Hall-Sensoren basieren auf dem Hall-Effekt. Der Hall-Effekt ist eine grundlegende Methode zur Untersuchung der Eigenschaften von Halbleitermaterialien. Der im Hall-Effekt-Experiment gemessene Hall-Koeffizient kann wichtige Parameter wie Leitfähigkeitstyp, Trägerkonzentration und Trägerbeweglichkeit von Halbleitermaterialien bestimmen.
Einstufung
Hall-Sensoren werden in lineare Hall-Sensoren und schaltende Hall-Sensoren unterteilt.
1. Der lineare Hall-Sensor besteht aus einem Hall-Element, einem linearen Verstärker und einem Emitterfolger und gibt eine analoge Größe aus.
2. Der Hallsensor vom Schalttyp besteht aus einem Spannungsregler, einem Hallelement, einem Differenzverstärker, einem Schmitt-Trigger und einer Ausgangsstufe und gibt digitale Größen aus.
Elemente aus Halbleitermaterialien, die auf dem Hall-Effekt basieren, werden als Hall-Elemente bezeichnet. Sie zeichnen sich durch ihre Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern, ihren einfachen Aufbau, ihre geringe Größe, ihren breiten Frequenzgang, ihre geringe Ausgangsspannungsschwankung und ihre lange Lebensdauer aus. Daher finden sie breite Anwendung in den Bereichen Messtechnik, Automatisierung, Computer- und Informationstechnologie.
MEigenanwendung
Hall-Effekt-Sensoren werden häufig als Positionssensoren, Drehzahlsensoren, Endschalter und Durchflussmesser eingesetzt. Einige Geräte basieren auf dem Hall-Effekt, wie z. B. Hall-Effekt-Stromsensoren, Hall-Effekt-Blattschalter und Hall-Effekt-Magnetfeldstärkesensoren. Im Folgenden werden hauptsächlich Positionssensoren, Drehzahlsensoren und Temperatur- bzw. Drucksensoren beschrieben.
1. Positionssensor
Hall-Effekt-Sensoren erfassen Gleitbewegungen. Bei diesem Sensortyp besteht ein eng begrenzter Abstand zwischen Hall-Element und Magnet. Das induzierte Magnetfeld ändert sich, wenn sich der Magnet in diesem Abstand hin und her bewegt. Befindet sich das Element in der Nähe des Nordpols, ist das Feld negativ, in der Nähe des Südpols positiv. Diese Sensoren werden auch Näherungssensoren genannt und dienen der präzisen Positionierung.
2. Geschwindigkeitssensor
Bei der Drehzahlmessung wird der Hall-Effekt-Sensor fest gegenüber dem rotierenden Magneten platziert. Dieser rotierende Magnet erzeugt das für den Betrieb des Sensors bzw. Hall-Elements erforderliche Magnetfeld. Die Anordnung der rotierenden Magnete kann je nach Anwendungszweck variieren. Einige dieser Anordnungen bestehen aus der Montage eines einzelnen Magneten auf der Welle oder Nabe oder aus der Verwendung von Ringmagneten. Der Hall-Sensor sendet bei jeder Berührung mit dem Magneten einen Ausgangsimpuls aus. Zusätzlich werden diese Impulse vom Prozessor gesteuert, um die Drehzahl in U/min zu bestimmen und anzuzeigen. Diese Sensoren können digitale oder lineare analoge Ausgangssensoren sein.
3. Temperatur- oder Drucksensor
Hall-Effekt-Sensoren können auch als Druck- und Temperatursensoren verwendet werden. Diese Sensoren werden mit einer Druckablenkmembran mit entsprechenden Magneten kombiniert und die magnetische Baugruppe des Balgs bewegt das Hall-Effekt-Element hin und her.
Bei der Druckmessung unterliegt der Balg einer Ausdehnung und Kontraktion. Veränderungen im Balg führen dazu, dass sich die Magnetanordnung näher an das Hall-Effekt-Element bewegt. Daher ist die resultierende Ausgangsspannung proportional zum angelegten Druck.
Bei Temperaturmessungen wird die Balganordnung mit einem Gas mit bekannten Wärmeausdehnungseigenschaften abgedichtet. Wenn die Kammer erhitzt wird, dehnt sich das Gas im Balg aus, wodurch der Sensor eine der Temperatur proportionale Spannung erzeugt.
Veröffentlichungszeit: 16. November 2022