Pomiary pola magnetycznego z wykorzystaniem czujnika Hala

W 1879 roku Edwin Hall odkrył zjawisko polegające na występowaniu różnic potencjałów w przewodniku, przez który przepływa prąd elektryczny. Zostało ono nazwane efektem Halla, na cześć jego imienia. Właśnie ten efekt wykorzystują czujniki Halla, czyli nieduże urządzenia pomiarowe, które w przemyśle są niewiele mniej popularne, niż czujniki temperatury. Czujników Halla większość z nas używa codziennie, jeżdżąc samochodem, korzystając z telefonu komórkowego, czy też włączając dziecku elektroniczną zabawkę. Umieszcza się je też w urządzeniach wojskowych, a nawet najnowszych rozwiązaniach stosowanych w kosmosie.

Jak działa czujnik Halla?

W czujnikach Halla znajduje się sensor (tzw. hallotron), który wykrywa pole magnetyczne powstające wokół przewodnika z płynącym prądem i zmienia go na proporcjonalną wartość napięcia. Różnica potencjału pojawia się między płaszczyznami ograniczającymi przewód z prądem, prostopadle do płaszczyzny wyznaczanej przez kierunek prądu i wektor indukcji pola magnetycznego. Wynika ona z działania siły Lorentza na ładunki znajdujące się w polu magnetycznym. Czujniki Halla w przemyśle pozwalają nie tylko na pomiary pola magnetycznego, ale też np. położenie obiektów poruszających się ruchem posuwistym lub obrotowym. Dzięki nim możliwe jest m.in.: sterowanie polem magnetycznym, kontrola magnesów i materiałów magnetycznych, pomiary i detekcja prądu, czy sporządzanie map pola magnetycznego. Czujniki Halla najczęściej użytkowane są z dodatkowym osprzętem – źródłem prądu oraz woltomierzem. Czasem stosuje się też rezystor obciążający włączany na wyjściu czujnika.

Zalety czujnika Halla

Czujniki Halla pozwalają na pomiar prądu stałego i przemiennego naraz z dobrą dokładnością i powtarzalnością. Nie są one podatne na przeciążenia spowodowane prądem rozruchowym, a separacja obwodu pomiarowego sprawia, ze czujnik nie jest też wrażliwy na przepięcia i stany nieustalone. Charakteryzują się niskim współczynnikiem temperaturowym. Czujniki dostępne są w wielu modelach. Wersje poprzeczne idealnie sprawdzają się przy pomiarach w szczelinach, na powierzchniach i otwartej przestrzeni. Z kolei czujniki osiowe wykorzystuje się najczęściej do pomiarów średnic otworów, pola wewnątrz cewek itp.