Датчик Холла в смартфоне — что это, для чего он нужен, принцип действия

Датчик Холла в смартфоне — что это -, для чего он нужен, принцип действия

Современный смартфон может быть настолько многофункциональным, что его владелец не всегда в курсе всех характеристик и возможностей своего аппарата. Например, вы знаете, что такое датчик Холла в смартфоне? Как он работает и для чего нужен? Предлагаем вам узнать об этой характеристике больше!

Что значит датчик Холла в смартфоне?

Мы уже в курсе, зачем гаджету модуль приближения или гироскоп. Но что такое датчик Холла в смартфоне? Это определитель положения, чье действие основано на эффекте Холла. Данный приборчик фиксирует как наличие магнитного поля, так и измеряет его напряженность.

Датчик и сам эффект назван по имени известного физика Э. Холла. Именно этот ученый установил, что при помещении в центр магнитного поля проводника-пластины, по которой идет переменный ток, в нем (поле) проявится холловское напряжение — поперечная разность потенциалов.

В описанном случае электроны в проводнике отклоняются строго перпендикулярно направлению самого магнитного поля. Отсюда их плотность на разных частях пластины будет отличной. Вот эту разность потенциалов и фиксирует измеритель.

А что такое датчик Холла в смартфоне? Это еще более простой прибор — он призван определять лишь наличие магнитного поля, не измеряя его напряженность. Кроме того, гаджет наверняка снабженеще и магнитным датчиком, который позволяет использовать ваш смартфон в качестве компаса.

Где он применяется?

Мы с вами установили, что такое датчик Холла в смартфоне. Однако гаджеты — это не единственная сфера применения изобретения, которое также отличается возможностью бесконтактного управления каким-либо устройством.

Надо сказать, что эффект Холла был открыт сравнительно давно — в 1879 году. А впервые применили его на практике только спустя 75 лет после этого события. Полезен он оказался для автомобилей — датчик использовали для измерения угла расположения коленвала, распредвала. В более старых моделях машин датчик Холла определял момент образования искры.

Далее по пути прогресса прибор стали применять и в сложных системах:

• бесконтактные выключатели;
• системы, предназначенные для чтения магнитных кодов;
• устройства, используемые для бесконтактного определения в проводниках силы тока;
• измерители уровня жидкости;
• ионные ракетные двигатели.

Кроме того, было выяснено, что датчик Холла способен заменять магнитоуправляемые герметичные контакты — герконы. Они имеют широкую сферу применения: микроэлектроника, охранные сигнализации, клавиатуры, лифты, наушники.

Зачем датчик Холла в смартфоне?

Мы с вами выяснили, что данный прибор определяет наличие магнитного поля. Но тогда для чего нужен датчик Холла в смартфоне сегодня? Все просто — он определяет, открыт или закрыт «умный» чехол с магнитной застежкой. Если магнит далеко (датчик «не видит» его на определенном расстоянии), то дается команда на включение дисплея. Если же застежка близко (а значит, пользователь закрыл чехол), то датчик сигнализирует системе, что экран нужно перевести в спящий режим.

Полезен этот измеритель и для бамперов для смартфонов с «окошком» на дисплее. Так, например, если вы захлопнули чехол, то датчик Холла это фиксирует. Он дает сигнал системе, что нужно транслировать на экране заставку, специально предназначенную для «оконца». Чаще всего это время, дата, важные уведомления. Убрали дверку чехла — команда от датчика на отображение на дисплее полной информации.

Другие функции в смартфонах

Взаимодействие с магнитными крышками — это самое распространенное применение датчика в современных гаджетах. Однако надо отметить, что он с успехом использовался в более ранних моделях смартфонов:

• Функция «цифровой компас» действовала благодаря датчику Холла. И сегодня он используется навигационными приложениями для общего улучшения позиционирования и более высокой точности определения вектора движения.
• Активация/дезактивация подсветки при открытии/закрытии устройства-«раскладушки». Здесь действие схоже с современной ситуацией с магнитными крышками чехлов.

Есть ли в моем телефоне датчик Холла?

