati'.
Jenis Sensor Kesan Dewan
Penderia kesan dewan boleh terdiri daripada dua jenis: penderia kesan dewan bipolar dan penderia kesan dewan unipolar. Penderia unipolar boleh beroperasi dan menyahcas apabila memasuki dan keluar medan magnet dengan kutub magnet selatan yang sama, manakala penderia bipolar memerlukan kedua-dua medan magnet positif dan negatif untuk beroperasi dan nyahcas. Oleh kerana keupayaan pemacu keluaran 10-20mA mereka, kebanyakan peranti kesan dewan tidak boleh menukar beban arus tinggi secara langsung. Untuk beban arus yang berat, transistor NPN ditambah pada output dengan susunan pengumpul terbuka.
Aplikasi Penderia Kesan Dewan
Penderia kesan dewan dihidupkan dengan adanya medan magnet dan ia dikawal oleh satu jenis magnet kekal pada aci atau alat yang bergerak. Untuk memaksimumkan kepekaan, garisan fluks magnet mestilah berserenjang dengan medan sensor dan dengan polarisasi yang betul dalam semua konfigurasi.
1: Teruskan Pengesanan
Ia memerlukan medan magnet berserenjang dengan pengesan kesan dewan, seperti ditunjukkan di bawah:
Teknik ini menghasilkan isyarat keluaran, V H , yang mengukur ketumpatan fluks magnet dalam peranti linear sebagai fungsi jarak dari penderia kesan dewan. Voltan keluaran meningkat dengan kekuatan medan magnet dan kedekatannya.
2: Pengesanan Tepi
Ia memerlukan fluks magnet tidak langsung manakala magnet bergerak ke sisi merentasi elemen kesan dewan.
Penderia sisi atau boleh alih boleh mengukur kelajuan magnet berputar atau motor dengan mengesan medan magnet yang menggelongsor pada permukaan elemen Dewan pada jarak tertentu dari celah udara.
Voltan keluaran linear positif atau negatif boleh dihasilkan bergantung pada kedudukan medan magnet yang melalui garis tengah medan sifar sensor. Ia menentukan pergerakan menegak dan mendatar.
3: Kawalan Kedudukan
Pengesan kedudukan kekal dalam keadaan 'mati' apabila tiada medan magnet. Sebaik sahaja kutub selatan magnet bergerak dalam arah berserenjang ke sekitar penderia kesan dewan, peranti akan 'hidup' dan LED bersinar. Apabila dihidupkan, penderia kesan dewan berada dalam keadaan 'HIDUP'.
Untuk mematikan LED, medan magnet mesti jatuh di bawah titik pencetus minimum yang boleh dikesan, atau ia juga boleh berhadapan dengan kutub utara bertentangan dengan nilai gauss negatif.
Kesimpulan
Penderia kesan dewan digunakan untuk pengesanan arah serta kekuatan medan magnet. Ia digunakan dalam pelbagai jenis aplikasi termasuk automotif, penderiaan jarak, kepala di atas, sisi dan pengesanan kedudukan untuk medan magnet yang berbeza.