Hall-sensor toepassingen
In 1879, tijdens het werken aan zijn proefschrift aan de Johns Hopkins University, voerde de Amerikaanse natuurkundige Edwin Herbert Hall een experiment uit met een gouden plaat. Hij leidde een stroom door de plaat door de plaat zelf op het glas te plaatsen en bovendien werd de plaat onderworpen aan de werking van een magnetisch veld dat loodrecht op het vlak en dus loodrecht op de stroom was gericht.
In alle eerlijkheid moet worden opgemerkt dat Hall op dit moment bezig was met het oplossen van de vraag of de weerstand van de spoel waardoor de stroom vloeit afhangt van de aanwezigheid ernaast permanente magneet, en binnen dit werk hebben wetenschappers duizenden experimenten uitgevoerd. Als resultaat van het experiment met de gouden plaat werd een zeker potentiaalverschil gevonden aan de zijranden van de plaat.
Deze spanning wordt de Hall-spanning genoemd. Het proces kan grofweg als volgt worden beschreven: de Lorentz-kracht zorgt ervoor dat een negatieve lading zich ophoopt aan de ene rand van de plaat en een positieve lading aan de andere kant.De verhouding van de resulterende Hall-spanning tot de waarde van de longitudinale stroom is een kenmerk van het materiaal waaruit een bepaald Hall-element is gemaakt, en deze waarde wordt de "Hall-weerstand" genoemd.
Het Hall-effect dient als een redelijk nauwkeurige methode om het type ladingsdragers (gat of elektron) in een halfgeleider of metaal te bepalen.
Op basis van het Hall-effect produceren ze nu Hall-sensoren, apparaten om de sterkte van een magnetisch veld te meten en de sterkte van een stroom in een draad te bepalen. In tegenstelling tot stroomtransformatoren is het met Hall-sensoren ook mogelijk om gelijkstroom te meten. De toepassingsgebieden van de Hall-effectsensor zijn dus over het algemeen vrij uitgebreid.
Aangezien de Hall-spanning klein is, is het niet meer dan logisch dat de Hall-spanningsklemmen zijn aangesloten operationele versterker… Om verbinding te maken met digitale knooppunten, wordt het circuit aangevuld met een Schmitt-trigger en wordt een drempelapparaat verkregen, dat wordt geactiveerd bij een bepaald niveau van magnetische veldsterkte. Dergelijke circuits worden Hall-schakelaars genoemd.
Vaak wordt een Hall-sensor gebruikt in combinatie met een permanente magneet en wordt geactiveerd wanneer de permanente magneet de sensor binnen een bepaalde vooraf bepaalde afstand nadert.
Hall-sensoren komen vrij vaak voor in borstelloze of klepelektromotoren (servomotoren), waarbij de sensoren direct op de motorstator zijn geïnstalleerd en fungeren als een rotorpositiesensor (RPR) die feedback geeft over de rotorpositie, vergelijkbaar met een collector in collector DC-motor.
Door een permanente magneet op de as te bevestigen, krijgen we een eenvoudige toerenteller en soms het afschermende effect van het ferromagnetische deel zelf op de magnetische flux van permanente magneet… De magnetische flux waaruit Hall-sensoren doorgaans worden geactiveerd, is 100-200 Gauss.
Vervaardigd door de moderne elektronica-industrie, hebben driedraads Hall-sensoren een open-collector npn-transistor in hun pakket. Vaak mag de stroom door de transistor van een dergelijke sensor niet hoger zijn dan 20 mA, daarom is het noodzakelijk om een stroomversterker te installeren om een krachtige belasting aan te sluiten.
Het magnetische veld van een stroomvoerende geleider is meestal niet sterk genoeg om een Hall-sensor te activeren, aangezien de gevoeligheid van dergelijke sensoren 1-5 mV / G is, en daarom wordt voor het meten van zwakke stromen een stroomvoerende geleider gewikkeld een ringkern met spleet en een Hall-sensor is al in de spleet geïnstalleerd... Dus met een spleet van 1,5 mm zal de magnetische inductie nu 6 Gs/A zijn.
Bij het meten van stromen boven 25 A gaat de stroomgeleider direct door de ringkern. Het kernmateriaal kan alcifer of ferriet zijn indien gemeten hoogfrequente stroom.
Sommige ionenstraalmotoren werken op basis van het Hall-effect en werken zeer efficiënt.
Het Hall-effect is de basis voor elektronische kompassen in moderne smartphones.