Чтобы ответить на вопрос в подзаголовке, проще всего обратиться к характеристике вашего гаджета на официальном сайте производителя или в инструкции к девайсу. Однако не все изготовители указывают, снабжено ли конкретное устройство датчиком Холла.

Но существует простой способ проверки. Если к модели вашего смартфона выпускаются «умные» обложки или чехлы (в т. ч. и с «окошками»), имеющие магнитную застежку, то, скорее всего, в аппарате датчик Холла есть.

Среди популярных сегодня на рынке моделей этот модуль имеют следующие:

• Lenovo Vibe S1.
• Meizu Pro5.
• Meizu M2 Mini.
• LG Nexus 5X.
• Meizu M2 Note и проч.

К сожалению, в современных смартфонах возможности датчика Холла сильно усечены. Это объясняется минимизацией толщины корпуса, желанием производителя снизить расход заряда батареи, отсутствием потребности в расширенных за счет него функциях. Сегодня задач у датчика две — взаимодействие с «умным» чехлом или обложкой и карманный компас.

Холла в смартфоне что это?

– сенсор, реагирующий на магнитные поля Земли, другими словами, датчик измеряет электромагнитное излучение. Геомагнитные датчики часто устанавливают в смартфоны и планшеты, ведь с их помощью можно определить стороны света и узнать в какую сторону повернуто устройство. …

Зачем в телефоне магнит?

Дело в том, что данный сенсор реагирует на магнитное поле Земли, благодаря чему позволяет определять стороны света. Это главным образом используется в спутниковой системе навигации смартфона, благодаря чему более точно определяется местоположение текущего устройства и его владельца.

Какие датчики есть в телефоне?

Датчики в смартфонах и планшетах

• Акселерометр (accelerometer, датчик ориентации, датчик ускорения)
• Гироскоп (gyroscope)
• Геомагнитный датчик (geomagnetic field sensor, магнитометр)
• Датчик приближения (proximity sensor)
• Датчик освещенности (light sensor, датчик света)
• Датчик Холла (Hall sensor)
• Барометр (pressure sensor)

Для чего нужен датчик Холла?

Официальное название — датчик положения на эффекте Холла. Датчик Холла весьма широко распространен в автомобилестроении, с его помощью измеряют угол положения распредвала, на некоторых автомобилях — угол положения коленвала, на более старых автомобилях он сигнализировал о моменте искрообразования. …

Что такое гироскоп на телефоне?

Гироскоп же фиксирует перемещения телефона в пространстве, скорость перемещения, определяет стороны света. В целом можно сказать, что функционал у этих двух устройств схож и гиродатчик – это как бы улучшенный акселерометр.

Что такое акселерометр в телефоне?

Акселерометр – это прибор, с помощью которого измеряется кажущееся ускорение. Он призван помочь программному обеспечению смартфона определить положение, а также расстояние перемещения мобильного устройства в пространстве. Часто этот датчик путают с гироскопом.

Как работает магнитометр в телефоне?

Именно благодаря магнитометру работает компас в вашем телефоне. Последний из трех главных датчиков, ответственных за определение положения телефона в пространстве, — это магнитометр. Его название говорит само за себя: он регистрирует магнитные поля и таким образом может определить, в каком направлении находится север.

Как влияет магнит на экран телефона?

Поднесенный магнит искажает направление луча, тем самым меняя картинку. В современных ЖК-дисплеях, применяемых в гаджетах, изображение формируется воздействием тока на жидкие кристаллы, поэтому влияние магнитного держателя на телефон ничтожно мало.

Для чего нужен магнитный датчик в телефоне?

Датчик Холла обнаруживает магнитное поле, благодаря чему может определить положение смартфона в пространстве. Так, смартфон может стать компасом — достаточно скачать специальное приложение из Google Play (просто сделайте поиск по запросу «компас»).

Какие датчики есть?

• Датчики давления абсолютного давления …
• Датчики расхода Механические счетчики расхода …
• Уровня Поплавковые …
• Температуры Термопара …
• Датчик концентрации Кондуктометры
• Радиоактивности (также именуются детекторами радиоактивности или излучений) Ионизационная камера …
• Перемещения Абсолютный шифратор …
• Положения Контактные

Как настроить акселерометр в телефоне?

