हॉल सेंसर क्या है: संचालन का सिद्धांत, उपकरण और प्रदर्शन के परीक्षण के तरीके

सेंसर - घरेलू और औद्योगिक उपकरणों में एक भौतिक मात्रा के दूसरे (आमतौर पर, विद्युत के लिए) के कन्वर्टर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनके बिना, दबाव और प्रवाह (गैस या तरल) जैसे तकनीकी मापदंडों को मापना, डिजिटाइज़ करना और संसाधित करना असंभव नहीं तो बहुत मुश्किल है, तापमान, स्तर, चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र की ताकत, आदि। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सेंसर में से एक हॉल सेंसर है - इनका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी (स्मार्टफोन या लैपटॉप से ​​शुरू) और सबसे जटिल औद्योगिक तकनीक दोनों में किया जाता है।

हॉल प्रभाव - संचालन का सिद्धांत

यह प्रभाव 1879 में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एडविन हॉल द्वारा खोजा गया था और उनके नाम पर रखा गया था।घटना का सार यह है कि यदि आप एक धातु की प्लेट लेते हैं और इसके माध्यम से एक विद्युत प्रवाह (आकृति में एबी की दिशा में) पास करते हैं, और फिर एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ प्लेट पर कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, एक स्थायी चुंबक द्वारा बनाया गया, तब धारा के प्रवाह के लंबवत दिशा में (आकृति में सीडी), एक संभावित अंतर होगा।

यह प्रभाव गतिमान आवेशों पर कार्य करने वाले लोरेंत्ज़ बल और उन्हें गति की दिशा के लंबवत दिशा में विस्थापित करने के कारण होता है। नतीजतन, प्लेट के किनारों पर एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जिसे मापा जा सकता है या एक्ट्यूएटर्स (प्री-एम्पलीफाइंग) को ट्रिगर करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। यह अंतर इस पर निर्भर करता है:

• बहने वाली धारा की ताकत से;
• चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से;
• चालक में मुक्त आवेश वाहकों की सांद्रता पर।

इस घटना का नाम इसके खोजकर्ता - हॉल इफेक्ट के नाम पर रखा गया है।

हॉल सेंसर के प्रकार और व्यवस्था

पिछली सदी से पहले खोजे गए प्रभाव को व्यावहारिक अनुप्रयोग मिला। इसके आधार पर मैग्नेटिक फील्ड सेंसर बनाए जाते हैं। उनका लाभ यह है कि उनके पास चलती और रगड़ने वाले तत्व नहीं हैं (रीड स्विच के विपरीत), इसलिए उनकी विश्वसनीयता बहुत अधिक है। संवेदनशीलता के सिद्धांत के अनुसार औद्योगिक सेंसर हॉल में विभाजित हैं:

• एकध्रुवीय (केवल एक चुंबकीय ध्रुव पर प्रतिक्रिया करता है - उत्तर या दक्षिण);
• द्विध्रुवी (एक ध्रुवीयता के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर चालू करें, विपरीत ध्रुवीयता के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर बंद करें);
• सर्वध्रुवीय - चुम्बक के किसी भी ध्रुव पर प्रतिक्रिया करता है।

गतिमान आवेशों पर चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया द्वारा निर्मित संभावित अंतर इकाइयाँ हैं, अधिकतम दसियों माइक्रोवोल्ट। व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए, यह पर्याप्त नहीं है, संभावित अंतर को बढ़ाया जाना चाहिए। इन एम्पलीफायरों को सीधे सेंसर के शरीर में बनाया जाता है, और एम्पलीफायर के प्रकार के अनुसार, उपकरणों को दो वर्गों में विभाजित किया जाता है।

1. एनालॉग। उनमें, सेंसर के आउटपुट पर वोल्टेज चुंबकीय क्षेत्र के समानुपाती होता है (यह चुंबक की ताकत और उससे दूरी पर निर्भर करता है)। एक परिचालन एम्पलीफायर के आधार पर निर्मित और चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।
2. डिजिटल। एम्पलीफायर स्थापित होने के बाद COMPARATOR या श्मिट ट्रिगर। आउटपुट वोल्टेज, जब चुंबकीय प्रेरण एक निश्चित सीमा तक पहुंच जाता है, शून्य से उच्च स्तर (आमतौर पर आपूर्ति वोल्टेज स्तर) तक कूद जाता है। ऐसे सेंसर का उपयोग चुंबकीय रिले या पल्स जनरेटर बनाने के लिए किया जाता है। प्लेट से प्रवर्धित संकेत थ्रेशोल्ड डिवाइस पर लागू होता है। जब सेट स्तर पर पहुंच जाता है, तो सेंसर चालू हो जाता है। सेंसर से चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत तक की दूरी को बदलकर ट्रिगर स्तर को समायोजित किया जा सकता है।

हॉल सेंसर का अनुप्रयोग

रोजमर्रा की जिंदगी में हॉल सेंसर का सबसे आम अनुप्रयोग गैर-संपर्क कार इग्निशन सिस्टम है। उनका लाभ यांत्रिक संपर्क समूहों की अनुपस्थिति है। इसका मतलब है कि कोई पहनना नहीं, संपर्कों का जलना नहीं, यांत्रिक विफलता का कोई जोखिम नहीं है।

