Cảm biến Hall biến từ trường thành điện áp bằng cách nào?

Vật lý 12 • Khám phá mở rộng

Cảm biến Hall dùng sự lệch của hạt mang điện đang chuyển động trong từ trường để tạo một chênh lệch điện thế ngang. Mạch điện đọc tín hiệu ấy để nhận biết từ trường. Nó có thể làm việc với nam châm đứng yên. [1]

Điện áp xuất hiện ngang dòng điện

Trong phần tử Hall có một dòng điện được cấp từ nguồn. Khi từ trường có hướng phù hợp, lực từ làm hạt mang điện lệch về một phía. Điện tích phân bố lại ở hai mép, tạo điện trường ngang.

Sự phân bố không tăng vô hạn. Điện trường mới sinh ra có thể chống lại sự lệch tiếp tục, dẫn tới trạng thái cân bằng. Điện áp giữa hai mép là tín hiệu Hall. Hãy phân biệt nó với điện áp theo chiều dòng điện dùng để cấp cho phần tử. [1]

Nam châm không phải chiếc pin

Một cách ứng dụng là đặt nam châm trên bộ phận chuyển động và đặt cảm biến gần đó. Vị trí thay đổi làm từ trường tại cảm biến đổi; bộ điều khiển dùng tín hiệu để nhận biết vị trí. TI mô tả cách này trong công tắc và cơ cấu van. [2]

Nam châm cung cấp trường để đo; nguồn điện cấp cho cảm biến duy trì dòng và hoạt động của mạch đọc. Vì vậy không nên tưởng cảm biến lấy năng lượng vô hạn từ một nam châm đứng yên.

Vì sao cảm biến không chỉ có một kiểu?

Loại tuyến tính cho tín hiệu thay đổi theo từ trường trong một miền làm việc. Loại công tắc đổi trạng thái khi vượt ngưỡng; hai ngưỡng bật và nhả có thể khác nhau để hạn chế chập chờn do nhiễu. Nhiệt độ, nguồn cấp và đặc tính từng linh kiện ảnh hưởng kết quả. [2]

Đưa nam châm mạnh hơn vào không đảm bảo điện áp tăng mãi: mạch có thể ra khỏi miền tuyến tính. Hướng đo cũng quan trọng; một cảm biến đo một thành phần từ trường không tự nhận biết toàn bộ không gian.

Cảm ứng Faraday cần từ thông biến thiên. Hall dựa vào hạt mang điện đang dịch chuyển trong từ trường; do đó hai cơ chế không nên bị gọi chung là “nam châm chuyển động mới tạo tín hiệu”.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ.

Đọc thêm: Từ trường là gì và tác dụng lên vật nào.

Chương trình Vật lý 12 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.