Настройка и калибровка акселерометра

Перейдите в меню программы, нажав на три горизонтальные полоски в левом верхнем углу, и выберите пункт «Калибровка акселерометра». Приложение предложит положить телефон на ровную, горизонтальную поверхность и нажать на кнопку «Откалибровать».

Как работает гироскоп на телефоне?

Гироскоп в смартфоне – это микроэлектромеханический преобразователь угловых скоростей в электрический сигнал. Другими словами этот датчик рассчитывает изменение угла наклона относительно оси при повороте устройства.

Для чего нужен датчик холла ваз 2109?

Проверка датчика Холла на автомобилях ВАЗ 2108, 2109, 21099

Датчик холла устанавливается в распределителе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Он предназначен для определения момента искрообразования в системе зажигания автомобиля (аналог контактов в контактной системе зажигания).

Что представляет собой датчик Холла?

Датчик Холла – это прибор, фиксирующий магнитное поле и его напряженность. В смартфонах используется упрощенный аналог устройства, который определяет только наличие магнитного поля без считывания его напряженности по осям. Работа прибора основана на эффекте Холла, открытом в 1879 году.

Датчик Холла в смартфоне — что такое, для чего он нужен, принцип действия

Эдвин Холл – американский учёный-физик. Своё знаменитое открытие он сделал ещё в 19-м веке. Холл обнаружил, что если проводник (например, металлическую пластину), подключенный к источнику постоянного тока, поместить в магнитное поле, то на движущиеся электроны начнёт воздействовать сила Лоренца. Как следствие, электроны станут двигаться по дуге и тяготеть к одной из граней пластины. У этой грани электроны будут накапливать отрицательный заряд, а у противоположной – положительный. Разность потенциалов на 2-х краях пластины именуется холловским напряжением.

Кратко и ёмко об эффекте Холла рассказывает этот ролик:

Практическое применение эффекту Холла нашли лишь спустя 15 лет после гибели учёного. Сейчас на этом эффекте основана работа приводов дисководов ПК, кулеров компьютерной техники, систем зажигания автомобилей, даже ионных реактивных двигателей. О том, как применить открытие Холла в смартфоностроении, разработчики догадались относительно недавно.

Для чего на мобильном датчик Холла

Датчик Холла — это измерительный элемент (по сути – магнитометр), определяющий наличие, интенсивность, и смены в интенсивности магнитного поля.

Датчик получил своё название благодаря открытому в 1879 «эффекту Холла» — возникновению поперечной разности потенциалов, которая появляется благодаря помещению проводника с постоянным током в магнитное поле (американский физик Эдвин Холл, в честь которого назван данный эффект, экспериментировал с пропуском постоянного тока по тонким пластинкам золота).

Физик Эдвин Холл

Возможности датчика Холла пригодились во многих отраслях материального производства (в частности, в автомобилестроении). Применение же его при производстве мобильных гаджетов позволило реализовать следующие функции:

• Измерять величину магнитного потока;
• Автоматически корректировать яркость экрана при разных степенях освещённости;
• Определять более точное направление движения;
• Реализовать бесконтактное управление (с помощью жестов);
• Менять ориентацию изображения на дисплее вашего гаджета и так далее.

В смартфонах датчик Холла выглядит как микросхема, которая на выходе выдаёт сигнал в виде нуля (сигнала нет) или единицы (сигнал подаётся). Данный сигнал считывается смартфоном, и в зависимости от специфики настроек аппарат выполняет то или иное действие.

Для чего нужен датчик Холла в смартфоне?

Датчиком Холла (его же называют магнитным датчиком) оснащаются многие модели популярных производителей и некоторые смартфоны малоизвестных китайских марок. Этот сенсор предназначен для того, чтобы фиксировать холловское напряжение.

Датчик не измеряет напряжение, а лишь определяет его наличие или отсутствие, после чего подаёт смартфону сигнал. Получив сигнал, гаджет выполняет некоторое запрограммированное действие.

Как правило, использование датчика Холла на телефоне сводится к решению всего 2-х задач – вот зачем этот датчик нужен гаджету:

• Сенсор ускоряет старт GPS-навигатора и улучшает геопозирование.
• Датчик Холла обеспечивает возможность взаимодействия смартфона с магнитными чехлами.

