Hall-Sensoren basieren auf dem Hall-Effekt. Der Hall-Effekt ist eine grundlegende Methode zur Untersuchung der Eigenschaften von Halbleitermaterialien. Der durch das Hall-Effekt-Experiment gemessene Hall-Koeffizient kann wichtige Parameter wie den Leitfähigkeitstyp, die Ladungsträgerkonzentration und die Ladungsträgermobilität von Halbleitermaterialien bestimmen.
Einstufung
Hallsensoren werden in lineare Hallsensoren und schaltende Hallsensoren 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 Schaltertyp 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 Hall-Elemente genannt. Es hat die Vorteile, empfindlich gegenüber Magnetfeldern zu sein, einfach im Aufbau, klein in der Größe, breit im Frequenzgang, groß in der Ausgangsspannungsschwankung und lang in der Lebensdauer. Daher wird es häufig in den Bereichen Messtechnik, Automatisierung, Computer- und Informationstechnologie eingesetzt.
MAin-Anwendung
Hall-Effekt-Sensoren werden häufig als Positionssensoren, Drehzahlmessung, Endschalter und Durchflussmessung eingesetzt. Einige Geräte arbeiten auf Basis des Hall-Effekts, beispielsweise Hall-Effekt-Stromsensoren, Hall-Effekt-Blattschalter und Hall-Effekt-Magnetfeldstärkesensoren. Als nächstes werden hauptsächlich der Positionssensor, der Drehzahlsensor und der Temperatur- oder Drucksensor beschrieben.
1. Positionssensor
Hall-Effekt-Sensoren werden verwendet, um Gleitbewegungen zu erfassen. Bei diesem Sensortyp besteht ein eng kontrollierter Spalt zwischen dem Hall-Element und dem Magneten, und das induzierte Magnetfeld ändert sich, wenn sich der Magnet am festen Spalt hin und her bewegt. Befindet sich das Element in der Nähe des Nordpols, ist das Feld negativ, befindet sich das Element in der Nähe des Südpols, ist das Magnetfeld positiv. Diese Sensoren werden auch Näherungssensoren genannt und dienen der präzisen Positionierung.
2. Geschwindigkeitssensor
Bei der Geschwindigkeitsmessung wird der Hall-Effekt-Sensor fest gegenüber dem rotierenden Magneten platziert. Dieser rotierende Magnet erzeugt das zum Betrieb des Sensors bzw. Hall-Elements erforderliche Magnetfeld. Die Anordnung der rotierenden Magnete kann je nach Anwendungszweck variieren. Bei einigen dieser Anordnungen wird ein einzelner Magnet auf der Welle oder Nabe montiert oder Ringmagnete verwendet. Der Hall-Sensor sendet jedes Mal einen Ausgangsimpuls aus, wenn er dem Magneten gegenübersteht. Darüber hinaus werden diese Impulse vom Prozessor gesteuert, um die Geschwindigkeit in U/min zu ermitteln und anzuzeigen. Bei diesen Sensoren kann es sich um Sensoren mit digitalem oder linearem Analogausgang handeln.
3. Temperatur- oder Drucksensor
Hall-Effekt-Sensoren können auch als Druck- und Temperatursensoren verwendet werden. Diese Sensoren werden mit einer druckumlenkenden Membran mit entsprechenden Magneten kombiniert und die Magnetanordnung des Balgs betätigt das Hall-Effekt-Element hin und her.
Bei der Druckmessung unterliegt der Balg einer Dehnung und Kontraktion. Veränderungen im Balg führen dazu, dass sich die Magnetbaugruppe näher an das Hall-Effekt-Element heranbewegt. Daher ist die resultierende Ausgangsspannung proportional zum angelegten Druck.
Bei Temperaturmessungen wird der Balg mit einem Gas mit bekanntem Wärmeausdehnungsverhalten abgedichtet. Wenn die Kammer erhitzt wird, dehnt sich das Gas im Balg aus, wodurch der Sensor eine der Temperatur proportionale Spannung erzeugt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. November 2022