홀 효과 센서 이해

홀 효과는 자기장이 판면에 수직인 방향으로 전류가 흐르는 전도성 판을 통과할 때 판에 전압 전위가 발생한다는 것을 1879년에 발견한 Edwin Hall의 이름을 따서 명명되었습니다. 상단 패널에 표시된 로렌츠 힘은 홀 효과를 뒷받침하는 기본 물리적 원리입니다. 전자가 적용된 자기장 B에 수직인 방향으로 이동할 때 적용된 자기장과 전류 흐름 모두에 수직인 로렌츠 힘이라는 힘을 받습니다.

홀 효과 센서(또는 간단히 홀 센서)는 홀 효과를 사용하여 자기장의 존재와 진폭을 감지하는 센서 유형입니다. 홀 센서의 출력 전압은 자기장의 세기에 비례합니다. 이 기사에서는 홀 효과 센서의 정의, 응용 프로그램, 다이어그램, 작동 원리, 장점 및 단점을 배웁니다.

홀 효과 센서란 무엇입니까?

자기 센서는 홀 효과 센서의 한 형태입니다. 홀 효과 센서는 출력 전압을 변화시켜 자기장의 변화에 ​​반응하는 변환기입니다. 홀 효과를 감지하고 그 결과를 전자 데이터로 변환한 다음 회로를 켜고 끄거나 변동하는 자기장을 측정하거나 통합 컴퓨터로 처리하거나 인터페이스에 표시하는 데 사용할 수 있는 전자 장치입니다. .

자석을 전류가 흐르는 도체에 수직으로 놓으면 도체의 전자가 한쪽으로 밀려 전하(즉, 전압)의 전위차를 초래합니다. 따라서 도체 근처의 자기장의 존재와 진폭은 홀 효과로 표시됩니다.

홀 효과 센서의 응용

다음은 홀 효과 센서의 일반적인 응용 프로그램입니다.

• 홀 센서는 근접 감지, 위치, 속도 감지 및 전류 감지와 같은 애플리케이션에 활용됩니다.
• 홀 센서는 회전 속도계나 내연 기관의 점화 타이밍과 같이 바퀴와 샤프트의 속도를 측정하는 데 자주 사용됩니다.
• 브러시리스 DC 전기 모터에서 영구 자석의 위치를 ​​감지하는 데 사용됩니다.
• 기계식 리미트 스위치 대신 움직이는 요소를 감지하는 것은 일반적인 애플리케이션입니다. 회전 또는 병진 운동의 인덱싱은 또 다른 일반적인 용도입니다.

홀 효과 센서의 다이어그램:

작동 원리

홀 효과 센서의 작동에서 갈륨 비소(GaAs), 인듐 안티몬화물(InSb) 또는 인듐 비소(InAs)와 같은 얇은 직사각형 p형 반도체 재료는 홀 효과 센서를 형성하기 위해 자체적으로 연속 전류를 통과시킵니다. 자속선은 소자가 자기장에 놓일 때 반도체 재료에 힘을 가하여 전하 캐리어, 전자 및 정공을 반도체 슬래브의 양쪽으로 편향시킵니다. 전하 캐리어가 반도체 물질을 통과할 때 만나는 자기력으로 인해 전하 캐리어가 이동합니다.

전하 캐리어의 축적은 전자와 정공이 측면으로 이동할 때 반도체 재료의 두 측면 사이에 전위차를 생성합니다. 반도체 재료에 직각인 외부 자기장의 존재는 반도체 재료를 통한 전자의 통과에 영향을 미치며, 이 영향은 평평한 직사각형 모양의 재료에서 더 높습니다. 홀 효과는 측정 가능한 전압을 생성하기 위해 자기장을 사용한 결과입니다.

자속선은 전류 흐름에 수직(90o)이어야 하고 올바른 극성(종종 남극)이어야 장치 전체에 전위차를 생성할 수 있습니다. 홀 효과는 자기장의 양뿐만 아니라 자극의 유형을 나타냅니다. 예를 들어, 남극은 장치가 전압 출력을 생성하도록 하는 반면 북극은 영향을 미치지 않습니다. 자기장이 없을 때 홀 효과 센서와 스위치는 "OFF"(개방 회로 상태)에 있어야 합니다. 적절한 강도와 극성의 자기장에 노출되면 "ON"(폐쇄 회로 상태)됩니다.

홀 효과 센서에 대해 자세히 알아보려면 아래 동영상을 시청하세요.

홀 효과 센서의 장점과 단점

장점:

다음은 다양한 응용 분야에서 홀 효과 센서의 이점입니다.

• 전자기 스위치와 비교하면 상당히 저렴합니다.
• 고주파 운용이 가능합니다.
• 변위, 위치, 근접 센서 등 다양한 용도로 활용 가능합니다.
• 강하고 내구성이 있으며 열악한 조건을 견딜 수 있습니다.
• 습도 오염에 강하기 때문에 다양한 용도에 이상적입니다.
• 연락처 바운스에는 어려움이 없습니다.

단점:

홀 효과 센서의 유일한 단점은 홀 소자의 접촉 오정렬과 압전 저항 효과로 인해 센서가 약해진다는 것입니다.

결론

홀 효과 센서(또는 간단히 홀 센서)는 홀 효과를 사용하여 자기장의 존재와 진폭을 감지하는 센서 유형입니다. 홀 센서의 출력 전압은 자기장의 세기에 비례합니다. 홀 효과 센서의 정의, 응용 프로그램, 다이어그램, 작동, 장점 및 단점에 대해 논의한 이 기사의 전부입니다.

독서를 통해 많은 것을 배우기를 바라며, 그렇다면 다른 학생들과도 공유해 주시기 바랍니다. 읽어주셔서 감사합니다. 다음에 뵙겠습니다!