हॉल प्रभाव सेंसर: कार्य सिद्धांत, 5 महत्वपूर्ण अनुप्रयोग

सामग्री:

• परिचय
• चुंबकीय सेंसर
• हॉल इफेक्ट सेंसर
• हॉल वोल्टेज क्या है (वी_H)?
• हॉल गुणांक (आर_H)
• हॉल इफेक्ट सेंसर का निर्माण
• हॉल इफेक्ट सेंसर का प्रतीक
• हॉल इफेक्ट सेंसर का कार्य सिद्धांत
• हॉल इफेक्ट प्रयोग
• एनालॉग और डिजिटल हॉल इफेक्ट सेंसर
• हॉल इफेक्ट सेंसर का प्रकार
• हॉल इफेक्ट सेंसर के अनुप्रयोग

चुंबकीय सेंसर

मैग्नेटिक सेंसर वे डिवाइस होते हैं जो उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्रों का पता लगाने और उनका विश्लेषण करने में सक्षम होते हैं चुंबक या वर्तमान। उनका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है जैसे किसी चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति और कोण में परिवर्तन को महसूस करना, शक्ति में परिवर्तन या लागू चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को महसूस करना आदि।

विभिन्न प्रकार के चुंबकीय सेंसर जैसे हॉल इफेक्ट सेंसर (हॉल स्विच, रैखिक हॉल सेंसर, आदि) का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में बदलाव का पता लगाने के लिए किया जाता है, मैग्नेटो प्रतिरोधक सेंसर का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जाता है। , कोण सेंसर का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र, 3 डी हॉल सेंसर और साथ ही चुंबकीय गति सेंसर के कोण में परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जाता है। हॉल इफेक्ट सेंसरों को अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में नियोजित किया जाता है जैसे निकटता सेंसर, स्थिति और गति माप आदि। इनका उपयोग कंप्यूटर प्रिंटर, वायवीय सिलेंडर, कंप्यूटर कीबोर्ड आदि में भी किया जाता है।

मैग्नेटिक सेंसर आम तौर पर एक सॉलिड-स्टेट डिवाइस होता है, जो अपनी उच्च परिशुद्धता और सटीकता के कारण दिन में बहुत अधिक होता है, कम ऑपरेशन, कॉन्ट्रैक्टली लो मेंटेनेंस कॉस्ट, कॉम्पेक्ट डिज़ाइन आदि से संपर्क करता है। अब एक दिन कोरलेस मैग्नेटिक सेंसरों को विभिन्न प्रकारों के लिए समर्पित किया गया औद्योगिक अनुप्रयोग उदाहरण के लिए उपलब्ध हैं, सीलबंद हॉल प्रभाव उपकरण पानी के सबूत हैं और इस तरह से किसी भी कंपन का विरोध करने के लिए बनाए जाते हैं।

ऑटोमोटिव सिस्टम में चुंबकीय सेंसरों का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, खासकर कार की सीटों, सीट बेल्ट की स्थिति का विश्लेषण करने और एयर-बैग सिस्टम को नियंत्रित करने के लिए और एंटी-लॉक ब्रेकिंग सिस्टम (ABS) के लिए व्हील रोटेशन स्पीड का पता लगाने के लिए भी।

हॉल इफेक्ट सेंसर

हॉल इफेक्ट सेंसर चुंबकीय सेंसर होते हैं जिनका आउटपुट चुंबकीय क्षेत्र या चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर चुंबकीय सेंसर के आसपास निर्भर होता है।

• शब्द "हॉल" से आया है डॉ। एडविन हॉल, जिन्होंने पहली बार इस हॉल इफेक्ट की खोज की थी।
• यदि एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र उस वस्तु के लिए लंबवत है, जिसके माध्यम से करंट गुजर रहा है, तो एक इलेक्ट्रोमोटिव बल चुंबकीय क्षेत्र और धारा के लिए लंबवत दिशा में उत्पन्न होगा।

हॉल वोल्टेज क्या है (वी_H)?

यदि किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय सेंसर में लगाया जाता है, तो वह सक्रिय हो जाता है। हॉल इफेक्ट सेंसर का आउटपुट वोल्टेज गुजरने वाले लागू चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के अनुपात में है। बाहरी क्षेत्र द्वारा चुंबकीय प्रवाह घनत्व की एक विशेष सीमा पार करने के बाद, एक आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न होता है, जिसे आमतौर पर के रूप में जाना जाता है हॉल वोल्टेज (वी_H).

हॉल गुणांक (आर_H)

चुंबकीय प्रभाव और अनुदैर्ध्य वर्तमान घनत्व के उत्पाद द्वारा वितरित हॉल प्रभाव में धातु पट्टी की प्रति इकाई मोटाई के संभावित अंतर की मात्रा।

हॉल गुणांक आर की इकाइयाँ_H सामान्य रूप से बताए गए हैं m³/ सी, या C · सेमी / जी.