Кроме того, благодаря открытию американского учёного стало возможным управление жестами – «фишка», которую пользователи впервые встретили на Samsung Galaxy S3.

Разумеется, потенциал эффекта Холла в смартфоностроении раскрыт не полностью. Причина тому – ряд технических ограничений. Использовать открытие Холла «по полной» не позволяют компактные размеры современных мобильных устройств и аккумуляторы недостаточной мощности.

Основные датчики в смартфонах и планшетах

Акселерометр

(accelerometer, датчик ориентации, датчик ускорения)

– самый простой датчик, который встречается в любом смартфоне или планшете. Служит, в основном, для регистрации поворота смартфона из портретной ориентации в ландшафтную. Часто, именно акселерометр называют G-Sensor. Вообще, акселерометр регистрирует разницу ускорения объекта и гравитационного ускорения по трём осям. Затем электроника вычисляет разницу, делает выводы и отправляет сигнал программному обеспечению – когда и в какую сторону повернуть экран. Отсюда вытекает главный недостаток акселерометра – если нет ускорения или оно не велико, то акселерометр перестает регистрировать положение устройства в пространстве или делает это с большой погрешностью. Это негативно сказывается на точности управления устройством, к примеру, в играх или при управлении квадрокоптером. Здесь на помощь приходит следующий датчик.

Гироскоп

– также служит для регистрации положения устройства в пространстве, но, в отличие от акселерометра, может регистрировать угол наклона по трем осям даже неподвижного устройства. С помощью гироскопа в играх повышается точность, поскольку разработчикам будет доступна информация об отклонении устройства в градусах с погрешностью всего в 1-2 градуса. Многие считают, что даже недорогие смартфоны и планшеты оснащены гироскопом. Однако наш эксперимент показал, что недорогие смартфоны и планшеты не могут похвастаться наличием гироскопа – только акселерометр. Вот несколько смартфонов и планшетов, где гироскоп обнаружить не удалось:

Гироскоп мы также не обнаружили в LG G3 Stylus, LG G3 S, Samsung Galaxy A5, Galaxy E5, ZTE Blade GF3, Sony Xperia M4 Aqua, Sony Xperia C4

А вот, где есть пресловутый датчик:

Гироскоп мы также обнаружили в Samsung Galaxy S III DUOS, Galaxy S5 mini, LG NEXUS 5. И не стоит сомневаться, что гироскоп и солидный набор других датчиков содержится в ТОПовых решениях вроде Samsung Galaxy Note Edge, Galaxy S 6, Galaxy A7, Sony Xperia Z3+, LG G4 и других лучших современных смартфонах.

Удивительно, но в LG G4S и Asus FonePad 8 (про который мы уже писали – подробный обзор Asus FonePad гироскопа в списке датчиков не видно, зато полно вспомогательных сенсоров:

Справедливости ради, нужно отметить, что вспомогательные датчики, рассмотренные нами в самом конце статьи, могут нивелировать отсутствие гироскопического датчика, но, мы полагаем, не полностью.

Геомагнитный датчик

(geomagnetic field sensor, магнитометр)

– датчик, реагирующий на магнитные поля земли. С его помощью можно определить стороны света, поэтому часто его называют электронный компас. В частности, наличие такого датчика сильно поможет устройствам без модуля GPS определить местоположение (не без помощи WiFi и вышек сотовой связи, разумеется). Магнитометр – один из ключевых датчиков, который совместно с акселерометром и гироскопом даёт возможность разработчикам использовать устройство на полную мощность. Иногда, для еще большего повышения точности, добавляют дополнительные аппаратные датчики схожей, но упрощенной функциональности вроде Geomagnetic Rotation vector sensor. Естественно, магнетометр можно использовать по прямому назначению: в качестве металлоискателя, для поиска проводки в стенах, в качестве компаса – ищите в магазинах приложений нужное.

