हॉल इफेक्ट सेंसर
हॉल प्रभाव सेंसर (या साधारण हॉल सेंसर ) सेंसर का प्रकार है जो हॉल प्रभाव का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति और परिमाण का पता लगाता है। हॉल सेंसर का उत्पादन वोल्टेज सीधे क्षेत्र की ताकत के लिए आनुपातिक है। इसका नाम अमेरिकन फिजिसिस्ट एडविन हॉल के लिए रखा गया है | [1]
हॉल सेंसर का उपयोग निकटता संवेदन ,स्थिति , स्पीड संसूचन , और हॉल सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है | [2] अधिकांशतः, हॉल सेंसर को बाइनरी स्विच के रूप में कार्य करने के लिए संसूचन का पता लगाने के साथ जोड़ा जाता है। सामान्यतः औद्योगिक अनुप्रयोगों में देखा जाता है जैसे कि चित्रित वायवीय सिलेंडर , वे उपभोक्ता उपकरणों में भी उपयोग किए जाते हैं | उदाहरण के लिए, कुछ कंप्यूटर प्रिंटर एस उन्हें लापता कागज और खुले कवर का पता लगाने के लिए उपयोग करते हैं। कुछ 3 डी प्रिंटर फिलामेंट की मोटाई को मापने के लिए उनका उपयोग करते हैं।
हॉल सेंसर सामान्यतः पहियों और शाफ्ट की गति के समय का उपयोग किया जाता है,| जैसे कि आंतरिक दहन इंजन प्रज्वलन समय , वेगमापी एस और एंटी-लॉक ब्रेकिंग प्रणाली एस स्थायी चुंबक की स्थिति का पता लगाने के लिए उनका उपयोग ब्रशलेस डीसी इलेक्ट्रिक मोटर एस में किया जाता है। दो समान रूप से स्पेस मैग्नेट के साथ चित्रित पहिया में, सेंसर से वोल्टेज प्रत्येक क्रांति के लिए दो बार चोटियों पर होता है। इस व्यवस्था का उपयोग सामान्यतः डिस्क ड्राइव की गति को विनियमित करने के लिए किया जाता है।
कार्य सिद्धांत
हॉल सेंसर में, धारा को धातु की पतली पट्टी पर प्रयुक्त किया जाता है। हॉल की दिशा के लिए चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, चार्ज वाहक को लोरेंत्ज़ फोर्स द्वारा विक्षेपित किया जाता है | जो पट्टी के दोनों पक्षों के बीच विद्युत क्षमता ( वोल्टेज ) में अंतर उत्पन्न करता है । यह वोल्टेज अंतर (हॉल वोल्टेज) चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के लिए आनुपातिक है |[3]
हॉल प्रभाव सेंसर स्थैतिक (गैर-चेंजिंग) चुंबकीय क्षेत्रों का उत्तर देते हैं। यह प्रेरक संवेदक से महत्वपूर्ण अंतर है | जो केवल क्षेत्रों में परिवर्तन का उत्तर देता है।
हॉल अनुसंधान
हॉल अनुसंधान एक उपकरण है जो चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को सीधे मापने के लिए कैलिब्रेटेड हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग करता है। चूंकि चुंबकीय क्षेत्रों में दिशा के साथ -साथ एक परिमाण भी होता है | हॉल अनुसंधान से परिणाम अभिविन्यास पर निर्भर होते हैं,|
पदार्थ
हॉल प्रभाव सेंसर की संवेदनशीलता का निर्धारण करने वाला प्रमुख कारक उच्च इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी है। परिणाम स्वरुप, निम्नलिखित पदार्थ विशेष रूप से हॉल प्रभाव सेंसर के लिए उपयुक्त हैं |[4]
- गैलियम आर्सेनाइड (जीएएएस),
- इंडियम आर्सेनाइड (आईएनएएस),
- इंडियम फॉस्फाइड (आईएनपी),
- इंडियम एंटिमोनाइड (आईएनएसबी),
- ग्राफीन ।
सिग्नल प्रोसेसिंग और इंटरफ़ेस
