ホール効果センサーについて

ホール効果は、1879 年に磁場が電流を運ぶ導電板を板の平面に垂直な方向に通過すると、板の両端に電位差が生じることを発見した Edwin Hall にちなんで名付けられました。上のパネルに描かれているローレンツ力は、ホール効果を支える基本的な物理原理です。電子が適用された磁場 B に垂直な方向に移動するとき、ローレンツ力と呼ばれる力を受けます。この力は、適用された磁場と電流の流れの両方に垂直です。

ホール効果センサー (または単にホール センサー) は、ホール効果を使用して磁場の存在と振幅を検出するタイプのセンサーです。ホール センサーの出力電圧は、フィールドの強度に比例します。この記事では、ホール効果センサーの定義、アプリケーション、図、動作原理、長所と短所を学びます。

ホール効果センサーとは?

磁気センサーは、ホール効果センサーの一種です。ホール効果センサーは、磁場の変化に応答して出力電圧を変化させる変換器です。ホール効果を検出し、その結果を電子データに変換する電子デバイスです。電子データは、回路のオンとオフを切り替えたり、変動磁場を測定したり、統合されたコンピューターで処理したり、インターフェイスに表示したりするために使用できます。 .

電流が流れる導体に対して磁石を垂直に配置すると、導体内の電子が片側に押し出され、電荷 (つまり電圧) に電位差が生じます。したがって、導体付近の磁場の存在と振幅は、ホール効果によって示されます。

ホール効果センサーの応用

以下は、ホール効果センサーの一般的なアプリケーションです:

• ホール センサーは、近接センシング、位置検出、速度検出、電流センシングなどのアプリケーションで利用されます。
• ホール センサーは、タコメーターや内燃エンジンの点火タイミングなど、車輪やシャフトの速度を計るのによく使用されます。
• ブラシレス DC 電気モーターの永久磁石の位置を検出するために使用されます。
• 機械式リミット スイッチの代わりに可動要素を検出することは、一般的なアプリケーションです。回転運動または並進運動の割り出しも、一般的な用途の 1 つです。

ホール効果センサーの図:

動作原理

ホール効果センサーの動作では、ガリウム砒素 (GaAs)、アンチモン化インジウム (InSb)、または砒化インジウム (InAs) などの薄い長方形の p 型半導体材料は、それ自体に連続電流を流してホール効果センサーを形成します。デバイスが磁場内に置かれると、磁束線が半導体材料に力を加え、電荷キャリア、電子、正孔を半導体スラブの両側に偏向させます。電荷担体が半導体材料を通過する際に遭遇する磁力により、電荷担体が移動します。

電子と正孔が横方向に移動すると、電荷キャリアの蓄積により、半導体材料の 2 つの側面間に電位差が生じます。半導体材料に対して直角に外部磁場が存在すると、半導体材料を通過する電子の通過に影響を与えます。この影響は、平らな長方形の材料で大きくなります。ホール効果は、磁場を使用して定量化可能な電圧を生成した結果です。

デバイス全体に電位差を生成するには、磁束線が電流に対して垂直 (90°) で、正しい極性 (多くの場合 S 極) である必要があります。ホール効果は、磁極の種類と磁場の量を明らかにします。たとえば、S 極はデバイスに電圧出力を生成させますが、N 極は影響を与えません。磁場が存在しない場合、ホール効果センサーとスイッチは「オフ」(開回路状態) になります。適切な強度と極性の磁場にさらされると、「オン」になります (閉回路状態)。

ホール効果センサーの詳細については、以下のビデオをご覧ください:

ホール効果センサーの長所と短所

利点:

以下は、さまざまな用途におけるホール効果センサーの利点です。

• 電磁開閉器と比較すると、非常に安価です。
• 高頻度での運用が可能です。
• 変位センサー、位置センサー、近接センサーなど、さまざまな目的に利用できます。
• 丈夫で耐久性があり、過酷な条件にも耐えることができます。
• 湿気による汚染に強いため、さまざまな用途に最適です。
• コンタクト バウンスに問題はありません。

短所:

ホール効果センサーの唯一の欠点は、ホール素子の接触のずれとピエゾ抵抗効果が原因で、センサーが弱くなることです。

結論

ホール効果センサー (または単にホール センサー) は、ホール効果を使用して磁場の存在と振幅を検出するタイプのセンサーです。ホール センサーの出力電圧は、フィールドの強度に比例します。ホール効果センサーの定義、アプリケーション、図、動作、利点、および欠点について説明したこの記事は以上です。

読書から多くのことを学べることを願っています。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!