Некоторые приложения для смартфонов, использующие геомагнитный датчик

Датчик приближения

(proximity sensor)

– датчик позволяет определить предмет перед собой и расстояние до него. Представляет собой инфракрасный излучатель и приёмник. Когда на приемник не поступает излучения – предмета нет, а когда поступает – предмет, от которого отражается луч, есть. Этот датчик даёт возможность отключить дисплей, когда вы приблизили ухо к смартфону для совершения звонка. Продвинутые версии датчика используются в качестве датчика жестов (gesture sensor) – смартфон может распознать определенные жесты рук и совершить заданное действие. В некоторых случаях, датчик приближения может быть использован для отключения дисплея при использовании чехла (дешёвая альтернатива датчику Холла).

Датчик освещенности

(light sensor, датчик света)

– позволяет вычислить уровень внешней освещенности. Смартфон или планшет с датчиком освещенности способен самостоятельно повышать или снижать уровень яркости подсветки экрана, что очень удобно, поскольку регулировать яркости по нескольку раз в день не самое приятное занятие. В ТОПовых смартфонах и планшетах , может применяться продвинутая версия датчика освещенности – RGB сенсор, который способен уловить интенсивность основных цветов (красный, зеленый и синий) для дальнейшей настройки картинки на дисплее или для корректировки баланса для фотографирования. Такой датчик можно найти в Galaxy Note 3, например. А в Galaxy Note 4 функционал датчика света расширился до измерения не только в видимом диапазоне, ни в ультрафиолете. Таким ультрафиолетовым сенсором можно измерить уровень излучения и определить пригодное для загара время суток.

Принцип взаимодействия датчика Холла с мобильными аксессуарами

Благодаря датчику Холла мобильные устройства могут взаимодействовать с так называемыми «умными» чехлами (Smart Case). В крышку подобного флипа вмонтирован магнит. Как только пользователь прикрывает крышку чехла, возникает эффект Холла, датчик передаёт сигнал об этом системе смартфона – и экран гаджета автоматически блокируется. Естественно, всё это происходит за считанные доли секунды. Когда владелец смартфона открывает крышку чехла, холловское напряжение «сходит на нет». Датчик даёт команду разблокировать дисплей.

Если владелец гаджета использует чехол с окошком (как на рисунке выше), то датчик Холла даёт команду не на полное отключение дисплея, а на его переключение с одного режима на другой. При закрытой крышке на доступную область экрана могут выводиться часы, календарь, музыкальный проигрыватель или список уведомлений.

Переживать по поводу того, что магнит «умного» чехла нанесёт вред начинке смартфона, точно ни к чему. Магнитное поле не портит гаджет – это было доказано многочисленными профессиональными и любительскими тестами.

Датчик Холла позволяет экономить заряд аккумулятора гаджета – это главное преимущество, которое предоставляет данный сенсор. Активированный экран смартфона при высокой яркости потребляет внушительное количество драгоценных миллиампер.

Как происходит взаимодействие смартфона и магнитных чехлов

В качестве несложного примера, иллюстрирующим процесс взаимодействия магнитного чехла со смартфоном, можно вспомнить об автоматической блокировке/разблокировке экрана. Осуществляются они, когда чехол открывается или закрывается. Блокировка дисплея при этом происходит благодаря реакции датчика Холла на приближающийся магнит, установленный в флипе. Когда крышка чехла открывается, то происходит снижение интенсивности излучения, что приводит к активизации экрана.

В чехлах, у которых имеется окошко в верхней части, использование датчиков Холла позволяет пользоваться отдельными функциями, не открывая флипа. Так может производиться управление звонками, проигрывателем или часами. Возможность регистрации наличия или отсутствия высокого магнитного поля, позволяет смартфону принять решение о необходимости оставления всего экрана активным или же какой-то его части.

И в заключение ещё об одном аксессуаре, которому необходимо использование датчика Холла — Google CardBoard. Речь идёт об очках, переносящих в виртуальную реальность. Для их использования необходим смартфон. В процессе эксплуатации аппарат размещается внутри устройства, а потому единственный способ управлять им — с помощью удалённого взаимодействия между магнитом и датчиком Холла. Магнит при этом встраивается в единственную «кнопку» аксессуара. Meizu Pro 8 — информация здесь

Какие смартфоны имеют датчик Холла?

