홀 효과란 무엇이며 홀 효과 센서의 작동 원리

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이 튜토리얼에서는 홀 효과가 무엇이며 홀 효과 센서가 어떻게 작동하는지 배울 것입니다. 다음 비디오를 보거나 아래에 작성된 튜토리얼을 읽을 수 있습니다.

개요

홀 효과는 자기장을 측정하는 가장 일반적인 방법이며 홀 효과 센서는 매우 대중적이며 많은 현대 응용 분야를 가지고 있습니다. 예를 들어, 휠 속도 센서와 크랭크 샤프트 또는 캠 샤프트 위치 센서로 차량에서 찾을 수 있습니다. 또한 스위치, MEMS 나침반, 근접 센서 등으로 자주 사용됩니다. 이제 이러한 센서 중 일부를 살펴보고 작동 방식을 살펴보겠습니다. 하지만 먼저 홀 효과가 무엇인지 설명하겠습니다.

홀 효과란 무엇입니까?

홀 효과를 설명하는 실험은 다음과 같습니다. 그림과 같이 얇은 전도성 플레이트가 있고 이를 통해 전류가 흐르도록 설정하면 전하 캐리어가 플레이트의 한쪽에서 다른 쪽으로 직선으로 흐를 것입니다.

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이제 플레이트 근처에 자기장을 가져오면 로렌츠 힘(Wikipedia)이라는 힘으로 인해 전하 캐리어의 직선 흐름을 방해하게 됩니다. 그러한 경우 전자는 판의 한 면으로 편향되고 양극은 판의 다른 면으로 편향됩니다. 즉, 이제 다른 두 면 사이에 미터를 놓으면 측정할 수 있는 전압이 생깁니다.

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따라서 위에서 설명한 대로 측정 가능한 전압을 얻는 효과를 1879년에 발견한 Edwin Hall의 이름을 따서 홀 효과라고 합니다.

홀 효과 센서

홀 효과 자기 센서의 기본 홀 소자는 대부분 가우스당 수 마이크로볼트의 매우 작은 전압을 제공하므로 이러한 장치는 일반적으로 내장된 고이득 증폭기로 제조됩니다.

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홀 효과 센서에는 아날로그와 디지털 출력을 제공하는 두 가지 유형이 있습니다. 아날로그 센서는 전압 조정기, 홀 소자 및 증폭기로 구성됩니다. 회로도에서 센서의 출력이 아날로그이며 홀 요소 출력 또는 자기장 강도에 비례한다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 유형의 센서는 연속 선형 출력으로 인해 근접 측정에 적합하고 사용됩니다.

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반면에 디지털 출력 센서는 "ON" 또는 "OFF"의 두 가지 출력 상태만 제공합니다. 이러한 유형의 센서에는 회로도에 표시된 대로 추가 요소가 있습니다. 이것은 히스테리시스 또는 두 개의 다른 임계값 레벨을 제공하여 출력이 높거나 낮도록 하는 슈미트 트리거입니다. Schmitt Trigger 작동 방식에 대한 자세한 내용은 내 특정 자습서를 참조하십시오.

이러한 유형의 센서의 예는 홀 효과 스위치입니다. 예를 들어 3D 프린터 및 CNC 기계의 리미트 스위치와 산업 자동화 시스템의 감지 및 위치 지정에 자주 사용됩니다.

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이 센서의 다른 최신 응용 프로그램은 휠/로터 속도 또는 RPM을 측정하고 엔진 시스템에서 크랭크축 또는 캠축의 위치를 ​​결정하는 것입니다. 이 센서는 회전축에 부착된 톱니 디스크 근처에 위치한 홀 요소와 영구 자석으로 구성됩니다.

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센서와 디스크 톱니 사이의 간격은 매우 작기 때문에 톱니가 센서 근처를 지나갈 때마다 주변 자기장이 변경되어 센서의 출력이 높거나 낮아지게 됩니다. 따라서 센서의 출력은 회전축의 RPM을 계산하는 데 쉽게 사용할 수 있는 구형파 신호입니다.