چرا آهنرباهای دائمی در سنسورهای اثر هال مورد نیاز است؟

سنسور اثر هال یا مبدل اثر هال یک حسگر یکپارچه بر اساس اثر هال و متشکل از عنصر هال و مدار کمکی آن است. سنسور هال به طور گسترده در تولید صنعتی، حمل و نقل و زندگی روزمره استفاده می شود. از ساختار داخلی سنسور سالن، یا در فرآیند استفاده، متوجه خواهید شد کهآهنربای دائمییک بخش کاری مهم است. چرا آهنرباهای دائمی برای سنسورهای هال مورد نیاز است؟

اول از همه، از اصل کار سنسور هال، اثر هال شروع کنید. اثر هال نوعی اثر الکترومغناطیسی است که توسط فیزیکدان آمریکایی ادوین هربرت هال (1855-1938) در سال 1879 هنگام مطالعه مکانیسم رسانایی فلزات کشف شد. هنگامی که جریان از هادی عمود بر میدان مغناطیسی خارجی عبور می کند، حامل منحرف می شود و یک میدان الکتریکی اضافی عمود بر جهت جریان و میدان مغناطیسی ایجاد می شود و در نتیجه اختلاف پتانسیل در هر دو انتهای هادی ایجاد می شود. این پدیده اثر هال است که به آن اختلاف پتانسیل هال نیز می گویند.

اثر هال اساساً انحراف ذرات باردار متحرک ناشی از نیروی لورنتس در میدان مغناطیسی است. هنگامی که ذرات باردار (الکترون ها یا سوراخ ها) در مواد جامد محصور می شوند، این انحراف منجر به تجمع بارهای مثبت و منفی در جهت عمود بر جریان و میدان مغناطیسی می شود و در نتیجه یک میدان الکتریکی عرضی اضافی تشکیل می شود.

می دانیم که وقتی الکترون ها در یک میدان مغناطیسی حرکت می کنند، تحت تأثیر نیروی لورنتس قرار می گیرند. همانطور که در بالا، اجازه دهید ابتدا به تصویر سمت چپ نگاه کنیم. هنگامی که الکترون به سمت بالا حرکت می کند، جریان تولید شده توسط آن به سمت پایین حرکت می کند. خوب، بیایید از قانون سمت چپ استفاده کنیم، اجازه دهید خط حسگر مغناطیسی میدان مغناطیسی B (شات به صفحه نمایش) به کف دست نفوذ کند، یعنی کف دست به سمت بیرون باشد، و با چهار انگشت به سمت جهت فعلی، یعنی چهار نقطه پایین تر. سپس جهت شست جهت نیروی الکترون است. الکترون ها به سمت راست مجبور می شوند، بنابراین بار در صفحه نازک تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی به یک طرف متمایل می شود. اگر الکترون به سمت راست متمایل شود، اختلاف پتانسیل در سمت چپ و راست ایجاد می شود. همانطور که در شکل سمت راست نشان داده شده است، اگر ولت متر به سمت چپ و راست متصل شود، ولتاژ تشخیص داده می شود. این اصل اساسی القای سالن است. ولتاژ شناسایی شده ولتاژ القایی سالن نامیده می شود. اگر میدان مغناطیسی خارجی حذف شود، ولتاژ هال ناپدید می شود. اگر با یک تصویر نشان داده شود، جلوه هال مانند شکل زیر است:

i: جهت جریان، B: جهت میدان مغناطیسی خارجی، V: ولتاژ هال، و نقاط کوچک در جعبه را می توان به عنوان الکترون در نظر گرفت.

از اصل کار سنسور هال می توان دریافت که سنسور اثر هال یک سنسور فعال است که برای کار باید به منبع تغذیه خارجی و میدان مغناطیسی نیاز داشته باشد. با توجه به الزامات حجم کم، وزن سبک، مصرف انرژی کم و استفاده راحت در کاربرد سنسور، برای تامین میدان مغناطیسی خارجی از آهنربای دائمی ساده به جای آهنربای الکتریکی پیچیده استفاده می شود. علاوه بر این، در چهار نوع اصلی آهنربای دائمی،SmCoوزمین کمیاب NdFeBآهنرباها دارای مزایایی مانند خواص مغناطیسی بالا و پایداری کاری پایدار هستند که می توانند مبدل یا سنسور اثر هال را با کارایی بالا برای رسیدن به دقت، حساسیت و اندازه گیری های قابل اعتماد فعال کنند. بنابراین NdFeB و SmCo بیشتر به عنوان استفاده می کنندآهنرباهای مبدل اثر هال.