К сожалению, не все производители в списках характеристик своих гаджетов указывают, есть ли у устройства датчик Холла. В кратком перечне параметров такой информации точно не найти. Однако пользователь может быть уверен: если под смартфон выпускается оригинальный Smart Case, значит, магнитным датчиком этот девайс точно оснащён.

Вот лишь некоторые из современных моделей, которые имеют датчики Холла:

• Meizu MX5.
• Meizu M2 Note.
• LG Nexus 5X.
• Lenovo Vibe S1.
• Lenovo K3 Note.
• Samsung Galaxy S7.
• Google Pixel / Google Pixel XL.
• Sony Xperia XA1 Ultra.
• Nokia 5 Dual SIM.
• Xiaomi MI 5C.

Как работает датчик Холла

Во время изучения свойств электрического тока Эдвин Холл (ученый, давший название открытому им эффекту) заметил прямую зависимость между током и магнитным полем. Если элементы электрической цепи помещались в зону действия магнитного поля, то напряжение тока в проводнике изменялось в зависимости от интенсивности излучения.

Различают два вида этого датчика:

1. Аналоговый. Такое устройство по праву имеет статус классического, так как появилось первым. Но в настоящее время используется мало из-за своих немаленьких размеров и устаревшей конструкции.
2. Цифровой. Более современный вариант, который работает только в двух положениях – магнитное поле есть, либо его нет.

ТОП-10 самых дорогих и крутых мобильных телефонов в мире

Стоит отметить, что цифровой вид бывает униполярным или биполярным. Первый вариант срабатывает только при повышении магнитного поля, а при его ослабевании выключается. Второй реагирует на полярность. Простыми словами одна полярность его включает, другая выключает.

Как проверить датчик Холла

Так как датчик Холла реагирует на изменения магнитного поля проверить его работу в телефоне можно при помощи обычного магнита (достаточно даже маленького кусочка). При поднесении его к включенному устройству экран должен погаснуть. Устройство сработало и подало команду на блокировку девайса. При повторном поднесении телефон разблокируется.

Датчик эффекта Холла

Датчик эффекта Холла (или просто датчик Холла) — измерительный преобразователь для измерения величины магнитного поля. Принцип работы датчика основан на эффекте Холла и его исходное напряжение прямо пропорционально напряжённости магнитного поля [1] . Данное явление было открыто американским физиком Эдвином Холлом в 1879 году.

Датчики эффекта Холла используются для бесконтактного определения, позиционирование, выявление скорости и определения тока [2] .

Часто датчик Холла сочетается с выявлением порога, и он действует как переключатель и называется переключателем Холла. Обычно встречаются в промышленных приложениях, таких как изображенный пневматический цилиндр, они также используются в потребительском оборудовании; например, некоторые компьютерные принтеры используют их для выявления отсутствующего листа бумаги и открытых обложек. Они также могут использоваться в компьютерных клавиатурах — применении, которое требует сверхвысокой надежности. Другое использование датчика Холла заключается в создании MIDI-органных педальных клавиатур, где движение «клавиши» на педальной доске переводится как переключатель включения и выключения датчиками Холла.

Датчики Холла обычно используются для измерения скорости вращения колес и валов, например, для синхронизации зажигания двигателя внутреннего сгорания, тахометров и антиблокировочной тормозной систем. Они используются в вентильных электродвигателях постоянного тока для обнаружения положения постоянного магнита. На изображенном колесе с двумя одинаково расположенными магнитами напряжение от датчика достигает пика в два раза за каждый оборот. Эта схема обычно используется для регулирования скорости работы дисководов.

Содержание

Приложения [ править | править код ]

Датчики Холла часто используются в качестве магнитометров, то есть для измерения магнитных полей или проверки материалов (например, труб или трубопроводов) с использованием принципов рассеяния магнитного потока.

Устройства использующие эффект Холла производят очень низкий уровень сигнала и, следовательно, требуют усиления. Хотя ламповые усилители первой половины 20-го века подходили для лабораторных приборов, они были слишком дорогими, энергоёмкими и ненадёжными для повседневного использования. Только с разработкой недорогой интегральной схемы датчик на эффекте Холла стал пригодным для массового применения. Многие устройства, которые сейчас продаются как датчики на эффекте Холла, фактически содержат как датчик, как описано выше, так и усилитель на интегральной схеме (IC) с высоким коэффициентом усиления в одном корпусе. Последние достижения позволили добавить в один пакет аналого-цифровой преобразователь и I²C (протокол связи между интегральными схемами) для прямого подключения к порту ввода-вывода микроконтроллера.

