Efekt Halla w nowoczesnej elektronice

Czujniki Halla należą do jednych z najczęściej stosowanych – zarówno w przemyśle, jak i urządzeniach domowych. Znajdziemy je w układach zapłonowych i różnego rodzaju przetwornikach, ale również w zabawkach i czytnikach DVD. Czujniki działają, wykorzystując zjawisko Halla, nazwane tak na cześć Edwina Halla, który odkrył je w 1879 roku. Na czym ono polega?

Czym jest zjawisko Halla?

Efekt Halla polega wystąpieniu różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, gdy przewodnik znajduje się w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym. Zjawisko to pojawia się między płaszczyznami ograniczającymi przewodnik, prostopadle do płaszczyzny wyznaczanej przez kierunek prądu i wektor indukcji magnetycznej. Różnica potencjałów to efekt działania siły Lorenza na ładunki poruszające się w polu magnetycznym. Czujniki Halla są zazwyczaj łączone z innymi obwodami, np. wzmacniaczami, układami kondycjonującymi sygnał w celu dalszego przetwarzania czy systemami z przetwornikami analogowo-cyfrowymi itp.

Zastosowanie czujników

Czujniki Halla są na szeroką skalę wykorzystywane w urządzeniach automatyki przemysłowej. Dzięki nim udaje się m.in. zbudować systemy do sterowania polem magnetycznym w procesach przemysłowych, sporządzać mapy pola magnetycznego, wyznaczać położenia elementu poruszającego się ruchem posuwistym lub obrotowym, wykonywać pomiary i detekcję prądu itp. Czujniki dobiera się w zależności od charakterystyki przestrzennej określonego miejsca. Czujniki poprzeczne zazwyczaj wykorzystywane są do pomiarów na otwartej przestrzeni, na powierzchniach, ale też w szczelinach. Z kolei czujniki osiowe służą do pomiarów średnic otworów, pola wewnątrz cewek, a także ogólnych pomiarów pola magnetycznego.

Czujniki Halla mogą być też stosowane jako przełączniki. Pracując w trybie bipolarnym, przełącznik zmienia stan, gdy pojawi się silne pole magnetyczne o biegunowości północnej lub południowej i pozostaje w nim aż do momentu pojawienia się pola o biegunowości przeciwnej. W trybie unipolarnym dodatnim przełącznik zmienia stan na skutek oddziaływania odpowiednio silnego pola magnetycznego o dodatniej biegunowości, a w trybie unipolarnym ujemnym – o ujemnej biegunowości. Gdy pole zniknie, wraca do stanu wyjściowego.