हॉल इफेक्ट सेंसर का निर्माण:

हॉल सेंसर डिजाइन

हॉल इफ़ेक्ट सेंसर में आमतौर पर सेमीकंडक्टर का एक आयताकार टुकड़ा होता है जैसे कि इण्डियम एंटीमोनिट (InSb) या गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) जिसे हॉल जांच के रूप में जाना जाता है a पर मुहिम शुरू की गई एल्यूमीनियम प्लेट और पूरी तरह से जांच सिर के अंदर कवर किया। एक गैर-चुंबकीय सामग्री से बना एक जांच हैंडल जांच सिर के साथ जुड़ा हुआ है जैसे कि अर्धचालक की आयताकार प्लेट का विमान जांच संभाल के लिए लंबवत है।

जब उपकरण सक्रिय होता है, तो अर्धचालक के माध्यम से धारा का एक निरंतर प्रवाह होता है। यदि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं जांच प्रमुख के समकोण पर हैं, तो दर्ज की गई रेखाएं जांच के संवेदक के माध्यम से समकोण से गुजर रही हैं, एक वोल्टेज उत्पन्न होता है जिसे "हॉल इफेक्ट" वोल्टेज के रूप में जाना जाता है और डिवाइस एक रीडिंग प्रदान करता है बाहरी क्षेत्र का चुंबकीय प्रवाह घनत्व (B)।

हॉल इफेक्ट सेंसर का प्रतीक:

हॉल इफेक्ट ट्रांसड्यूसर क्या है?

हॉल इफेक्ट सेंसर का कार्य सिद्धांत

• हॉल इफेक्ट सेंसर मुख्य रूप से लोरेंत्ज़ फोर्स के प्रभाव के कारण काम करता है (यह एक विद्युत क्षेत्र या चुंबकीय क्षेत्र के कारण आवेशित कण द्वारा अनुभव किया जाने वाला बल है, अर्थात बस एक विद्युत चुम्बकीय मैदान)।

• पर्याप्त परिमाण के एक मौजूदा बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, सेमीकंडक्टर स्लैब में इलेक्ट्रॉनों को स्लैब के एक किनारे की ओर विक्षेपित किया जाता है, यानी छेद और इलेक्ट्रॉन स्लैब के दोनों ओर शिफ्ट हो जाते हैं, क्योंकि लॉरेंत्ज़ उन पर अभिनय करते हैं।

• इसके लिए, अर्धचालक का एक पक्ष ऋणात्मक आवेशित होता है, और विपरीत पक्ष धनात्मक आवेशित होता है। यह आयताकार स्लैब के दो विपरीत किनारों पर इन दो पक्षों पर विपरीत आवेशों के संचय के कारण एक वोल्टेज प्रवणता पैदा करता है। इस वोल्टेज को हॉल वोल्टेज (वी) के रूप में जाना जाता है_H), और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके इस औसत दर्जे का हॉल वोल्टेज उत्पन्न करने के प्रभाव को हॉल प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

• एक संभावित अंतर उत्पन्न करने के लिए, जैसे कि एक औसत दर्जे का वोल्टेज उत्पन्न होता है, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं उस समतल कोण पर समतल होनी चाहिए जहां करंट स्लैब से बहता है। साथ ही, हॉल इफेक्ट सेंसर को काम करने के लिए एक सही ध्रुवता प्रदान की जानी चाहिए।

• चूंकि इलेक्ट्रॉनों और छेद एक दूसरे से अलग हो जाते हैं, एक संभावित ढाल उत्पन्न होता है, और अलगाव तब तक बढ़ जाता है जब तक कि विद्युत क्षेत्र के कारण बल चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पादित बल को संतुलित नहीं करता है। जब दोनों बल एक-दूसरे को संतुलित करते हैं, तो धारा नहीं बदल रही है, और इस बिंदु पर और इस चुंबकीय प्रवाह घनत्व (बी) से पहचाने जाने वाले हॉल वोल्टेज की गणना की गई है।                       

• यदि आउटपुट वोल्टेज चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर रैखिक रूप से निर्भर करता है, तो हम इसे रैखिक हॉल प्रभाव सेंसर के रूप में कहते हैं, और अगर विभिन्न चुंबकीय प्रवाह घनत्व पर आउटपुट वोल्टेज की तेज कमी होती है, तो इसे थ्रेशोल्ड हॉल इफेक्ट सेंसर कहा जाता है।

• हमने इंडक्टिव सेंसरों के बारे में सुना है जो एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र का जवाब देते हैं क्योंकि यह तार के एक कॉइल में करंट को प्रेरित करता है और इसलिए इसके आउटपुट में एक वोल्टेज उत्पन्न करता है। इसलिए आगमनात्मक सेंसर केवल स्थैतिक (गैर-बदलते) चुंबकीय क्षेत्रों का पता लगा सकते हैं जबकि हॉल इफेक्ट सेंसर चुंबकीय और गैर-बदलते चुंबकीय क्षेत्र दोनों का पता लगा सकते हैं।

• हॉल इफेक्ट सेंसर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय ध्रुव के प्रकार और बाहरी चुंबकीय प्रवाह घनत्व (बी) के परिमाण के बारे में जानकारी दे सकता है। सेंसर के एक समूह का उपयोग करके, हम उपयोग किए गए बाहरी चुंबक की सापेक्ष स्थिति पा सकते हैं।