Преимущества перед другими методами [ править | править код ]

Устройства на эффекте Холла (при надлежащей упаковке) невосприимчивы к пыли, грязи и воде. Эти характеристики делают устройства на эффекте Холла лучше для определения положения, чем альтернативные средства, такие как оптические и электромеханические измерения.

Когда электроны проходят через проводник, создаётся магнитное поле. Таким образом, можно создать бесконтактный датчик тока. Устройство имеет три терминала. Напряжение датчика прикладывается к двум клеммам, а третий обеспечивает напряжение, пропорциональное измеряемому току. Это даёт несколько преимуществ: никакого дополнительного сопротивления (шунта, необходимого для наиболее распространенного метода измерения тока) не требуется в первичной цепи. Кроме того, напряжение, присутствующее в линии, которое должно быть измерено, не передаётся на датчик, что повышает безопасность измерительного оборудования.

Недостатки по сравнению с другими методами [ править | править код ]

Магнитный поток из окружающей среды (например, других проводов) может уменьшать или увеличивать поле, которое датчик Холла намеревается измерить, делая результаты неточными.

Способы измерения механических положений в электромагнитной системе, такой как бесщёточный двигатель постоянного тока, включают (1) эффект Холла, (2) оптический датчик положения (например, абсолютные и инкрементальные датчики) и (3) индуцированное напряжение путём перемещения металлического сердечника, вставленного в трансформатор. Когда эффект Холла сравнивают с фоточувствительными методами, с Холлом труднее получить абсолютное значение. Холловские измерения также чувствительно к паразитным магнитным полям.

Современные приложения [ править | править код ]

Датчики на эффекте Холла доступны от ряда различных производителей и могут использоваться в различных датчиках, таких как датчики скорости вращения (велосипедные колеса, зубья шестерен, автомобильные спидометры, электронные системы зажигания), датчики потока жидкости, датчики тока и датчики давления. Обычные приложения часто встречаются там, где требуется прочный и бесконтактный переключатель или потенциометр. К ним относятся: электрические пистолеты для страйкбола, триггеры электропневматических ружей для пейнтбола, регуляторы скорости картинга, смартфоны и некоторые системы глобального позиционирования.

Преобразователь тока с ферритовым тороидом на эффекте Холла [ править | править код ]

Датчики Холла могут легко обнаруживать паразитные магнитные поля, в том числе магнитные поля Земли, поэтому они хорошо работают в качестве электронных компасов: но это также означает, что такие паразитные поля могут препятствовать точным измерениям малых магнитных полей. Чтобы решить эту проблему, датчики Холла часто интегрируют с каким-либо магнитным экраном. Например, датчик Холла, интегрированный в ферритовое кольцо (как показано), может уменьшить обнаружение полей рассеяния в 100 раз или лучше (поскольку внешние магнитные поля компенсируются в кольце, не давая остаточного магнитного потока). Эта конфигурация также обеспечивает улучшение отношения сигнал/шум и эффекты дрейфа более чем в 20 раз по сравнению с устройством Холла без покрытия.

Диапазон данного сквозного датчика может быть расширен вверх и вниз с помощью соответствующей проводки. Чтобы расширить диапазон до более низких токов, можно сделать несколько витков токоведущего провода через отверстие, каждый поворот добавляя к выходному сигналу датчика одно и то же количество; при установке датчика на печатную плату повороты могут осуществляться скобами на плате. Чтобы расширить диапазон до более высоких токов, можно использовать делитель тока. Делитель разделяет ток по двум проводам разной ширины, и более тонкий провод, по которому проходит меньшая часть общего тока, проходит через датчик.

Датчик с разъёмным кольцом [ править | править код ]

Кольцевой датчик Холла используется в токоизмерительных клещах. Измерительный прибор закрепляется на линии, что позволяет использовать прибор в испытательном оборудовании. При использовании в стационарной установке такой метод позволяет проверять электрический ток без демонтажа существующей цепи.

