Der Hall-Effekt-Sensor oder Hall-Effekt-Wandler ist ein integrierter Sensor, der auf dem Hall-Effekt basiert und aus einem Hall-Element und seinem Hilfsschaltkreis besteht.Hall-Sensoren werden häufig in der industriellen Produktion, im Transportwesen und im täglichen Leben eingesetzt.Anhand der internen Struktur des Hall-Sensors oder im Gebrauchsprozess werden Sie feststellen, dass dieDauermagnetist ein wichtiger Arbeitsteil.Warum werden für Hall-Sensoren Permanentmagnete benötigt?
Beginnen Sie zunächst mit dem Funktionsprinzip des Hall-Sensors, dem Hall-Effekt.Der Hall-Effekt ist eine Art elektromagnetischer Effekt, der 1879 vom amerikanischen Physiker Edwin Herbert Hall (1855-1938) entdeckt wurde, als er den Leitfähigkeitsmechanismus von Metallen untersuchte.Wenn der Strom senkrecht zum äußeren Magnetfeld durch den Leiter fließt, wird der Träger abgelenkt und ein zusätzliches elektrisches Feld senkrecht zur Richtung des Stroms und des Magnetfelds erzeugt, was zu einer Potentialdifferenz an beiden Enden des Leiters führt.Bei diesem Phänomen handelt es sich um den Hall-Effekt, der auch als Hall-Potenzialdifferenz bezeichnet wird.
Beim Hall-Effekt handelt es sich im Wesentlichen um die Ablenkung bewegter geladener Teilchen, die durch die Lorentzkraft im Magnetfeld verursacht wird.Wenn geladene Teilchen (Elektronen oder Löcher) in festen Materialien eingeschlossen sind, führt diese Ablenkung zur Ansammlung positiver und negativer Ladungen in der Richtung senkrecht zum Strom und zum Magnetfeld, wodurch ein zusätzliches transversales elektrisches Feld entsteht.
Wir wissen, dass Elektronen, die sich in einem Magnetfeld bewegen, von der Lorentzkraft beeinflusst werden.Schauen wir uns wie oben zunächst das Bild links an.Wenn sich das Elektron nach oben bewegt, bewegt sich der von ihm erzeugte Strom nach unten.Nun, verwenden wir die Regel der linken Hand: Lassen Sie die magnetische Erfassungslinie des Magnetfelds B (in den Bildschirm geschossen) in die Handfläche eindringen, dh die Handfläche zeigt nach außen, und zeigen Sie mit vier Fingern darauf aktuelle Richtung, also vier Punkte nach unten.Dann ist die Richtung des Daumens die Kraftrichtung des Elektrons.Die Elektronen werden nach rechts gedrückt, sodass die Ladung in der dünnen Platte unter der Wirkung des äußeren Magnetfelds zur Seite kippt.Kippt das Elektron nach rechts, entsteht auf der linken und rechten Seite eine Potentialdifferenz.Wie in der Abbildung rechts gezeigt, wird die Spannung erfasst, wenn das Voltmeter links und rechts angeschlossen ist.Dies ist das Grundprinzip der Hallinduktion.Die erfasste Spannung wird Hall-induzierte Spannung genannt.Wird das äußere Magnetfeld entfernt, verschwindet die Hall-Spannung.Wenn der Hall-Effekt durch ein Bild dargestellt wird, sieht er wie in der folgenden Abbildung aus:
i: Stromrichtung, B: Richtung des äußeren Magnetfeldes, V: Hall-Spannung, und die kleinen Punkte im Kästchen können als Elektronen betrachtet werden.
Aus dem Funktionsprinzip des Hall-Sensors lässt sich ableiten, dass der Hall-Effekt-Sensor ein aktiver Sensor ist, der zum Betrieb eine externe Stromversorgung und ein Magnetfeld benötigt.Unter Berücksichtigung der Anforderungen an ein kleines Volumen, ein geringes Gewicht, einen geringen Stromverbrauch und eine bequeme Verwendung bei der Anwendung des Sensors wird zur Bereitstellung des externen Magnetfelds ein einfacher Permanentmagnet anstelle eines komplexen Elektromagneten verwendet.Darüber hinaus gibt es bei den wichtigsten vier Arten von Permanentmagneten:SmCoUndSeltenerdmetall NdFeBMagnete bieten Vorteile wie hohe magnetische Eigenschaften und stabile Arbeitsstabilität, die es Hochleistungs-Hall-Effekt-Wandlern oder -Sensoren ermöglichen, Genauigkeit, Empfindlichkeit und zuverlässige Messungen zu erreichen.Daher werden NdFeB und SmCo häufiger verwendetHall-Effekt-Wandlermagnete.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. September 2021