Что такое датчик Холла?
Датчик Холла — это магнитоэлектрическое устройство, названное в честь американского физика Эдвина Холла, открывшего в 1879 году гальваномагнитный эффект, который лег в основу его работы.
Принцип действия
Работа датчика основана на эффекте Холла. Если на полупроводниковую пластину, по которой течет ток, воздействовать магнитным полем, то в ней возникает поперечная разность потенциалов — так называемая электродвижущая сила (ЭДС) Холла. Напряжение этого сигнала обычно примерно на 3 В меньше, чем напряжение питания самого датчика.
Конструкция и работа в системе зажигания
Типичная конструкция такого датчика — щелевая. С одной стороны щели расположен полупроводниковый элемент, на который подается напряжение при включении зажигания. С другой стороны находится постоянный магнит. Между ними вращается стальной экран с прорезями. Когда прорезь экрана совпадает со щелью датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник, что приводит к возникновению ЭДС Холла. Этот управляющий импульс затем поступает в коммутатор, где преобразуется в импульс тока для первичной обмотки катушки зажигания.
Для проверки исправности датчика Холла на практике часто используют метод замены на заведомо рабочий образец. Также диагностику можно провести с помощью обычного вольтметра. Исправный датчик, подключенный к вольтметру в режиме измерения постоянного напряжения, будет показывать резкие скачки напряжения (от примерно 0,4 В до величины, не превышающей напряжение питания на 3 В) при вращении вала распределителя зажигания.
Области применения
Благодаря своей способности реагировать на магнитное поле, датчики Холла нашли широкое применение в различных областях техники:
- Измерение силы тока: Поскольку вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле, датчики Холла используются для создания амперметров, способных измерять токи вплоть до 100 кА.
- Аналоговые вычислительные устройства: Они применяются в перемножающих приборах, где токи, пропорциональные перемножаемым величинам, используются для питания датчика и создания управляющего магнитного поля.
- Бесконтактные переключатели: Эффект Холла лежит в основе надежных бесконтактных клавишных переключателей. Они отличаются высокой надежностью, долгим сроком службы, компактными размерами, но при этом имеют постоянное энергопотребление и относительно высокую стоимость.
- Измерительная техника: Датчики используются для измерения линейных и угловых перемещений, градиента магнитного поля, мощности электрических машин, а также для бесконтактного преобразования постоянного и переменного тока.
- Звукозапись: Миниатюрные датчики Холла устанавливаются в воспроизводящих головках некоторых систем звукозаписи.