हॉल सेंसर रैखिक ट्रांसड्यूसर हैं। इस तरह के सेंसर को सेंसर उत्पादन सिग्नल को संसाधित करने के लिए रैखिक परिपथ की आवश्यकता होती है। यह परिपथ सेंसर के लिए ड्राइव वोल्टेज प्रदान करता है और इसका उपयोग उत्पादन सिग्नल को बढ़ाने के लिए किया जाता है। कुछ स्थितियों में, रैखिक परिपथ हॉल सेंसर के ऑफसेट वोल्टेज को रद्द कर सकता है। इसके अतिरिक्त, ड्राइविंग धारा का एसी मॉड्यूलेशन भी इस ऑफसेट वोल्टेज के प्रभाव को कम कर सकता है।
रैखिक ट्रांसड्यूसर के साथ हॉल सेंसर सामान्यतः डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एकीकृत होते हैं | [5] यह सेंसर विशेषताओं (जैसे तापमान-कुफिशन सुधार) और माइक्रोप्रोसेसर प्रणाली के लिए डिजिटल इंटरफेसिंग के लिए उन्नत सुधारों को सक्षम बनाता है। कुछ IC हॉल सेंसर में एकीकृत DSP का उपयोग किया जाता है | जो सेंसर पैकेज के अन्दर सीधे अधिक प्रसंस्करण विधियों की अनुमति दे सकता है |[2]: 167 हॉल सेंसर इंटरफेस में इनपुट डायग्नोस्टिक्स, ट्रांसिएंट स्थितियों के लिए फॉल्ट प्रोटेक्शन और शॉर्ट/ओपन-परिपथ संसूचन सम्मिलित हो सकते हैं। यह हॉल सेंसर को हॉल को भी प्रदान और निगरानी कर सकता है। इन सुविधाओं को संभालने के लिए स्पष्ट आईसी उत्पाद उपलब्ध हैं।
लाभ और हानि
हॉल सेंसर चुंबकीय क्षेत्रों की विस्तृत श्रृंखला को मापने में सक्षम हैं, और क्षेत्र के परिमाण और अभिविन्यास दोनों के प्रति संवेदनशील हैं। जब इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में उपयोग किया जाता है, तो वे यांत्रिक विफलता के लिए कम प्रवण होते हैं, क्योंकि भौतिक भागों पर कोई नहीं होता है। उन्हें यांत्रिक स्विच की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर भी संचालित किया जा सकता है |[6]
हॉल प्रभाव स्विच का उपयोग उच्च बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों वाले क्षेत्रों में नहीं किया जा सकता है। हॉल सेंसर पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन के कारण थर्मल बहाव के लिए प्रवण हो सकते हैं, और सेंसर के जीवनकाल में समय पर बहाव के लिए प्रवण हो सकते हैं । [7]
अनुप्रयोग
स्थिति संवेदन
बाइनरी स्विच के रूप में उपयोग किए जाने वाले हॉल सेंसर के साधारण समान औद्योगिक अनुप्रयोगों में से स्थिति संवेदन में है । हॉल सेंसर का उपयोग ब्रशलेस डीसी मोटर एस में रोटर की स्थिति को समझने और ट्रांजिस्टर को सही अनुक्रम में स्विच करने के लिए भी किया जाता है। हॉल प्रभाव पोजिशन सेंसर का एक और उदाहरण यह है कि स्मार्टफोन का कवर बंद है या नहीं है |[8] गैलेक्सी एस 4 एक्सेसरीज देखें।
प्रत्यक्ष-धारा (डीसी) ट्रांसफॉर्मर
हॉल सेंसर का उपयोग हॉल ट्रांसफार्मर एस में प्रत्यक्ष हॉल के संपर्क रहित माप के लिए किया जा सकता है। ऐसे स्थिति में हॉल सेंसर हॉल कंडक्टर के चारों ओर चुंबकीय कोर में अंतराल में रखा गया है |[9] परिणाम स्वरुप, डीसी चुंबकीय प्रवाह को मापा जा सकता है, और कंडक्टर में डीसी धारा की गणना की जा सकती है।
ऑटोमोटिव ईंधन स्तर सूचक
हॉल सेंसर का उपयोग कुछ मोटर वाहन ईंधन-स्तर के संकेतकों में किया जाता है। सेंसर का उपयोग ईंधन टैंक के अन्दर अस्थायी तत्व की स्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। [10]