• हॉल इफेक्ट सेंसर का आउटपुट वोल्टेज आम तौर पर काफी छोटे परिमाण का होता है, जैसे कुछ माइक्रो-वोल्ट भी जब एक मजबूत बाहरी चुंबकीय क्षेत्र सेंसर के पार लगाया जाता है। इसलिए, सेंसर की संवेदनशीलता और आउटपुट वोल्टेज की भयावहता में सुधार करने के लिए अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हॉल इफेक्ट सेंसर एक बिल्ट-इन डीसी एम्पलीफायर और वोल्टेज नियामकों के साथ निर्मित होते हैं।

हॉल प्रभाव प्रयोग

एनालॉग और डिजिटल हॉल इफेक्ट सेंसर

हॉल इफेक्ट सेंसर का आउटपुट या तो रैखिक (एनालॉग) या डिजिटल हो सकता है। रैखिक हॉल इफेक्ट सेंसर का आउटपुट बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के सीधे आनुपातिक होता है, अर्थात सेंसर से होकर गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह घनत्व और आउटपुट विभेदक ओपी-एएमपी के आउटपुट से लिया जाता है। हॉल इफेक्ट लाइनियर (एनालॉग) सेंसर में एक निरंतर वोल्टेज आउटपुट होता है जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में बदलाव के अनुसार बदलता रहता है।

हॉल प्रभाव सेंसर का सूत्र:

रैखिक हॉल इफेक्ट सेंसर के आउटपुट को निम्न के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

कहा पे,

• V_H हॉल वोल्टेज है
• R_H हॉल इफ़ेक्ट सह-कुशल है
• मैं सेंसर (सेमीकंडक्टर स्लैब) के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है
• टी सेंसर की मोटाई है
• बी बाहरी चुंबकीय प्रवाह घनत्व है

हॉल इफेक्ट के मामले में डिजिटल सेंसर का आउटपुट OPAMP के आउटपुट से लिया जाता है, जो बदले में एक श्मिट-ट्रिगर के साथ बिल्ट-इन से जुड़ा होता है। हिस्टैरिसीस जो आउटपुट वोल्टेज में दोलन को कम करता है। इस मामले में, केवल जब बाहरी क्षेत्र की ताकत डिवाइस में एक विशिष्ट मूल्य से अधिक होती है, तो डिवाइस बंद स्थिति से चालू स्थिति में स्विच हो जाता है।

हॉल प्रभाव सेंसर का प्रकार:

उनके संचालन के लिए आवश्यक बाहरी चुंबकीय ध्रुव के प्रकार के आधार पर, हॉल इफेक्ट सेंसर दो प्रकार के होते हैं।

1. द्विध्रुवी
2. एकध्रुवीय

एक एकल चुंबक का उपयोग कर हॉल इफेक्ट सेंसर में सबसे आम संवेदन विन्यास में से दो हेड-ऑन डिटेक्शन और साइडवे डिटेक्शन हैं। बग़ल में पता लगाने में, हॉल प्रभाव तत्व के चेहरे के सामने एक बग़ल में प्रस्ताव में चुंबक को स्थानांतरित करना आवश्यक है। जबकि हेड ऑन-ऑन डिटेक्शन में चुंबक तत्व के समतल के लिए एक तरह से हॉल तत्व से दूर और दूर जाता है।

हॉल प्रभाव सेंसर के अनुप्रयोग:

• स्थिति सेंसर: चालू/बंद मोड में काम करते समय, यानी डिजिटल आउटपुट होने पर, चुंबकीय की घटना का पता लगाना सामग्री हॉल इफेक्ट सेंसर के महत्वपूर्ण औद्योगिक अनुप्रयोगों में से एक है।
• डीसी ट्रांसफार्मर: हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग डीसी चुंबकीय प्रवाह को मापने के लिए किया जाता है, और इसके परिणामस्वरूप, डीसी वर्तमान की गणना की जा सकती है।
• कीबोर्ड स्विच: कुछ कंप्यूटर कीबोर्ड के लिए हॉल इफेक्ट स्विच का उपयोग किया जा रहा है। लेकिन इसकी उच्च लागत के कारण, यह उच्च विश्वसनीयता के लिए एयरोस्पेस और सेना के क्षेत्र तक सीमित है।
• ईंधन स्तर सूचक: हॉल इफेक्ट सेंसर एक फ्लोटिंग तत्व की स्थिति को संवेदन और मोटर वाहन ईंधन स्तर संकेतक के रूप में नियोजित करता है।
• इलेक्ट्रिक ट्रेडमिल: हॉल सेंसर का उपयोग गति सेंसर के लिए किया जाता है और किसी आकस्मिक गिरावट के कारण आपातकालीन रोक के लिए भी। ट्रेडमिल में उपयोगकर्ता का कमरबंद एक पुल कॉर्ड से जुड़ा होता है जो बदले में चुंबक से जुड़ा होता है। यदि गलती से उपयोगकर्ता गिर जाता है, तो चुंबक अलग हो जाता है, और बिजली की आपूर्ति में रुकावट होती है जो मशीन को रोकती है।

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