L_SSS_7SENZORI DE PROXIMITATE PE BAZĂ DE EFECT HALL

5/22/2018 L_SSS_7SENZORI DE PROXIMITATE PE BAZ DE EFECT HALL

1/4

Lucrarea nr.7 Senzori i sisteme senzoriale

Prof. dr. ing. Valer Dolga

SENZORI DE PROXIMITATE PE BAZ DE EFECT HALL

1. IntroducereLucrarea are ca scop prezentarea efectului galvanomagnetic efectul Hall i evidenierea

posibilitilor de realizare a unor senzori de proximitate bazai pe acest efect.

2. Efecte galvanomagnetice. Efectul HallEfectele galvanomagnetice sunt efectele ce se constat la corpuri conductoare i

semiconductoare parcurse de curent i aflate n camp magnetic. Efectul magnetorezistiv const ncreterea rezistenei electrice a corpului introdus n camp magnetic este printre primele efectegalvanomagnetice descoperite (W. Thompson, 1856). Un alt efect este cel evideniat de E.H. Hall (1879) efectul Hall i observat la o plac conductoare parcurs de un curent electric i aflat ntr-un cmpmagnetic avnd inducia magnetic normal pe suprafaa ei. Efectul const n apariia unei tensiuni ntredou puncte ale plcii, echipoteniale n lipsa cmpului magnetic.

Sonda Hall se realizeaz de obicei sub o form paralelipipedic de lungime a, lime b, grosime h

avnd doi electrozi de curent electrozi de comand 1,1. Tensiunea se msoar ntre punctele 2, 2,echipoteniale n lipsa cmpului magnetic (fig.7.1)

a)

b)Fig.7.1 Efectul i sonda Hall

Dac limea plcuei este b, cu

se obine pentru tensiunea Hall expresia:

(7.1)

unde:


2/4



este constanta Hall, n este concentraia electronilor n plcua semiconductoare iar eeste sarcina electric a electronului;

B este inducia cmpului magnetic; K este sensibilitatea sondei Hall:

Orice alt tensiune care apare ntre eletrozii Hall este nedorit i se ncadreaz n categoriatensiunilor perturbatoare. Intervin urmtoarele tensiuni perturbatoare:

Tensiunea electromotoare termoelectric, condiionat de existena unei diferene de temperaturntre electrozii Hall;

Tensiunea de zero, datorit neechipotenialitii electrozilor Hall laB = 0; Tensiunea datorat efectului termomagnetic (apariia unei tensiuni datorit unui gradient de

temperatur n lungul sondei);

Tensiunea indus n circuitul Hall; Tensiunea de zgomot.

n msurrile de precizie se impune compensarea acestor efecte perturbatoare prin circuite

adecvate. Integrarea monolitic a sondei Hall asigur avantaje specific: robustee, fiabilitate, costurireduse. Efectul Hall este un effect de cuplaj zero iar constanta Hall este de valori ridicate.n prezena unui camp magnetic de intensitate rezonabil, de ordinal 50 mT, o sond Hall tipic

(din siliciu) poate produce semnale electrice de ordinal mV, uor de prelucrat.Un domeniu important de aplicare al traductoarelor galvanometrice l constituie msurarea i

reglarea automat a unor mrimi neelectrice: Traductor de deplasare liniar i rotaie; Traductor devibraii; Sensor de poziie fr contact; Traductoare numerice; Traductoare de vitez unghiular;Traductoare de debit; Traductor pentru msurarea grosimii straturilor.

3. Senzor de proximitate pe baz de efect HallSchema bloc a unui sensor de proximitate bazat pe effect Hall este prezentat n figura 7.2

Fig.7.2 Schema bloc a senzorului pe baz de effect Hall

TRADUCTOR

HALL

AMPLIFICATOR

DIFERENIAL


3/4



un astfel de element senzorial se poate dezvolta n jurul circuitelor integrate i .Traductorul (sonda) Hall furnizeaz o tensiune diferenial, proporional cu inducia magnetic B. Aceasttensiune este preluat de un amplificatory diferenial, fiind aplicat unui comparator cu histerezis. Daccircuitul este plasat ntr-un cmp magnetic a crui inducie depete valoarea corespunztoare praguluide deschidere, comparatorul comand prin intermediul unui amplificator de current injectarea unui curent

n baza tranzistorului de ieire (ca urmare colectorul su poate absorbi un curent important) . Se spune cn aceast stare senzorul este saturat. Dac inducia magnetic scade sub valoarea corespunztoarepragului de blocare, ieirea comparatorului revine n starea iniial, tranzistorul de ieire nu conduce; sespune c senzorul magnetic este blocat. ntre pragul de deschidere i pragul de blocare exist un histerezisi astfel circuitul nu este influenat de zgomot.

Fig.7.3. Circuitul principial de utilizare a senzorului de proximitate

Realizarea unor senzori de proximitate cu traductoare Hall este posibil n trei variante:

Deplasarea unui magnet, n direcie frontal sau transversal, fa de traductoarul Hall; Ecranarea cmpului magnetic creat de un magnet permanent prin intercalarea unui material

feromagnetic (cu limea de peste 1 mm) ntre traductorului Hall i magnet;

Concentrarea liniilor de cmp (creat de un magnet permanent) n zona traductorului Hall, prinapropierea unui material ferromagnetic prin spatele traductorului Hall.

Fig.7.4 Aspecte constructive pentru senzori de proximitate pe baz de effect Hall


4/4



4. Mersul lucrriiA. Analiza senzorului cu efect Hall

Se realizeaz schema electric pentru conectarea senzorului de proximitate pe baz deefect Hall la sursa de alimentare (5 Vcc) i se complectaeaz referatul cu explicaiile derigoare;

Se analizeaz funcionarea sistemului n prezena i absena magnetului permanent i setrec concluziile n referat.

B. Analiza funcionrii traductorului de proximitate magnetic i a traductorului pe bazde releu Reed Se realizeaz schemele de lucru pentru ambele traductoare i se complecteaz referatul

de laborator;

Se analizeaz funcionarea sistemului i se evideniaz (graphic) rezultatele lucrrii;C. Se compar cei 3 senzori de proximitate evideniindu-se asemnrile i deosebirile n

funcionarea acestora.D. Se nominalizeaz dou aplicaii cu posibile utilizri a senzorilor studiai

L_SSS_7SENZORI DE PROXIMITATE PE BAZĂ DE EFECT HALL

Documents

Transcript of L_SSS_7SENZORI DE PROXIMITATE PE BAZĂ DE EFECT HALL