Аналоговое умножение [ править | править код ]

Выходной сигнал пропорционален приложенному магнитному полю и приложенному напряжению датчика. Если магнитное поле прикладывается соленоидом, выходной сигнал датчика пропорционален произведению тока через соленоид и напряжения датчика. Поскольку большинство приложений, требующих вычислений, в настоящее время выполняются небольшими цифровыми компьютерами, оставшееся полезное приложение — измерение мощности в одном устройстве с эффектом Холла, которое объединяет измерение тока с измерением напряжения.

Измерение мощности [ править | править код ]

Измеряя ток, подаваемый на нагрузку, и используя приложенное к устройству напряжение можно определить мощность, рассеиваемую устройством.

Определение положения и движения [ править | править код ]

Устройства на эффекте Холла, используемые в датчиках движения и переключателей ограничения движения, могут обеспечить повышенную надёжность в экстремальных условиях. Поскольку внутри датчика или магнита нет движущихся частей, типичный ожидаемый срок службы увеличивается по сравнению с традиционными электромеханическими переключателями. Кроме того, датчик и магнит могут быть заключены в соответствующий защитный материал. Это приложение используется в вентильном электродвигателе постоянного тока.

Датчики на эффекте Холла, прикреплённые к механическим датчикам, которые имеют намагниченные индикаторные иглы, могут преобразовывать физическое положение или ориентацию стрелки механического индикатора в электрический сигнал, который может использоваться электронными индикаторами, элементами управления или устройствами связи [3] .

Автомобильное зажигание и впрыск топлива [ править | править код ]

Обычно используемый в распределителях для определения угла опережения зажигания и в некоторых типах датчиков положения коленчатого вала и распределительного вала для определения времени импульса впрыска, измерения скорости и так далее. Датчик на эффекте Холла используется как прямая замена механических точек прерывания, используемых в более ранних автомобильных приложениях. Его использование в качестве устройства регулировки угла опережения зажигания в распределителях различных типов заключается в следующем. Стационарный постоянный магнит и полупроводниковая микросхема с эффектом Холла установлены рядом друг с другом и разделены воздушным зазором, образуя датчик Холла. Металлический ротор, состоящий из окон и выступов, установлен на валу и расположен так, что во время вращения вала окна и выступы проходят через воздушный зазор между постоянным магнитом и полупроводниковым кристаллом Холла. Это эффективно экранирует и подвергает чип Холла воздействию поля постоянного магнита в зависимости от того, проходит ли язычок или окно через датчик Холла. Для определения угла опережения зажигания металлический ротор будет иметь ряд выступов и окон одинакового размера, соответствующих количеству цилиндров двигателя. Это даёт однородный выходной сигнал прямоугольной формы, поскольку время включения и выключения (экранирование и экспонирование) одинаково. Этот сигнал используется компьютером двигателя или ЭБУ для управления моментом зажигания. Многие автомобильные датчики на эффекте Холла имеют встроенный внутренний NPN-транзистор с открытым коллектором и заземлённым эмиттером, что означает, что вместо напряжения, создаваемого на выходном проводе сигнала датчика Холла, транзистор включается, обеспечивая цепь для заземления через сигнальный выходной провод.

Определение скорости вращения колеса [ править | править код ]

Важное применение датчика Холла нашлось антиблокировочных тормозных системах. Принципы работы таких систем были расширены и уточнены, чтобы предложить больше возможностей, чем функция противоскольжения. Теперь они обеспечивают расширенные улучшения управляемости автомобиля.

Управление электродвигателем [ править | править код ]

Некоторые типы вентильных электродвигателей постоянного тока используют датчики эффекта Холла для определения положения ротора и передачи этой информации на контроллер двигателя. Это позволяет повысить точность управления двигателем.

Промышленное применение [ править | править код ]

Приложения для измерения эффекта Холла также распространились на промышленные приложения, которые теперь используют джойстики на эффекте Холла для управления гидравлическими клапанами, заменяя традиционные механические рычаги бесконтактным датчиком. К таким приложениям относятся карьерные самосвалы, экскаваторы-погрузчики, краны, экскаваторы, ножничные подъемники и так далее.