Aplicación de elemento Hall --- sensor Hall lineal programable utilizado en sensor de presión
Prefacio
El elemento Hall es un sensor magnético basado en el efecto Hall . Tiene las ventajas de ser sensible al campo magnético, estructura simple, tamaño pequeño, amplia respuesta de frecuencia, gran cambio de voltaje de salida y larga vida útil.
Principio : cuando la corriente pasa a través del semiconductor perpendicular al campo magnético externo, los portadores se desvían y se genera un campo eléctrico adicional perpendicular a la dirección de la corriente y el campo magnético, lo que da como resultado una diferencia de potencial entre los dos extremos de El semiconductor Este fenómeno es el efecto Hall , esta diferencia de potencial También conocida como diferencia de potencial Hall .
El efecto Hall fue descubierto por el físico Hall en 1879. Define la relación entre el campo magnético y el voltaje inducido, un efecto completamente diferente al de la inducción electromagnética tradicional. Cuando una corriente pasa a través de un conductor en un campo magnético, el campo magnético producirá una fuerza perpendicular a la dirección de movimiento de los electrones en el conductor, generando así una diferencia de potencial en las dos direcciones perpendiculares al conductor y la línea magnética de fuerza.
Aunque este efecto ha sido conocido y entendido hace muchos años, los sensores basados en el efecto Hall no fueron prácticos hasta que se realizaron avances significativos en la tecnología de materiales, hasta que apareció un imán constante de alta resistencia y un circuito de acondicionamiento de señal que funcionaba a una pequeña salida de voltaje. . Dependiendo del diseño y la configuración, los sensores de efecto Hall se pueden usar como sensores de encendido / apagado o sensores lineales, y se usan ampliamente en sistemas de energía.
Según la función del elemento Hall, se pueden dividir en: Dispositivo lineal Hall y Dispositivo conmutador Hall . El primero genera cantidades analógicas y el segundo genera cantidades digitales.
Según la naturaleza de los objetos detectados, sus aplicaciones se pueden dividir en aplicaciones directas y aplicaciones indirectas . El primero es para detectar directamente el campo magnético o las propiedades magnéticas del objeto a inspeccionar y el segundo es para detectar el campo magnético establecido artificialmente en el objeto a inspeccionar. Este campo magnético se utiliza como portador de la información detectada. A través de él, muchas cantidades físicas no eléctricas y no magnéticas como fuerza, momento, presión, tensión, posición, desplazamiento, velocidad, aceleración, ángulo, velocidad angular, número de revoluciones, velocidad de rotación y el momento en que el trabajo los cambios de estado, etc., se convierten en electricidad para su detección y control.
Este artículo presenta la aplicación del sensor Hall lineal programable CC6511 a productos de sensor de presión
1. Principio de funcionamiento
El elemento Hall lineal es un sensor magnético con salida de señal analógica, y el voltaje de salida cambia linealmente con la densidad de la fuerza magnética de entrada.
La salida de voltaje del sensor de efecto Hall lineal IC rastrea con precisión los cambios en la densidad de flujo magnético. En un estado estático (sin campo magnético), teóricamente, la salida debe ser igual a la mitad del voltaje de la fuente de alimentación dentro del rango de voltaje y temperatura de funcionamiento. El aumento del campo magnético del polo sur aumentará el voltaje de su voltaje estático. Por el contrario, aumentar el campo magnético del Polo Norte aumentará el voltaje de su voltaje estático. Estos componentes pueden medir el ángulo, la proximidad, el movimiento y el flujo magnético de la corriente. Pueden reflejar eventos mecánicos de forma magnética.
El elemento Hall lineal puede medir el campo magnético con mayor precisión Si hay una correspondencia uno a uno entre el campo magnético y la posición espacial, el elemento Hall lineal puede obtener con precisión la información de posición.
En la aplicación, generalmente se usa la relación entre varios parámetros, como la tensión y la presión y el desplazamiento, de modo que el elemento Hall lineal puede medir varias cantidades físicas y convertirse en un sensor potente y altamente sensible.
1. Pieza de conversión de presión-desplazamiento
Su función es sentir la presión a medir y convertir el valor de la presión en desplazamiento, generalmente se utilizan elementos elásticos para completar este trabajo de conversión.
2. Pieza de conversión de potencial de desplazamiento
Su función es convertir el desplazamiento en potencial eléctrico para medición e indicación. Según el efecto Hall, cuando la corriente de control es constante, la densidad de inducción magnética B del campo magnético debe cambiarse para generar el potencial Hall. Por lo tanto, para convertir el desplazamiento al tamaño del potencial Hall, el cambio de desplazamiento debe cambiarse en el cambio de densidad de inducción magnética.
Por esta razón, a menudo se usa un campo magnético con una densidad de inducción magnética trapezoidal lineal, que generalmente puede estar compuesto por cuatro polos magnéticos. Como se muestra en la figura, un campo magnético descendente se forma en un par de espacios de aire de polos magnéticos en el derecha, y un par de espacios de aire de polo magnético a la izquierda.Un campo magnético ascendente se forma en el campo magnético, de modo que el elemento Hall colocado en el campo magnético se ve afectado simultáneamente por los campos magnéticos ascendentes y descendentes. Dado que sus polaridades son exactamente opuesto, la densidad de inducción magnética en todo el campo magnético es diferente. Si la configuración es apropiada, se puede formar un campo magnético trapezoidal con una característica lineal de densidad de inducción magnética, de modo que cuando el elemento Hall se mueve en el campo magnético, diferentes magnitudes La densidad de inducción B se sentirá en diferentes posiciones, de modo que el potencial eléctrico generado por el elemento Hall cambie con su posición Para completar la conversión del desplazamiento en potencial eléctrico.
Para el sensor Hall lineal en la imagen, podemos elegir CC6511, que es un IC de sensor Hall lineal de salida de un solo extremo de alto rendimiento. Utiliza una salida analógica de un solo extremo para hacer que el producto sea más fácil de usar. Cuando el polo sur del El campo magnético está cerca de la pantalla de seda, la salida El valor disminuye. El IC tiene la ventaja de un alto coeficiente Hall. El chip contiene un sensor Hall de alta sensibilidad, un preamplificador de señal Hall, una unidad de compensación de temperatura Hall de alta precisión, un oscilador, un circuito de cancelación de compensación dinámica y un módulo de salida del amplificador.
CC6511 tiene un amplio rango de salida lineal. Bajo la condición de un voltaje de 5V, OUT puede variar linealmente con el campo magnético de 0.5V a 4.5V. El rango de salida lineal de la señal es de 4V. La fuerza de salida de la señal se ha mejorado mucho en comparación con salida tradicional de un solo extremo El rendimiento antiinterferencias del producto.
El circuito integrado de cancelación de compensación dinámica dentro de CC6511 hace que la sensibilidad del IC esté libre de presión externa y estrés del paquete IC. La frecuencia de corte interna es de hasta 1 MHz, lo que hace que el ancho de banda del sensor sea alto y una velocidad de respuesta rápida.
Para obtener más información, preste atención.
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