Hvorfor trenger man permanente magneter i Hall-effektsensorer

Hall effekt sensor eller Hall effekt transduser er en integrert sensor basert på Hall effekt og sammensatt av Hall element og dets hjelpekrets.Hallsensor er mye brukt i industriell produksjon, transport og dagligliv.Fra den interne strukturen til hallsensoren, eller under bruk, vil du finne atpermanent magneter en viktig arbeidsdel.Hvorfor kreves permanente magneter for Hall-sensorer?

Struktur av Hall Sensor

Først av alt, start fra arbeidsprinsippet til Hall sensor, Hall Effect.Hall Effect er en slags elektromagnetisk effekt, som ble oppdaget av den amerikanske fysikeren Edwin Herbert Hall (1855-1938) i 1879 da han studerte den ledende mekanismen til metaller.Når strømmen går gjennom lederen vinkelrett på det eksterne magnetfeltet, avbøyer bæreren, og et ekstra elektrisk felt vil genereres vinkelrett på retningen til strømmen og magnetfeltet, noe som resulterer i en potensialforskjell i begge ender av lederen.Dette fenomenet er Hall-effekt, som også kalles Hall-potensialforskjell.

 Halleffektprinsipp

Hall-effekten er i hovedsak avbøyningen av bevegelige ladede partikler forårsaket av Lorentz-kraft i magnetfeltet.Når ladede partikler (elektroner eller hull) er innesperret i faste materialer, fører denne avbøyningen til akkumulering av positive og negative ladninger i retningen vinkelrett på strømmen og magnetfeltet, og danner dermed et ekstra tverrgående elektrisk felt.

Lorentz kraft

Vi vet at når elektroner beveger seg i et magnetfelt, vil de bli påvirket av Lorentz-kraft.Som ovenfor, la oss først se på bildet til venstre.Når elektronet beveger seg oppover, beveger strømmen som genereres av det seg nedover.Vel, la oss bruke venstrehåndsregelen, la den magnetiske følelinjen til magnetfelt B (skutt inn på skjermen) trenge inn i håndflaten, det vil si at håndflaten er utad, og pek fire fingre til strømretning, det vil si fire punkter ned.Deretter er retningen til tommelen kraftretningen til elektronet.Elektronene tvinges til høyre, så ladningen i den tynne platen vil vippe til siden under påvirkning av det ytre magnetfeltet.Hvis elektronet vipper mot høyre, vil det dannes en potensialforskjell på venstre og høyre side.Som vist i figuren til høyre, hvis voltmeteret er koblet til venstre og høyre side, vil spenningen bli oppdaget.Dette er det grunnleggende prinsippet for hallinduksjon.Den detekterte spenningen kalles hallindusert spenning.Hvis det eksterne magnetfeltet fjernes, forsvinner Hall-spenningen.Hvis representert av et bilde, er Hall-effekten som følgende figur:

Halleffektskisse

i: strømretning, B: retning av det ytre magnetfeltet, V: Hallspenning, og de små prikkene i boksen kan betraktes som elektroner.

Fra arbeidsprinsippet til Hall-sensoren kan man finne at Hall-effektsensoren er en aktiv sensor, som må kreve ekstern strømforsyning og magnetfelt for å fungere.Tatt i betraktning kravene til lite volum, lav vekt, lavt strømforbruk og praktisk bruk i applikasjonen av sensoren, brukes en enkel permanent magnet i stedet for en kompleks elektromagnet for å forsyne det eksterne magnetfeltet.Dessuten, i de fire viktigste typene permanente magneter,SmCoogNdFeB sjeldne jordartermagneter har fordeler som høye magnetiske egenskaper og stabil arbeidsstabilitet, noe som kan gjøre det mulig for høyytelses Hall-effekt-transduser eller sensor å oppnå nøyaktighet, følsomhet og pålitelige målinger.Derfor bruker NdFeB og SmCo mer somHall effekt transduser magneter.


Innleggstid: 10. september 2021