कीबोर्ड स्विच
कंप्यूटर कीबोर्ड के लिए हॉल प्रभाव स्विच 1960 के दशक के अंत में एवरेट ए वर्थमैन और जोसेफ टी ने व्याख्या की थी। मौपिन द्वारा हनीवेल में विकसित किए गए थे | [11] उच्च विनिर्माण व्यय के कारण ये कीबोर्ड अधिकांशतः एयरोस्पेस और सैन्य जैसे उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों के लिए आरक्षित होते थे। जैसे-जैसे बड़े पैमाने पर उत्पादन व्यय में कमी आयी है,| उपभोक्ता मॉडल की बढ़ती संख्या उपलब्ध हो गई है।
यह भी देखें
References
- ↑ ]
- ↑ 2.0 2.1 Ramsden, Edward (2006). Hall-effect sensors: theory and applications (2, illustrated ed.). Elsevier. ISBN 978-0-7506-7934-3.
- ↑ Popović, R. S. (2004). Hall effect devices (2, illustrated ed.). CRC Press. ISBN 978-0-7503-0855-7.
- ↑ Petruk, Oleg; Szewczyk, Roman; Ciuk, Tymoteusz; et al. (2014). Sensitivity and Offset Voltage Testing in the Hall-Effect Sensors Made of Graphene. Advances in Intelligent Systems and Computing. Vol. 267. Springer. p. 631. doi:10.1007/978-3-319-05353-0_60. ISBN 978-3-319-05352-3.
- ↑ "Hall Effect Sensor Voltage Regulation and Power Management". phareselectronics.com. Retrieved 26 May 2015.
- ↑ Staff Writer. "How to Decide Between a Reed Switch or a Hall Switch". I.I. Thomas. Retrieved 20 April 2021.
- ↑ Hertz, Jake. "Engineers Deal With Drift in Many Ways. What About a "Zero Drift" Hall-Effect Current Sensor?". All About Circuits. Retrieved 20 April 2021.
- ↑ "ZenFone 5 (A500CG)". asus.com. Retrieved 2 September 2017.
- ↑ Petruk, O.; Szewczyk, R.; Salach, J.; Nowicki, M. (2014). Digitally Controlled Current Transformer with Hall Sensor. Advances in Intelligent Systems and Computing. Vol. 267. Springer. p. 641. doi:10.1007/978-3-319-05353-0_61. ISBN 978-3-319-05352-3.
- ↑ "Liquid Level Sensing: Measuring Liquid Levels Using Hall Effect Sensors" (PDF). infineon.com. 12 February 2009. Retrieved 2 September 2017.
- ↑ Vorthmann, Everett A.; Maupin, Joseph T. (May 1969). "Solid state keyboard". AFIPS Spring Joint Computing Conference 1969. AFIPS '69 (Spring): 149–159. doi:10.1145/1476793.1476823. ISBN 9781450379021. S2CID 7540281.
Further reading
- Baumgartner, A.; Ihn, T.; Ensslin, K.; Papp, G.; Peeters, F.; Maranowski, K.; Gossard, A. C. (2006). "Classical Hall effect in scanning gate experiments". Phys. Rev. B. 74 (16): 165426. Bibcode:2006PhRvB..74p5426B. doi:10.1103/PhysRevB.74.165426. hdl:10067/613600151162165141. S2CID 121163404.
- Nave, R. "Hall Effect". Hyperphysics. Georgia State University Department of Physics and Astronomy. Retrieved 20 April 2021.
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