Cảm biến Hall hoạt động dựa theo nguyên lí của hiệu ứng Hall .Muốn biết nó hoạt động như nào trước hết ta xẽ xem hiệu ứng Hall là gì
Hiệu ứng Hall
Ban đầu ta có 1 thanh kim loại và sau đó ta cấp nguồn điện vào 2 đầu của tấm kim loại khi đó sẽ xuất hiện dòng điện đó là dòng dịch chuyển của các electron chạy từ đầu này sang đầu kia của tấm kim loại .
Sau đó ta đặt một nam châm điện vuông góc với tấm kim loại có cực S gần với tấm kim loại khi đó sẽ làm lệnh các electron khỏi vị trí ban đầu vì ta đã biết từ hồi phổ thông là cùng dấu thì đẩy nhau khác dấu là hút nhau . Nếu ta coi vị trí ban đầu khi các electron chưa bị dịch chuyển là mức 0 ,khi đó các electron bị từ trường của nam châm dịch chuyên khỏi vị trí mốc sẽ là âm còn phía trên mức 0 sẽ xuất hiện các điện tích dương và nếu ta đo đồng hồ vào 2 điểm này sẽ xuất hiện 1 điện áp .
Như vậy ta có thể phát biểu hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi ta áp dụng một từ trường vuông góc lên một 1 bảng làm bằng kim loại hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chảy qua lúc đó ta nhận được một hiệu điện thế U (hiệu điện thế Hall) sinh ra tại 2 mặt đối diện của thanh Hall.
Cảm biến Hall
Cảm biến Hall dựa theo nguyên lí của hiệu ứng Hall có thể mô tả nó qua sơ đồ khối sau :
Vì U của cảm biến Hall rất bé cỡ vài uV nên phải qua một bộ khuyếch đại để làm lớn điện áp ra .Trong thực tế nếu nam châm khi quẹt qua nhanh quá nó không cảm ứng được thì nhà thiết kế thường lắp thêm một bộ tạo trễ Trigger Smith như hình sau
Khi có nam châm quẹt qua rất nhanh thì Trigger Smith sẽ giữ chậm tín hiệu này 1 khoảng thời gian để cho cảm biến có thể xử lý dễ dàng .Trong thực tế có nhiều cảm biến hall có Schmitt Trigger bên trong hoặc không có .Tín hiệu ra output sẽ qua 1 con transistor để hở cực C .Vậy ta có sơ đồ khối hoàn chỉnh của cảm biến Hall như sau
Cảm biến hall có 3 chân là
Chân 1 : chân cấp nguồn cho cảm biến hall hoạt động .
Chân 2 : nối mass
Chân 3 : chân ra :
Như vậy có thể mô tả sơ đồ khối của càm biến hall như sau : nó có 1 bộ ổn áp cấp cho cảm biến hall hoạt động sau đó U của hall sensor sẽ qua 1 bộ khuyếch đại và được giữ lại một khoảng thời gian do có bộ tạo trễ Schmitt Trigger để xử lý sau đó nó cấp vào chân B của Transistor và đầu ra của cảm biến hall sẽ là chân C để hở .
Phương pháp đo kiểm tra các chân của cảm biến Hall
Muốn kiểm tra cảm biến hall rất đơn giản ta chỉ cần nhìn vào sơ đồ khối của nó ta sẽ dễ dàng tìm thấy cách đo.Bất kì 1 linh kiện nào bạn có thể dựa vào nguyên lí hoạt động của nó các bạn có thể tự tìm cho mình cách kiểm tra .
Chỉnh đồng hồ về thang đo trở 1k.
Ta giả sử 1 chân là mass,đặt 1 que vào mass và 1 que vào bất kì trong 2 chân còn lại .
Hai đầu que vào chân Vcc và mass sẽ có một điện trở nằm trong khoảng vài nghìn ôm đến vài chục nghìn ôm.
Hai đầu que vào chân mass và chân ra sẽ có điện trở là vô cùng .
Cách kiểm tra cảm biến Hall và nguyên lí hoạt động của nó .
Sơ đồ mạch điện
Khi có nam chân đến gần cảm biến hall khi đó sẽ có tín hiệu ra và đèn led sẽ sáng
Khi ta đổi đầu nam châm hoặc không để nam chân gần cảm biến hall thì nếu mà con Hall có mạch tạo trễ bên trong thì khi ta bỏ ra xa nó vẫn sáng chỉ không sáng khi ta đổi cực của nam châm .Còn trường hợp không có mạch tạo trễ thì khi bỏ ra xa và đổi cực nam châm nó đèn sẽ tắt. Ở đây tôi dùng loại không có mạch tạo trễ bên trong .
Trường hợp đổi đầu cực của nam châm
Trường hợp để nam châm ra xa .
Ứng dụng chủ yếu của Cảm biến Hall là đo tốc độ bánh xe ,xác định vị trí của trục khuỷu hoặc trục cam trong các hệ thống động cơ .Các cảm biến này gồm 1 thanh hall và một nam châm được đặt gần bánh răng của trục quay
Ta thấy khoảng cách giữa cảm biến và bánh răng rất nhỏ nên khi bánh răng quay nó sẽ thay đổi từ trường và làm cho tín hiệu ra của cảm biến thay đổi liên tục mạnh hay yếu do đó có thể kiểm soát được trục quay của bánh răng .
Cảm biến hall trong thực tế được sử dụng rất nhiều trong các động cơ đặc biệt là động cơ một chiều không chổi than Brushless điển hình là động cơ trong xe đạp điện chúng có nhiệm vụ kiểm soát vị trí của roto theo stato .
Vậy là tôi đã giới thiệu cơ bản về cảm biến hall và ứng dụng của nó.Tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn này và học được điều gì đó mới mẻ từ nó.Hãy hỏi bất cứ câu hỏi nào trong phần bình luận
Tác giả : Ngô Văn Lộc
Anh ơi cho em hỏi một chút.
ReplyDeleteTrong bộ cảm biến của cửa tự xếp hướng từ thì có phải là sử dụng dạng cảm biến từ này không ạ ?
Em xin cảm ơn trước ạ.