वितरण प्रणाली में इंजन क्रैंकशाफ्ट, एक स्थायी चुंबक और हॉल सेंसर द्वारा संचालित लेज के साथ एक प्लेट शामिल है। जब प्लेट घूमती है, तो क्रैंकशाफ्ट की स्थिति द्वारा निर्धारित कड़ाई से परिभाषित क्षण में प्रोट्रूशियंस चुंबकीय क्षेत्र के मापदंडों को बदलते हुए सेंसर और चुंबक के बीच की खाई में गिर जाते हैं।सेंसर क्रैंकशाफ्ट के रोटेशन के साथ सिंक्रनाइज़ किए गए दालों को उत्पन्न करता है, जो आवश्यक समय बिंदुओं पर उच्च-वोल्टेज कॉइल को वोल्टेज की आपूर्ति को नियंत्रित करता है। साथ ही, कार में चुंबकीय क्षेत्र सेंसर का उपयोग क्रैंकशाफ्ट की स्थिति को पहचानने के लिए किया जाता है।

चुंबकीय रूप से संवेदनशील सेंसर का एक अन्य उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर्स के रोटार की स्थिति निर्धारित करना है। रिले तत्व मोटर स्टेटर पर लगा होता है और पोल के गुजरने पर सक्रिय हो जाता है। इस सिद्धांत पर, आप एक रेव काउंटर या स्पीड मीटर बना सकते हैं।

हॉल प्रभाव पर निर्मित उपकरणों का उपयोग लैपटॉप या मोबाइल उपकरणों में किया जाता है - ढक्कन की बंद स्थिति के संकेतक के रूप में। जब सेंसर चालू हो जाता है, तो कंप्यूटर सो जाता है या बंद हो जाता है। और स्मार्टफ़ोन में, सेंसर का एक कार्य जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रति प्रतिक्रिया करता है, वह इलेक्ट्रॉनिक कंपास का संगठन है।

एनालॉग हॉल सेंसर का उपयोग उपकरणों को मापने में किया जाता है - जहां चुंबकीय क्षेत्र के स्तर का आकलन करना आवश्यक होता है। वे एक कंडक्टर में वर्तमान ताकत के गैर-संपर्क माप के लिए अपरिहार्य हैं। जैसा कि आप जानते हैं, जब किसी चालक से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो उसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इसकी तीव्रता करंट की ताकत पर निर्भर करती है। यदि करंट बारी-बारी से है, तो क्षेत्र को अन्य तरीकों से मापा जा सकता है (उदाहरण के लिए, एक वर्तमान ट्रांसफार्मर के साथ), लेकिन प्रत्यक्ष वर्तमान के साथ, एक हॉल सेंसर अपरिहार्य है। डीसी करंट क्लैम्प्स इसी सिद्धांत पर काम करते हैं।

हॉल प्रभाव का सबसे आकर्षक अनुप्रयोग इसके सिद्धांत पर आयन रॉकेट इंजन का निर्माण है।

प्रदर्शन के लिए हॉल सेंसर की जांच कैसे करें

सेंसर की जांच करने के लिए, आप एक साधारण सर्किट को इकट्ठा कर सकते हैं, जिसके लिए सेंसर के अलावा, आपको इसकी आवश्यकता होगी:

• वांछित वोल्टेज के लिए बिजली की आपूर्ति;
• अवरोध लगभग 1 kOhm के प्रतिरोध के साथ;
• प्रकाश उत्सर्जक डायोड;
• चुंबक।

यदि कोई एलईडी नहीं है, तो इसके बजाय (और वर्तमान-सीमित रोकनेवाला) आप कर सकते हैं एक मल्टीमीटर का उपयोग करें (डिजिटल या पॉइंटर) वोल्टेज माप मोड में।

बिजली की आपूर्ति के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं है - सर्किट में धाराएं बहुत छोटी हैं। इसका वोल्टेज परीक्षण के तहत सेंसर की आपूर्ति वोल्टेज के भीतर होना चाहिए। एलईडी एनोड के साथ वोल्टेज स्रोत के प्लस से जुड़ा है, परीक्षण के तहत डिवाइस के आउटपुट के लिए कैथोड, क्योंकि सेंसर आमतौर पर एक खुले कलेक्टर के साथ बनाया जाता है (लेकिन इसे डेटाशीट पर जांचना बेहतर होता है)।

परीक्षण प्रक्रिया परीक्षण के तहत डिवाइस के प्रकार पर निर्भर करती है।

1. एकध्रुवीय डिजिटल सेंसर का परीक्षण करने के लिए, आपको एक ध्रुव के साथ एक चुंबक लाना होगा। एलईडी को प्रकाश करना चाहिए (सूचक वाल्टमीटर का तीर विचलित हो जाता है या डिजिटल परीक्षक की रीडिंग अचानक बदल जाती है)। जब चुंबक को काफी दूरी से हटा दिया जाता है, तो सर्किट को अपनी मूल स्थिति में वापस आना चाहिए। यदि सेंसर काम नहीं करता है, तो चुंबक को दूसरे ध्रुव के साथ चालू करना और प्रक्रिया को दोहराना आवश्यक है। अगर एलईडी चमकती है, तो सेंसर काम कर रहा है। यदि चुंबक की किसी भी स्थिति में सफलता प्राप्त नहीं हुई है, तो उपकरण अनुपयोगी है।
2. एक द्विध्रुवीय डिजिटल सेंसर का परीक्षण एक समान तकनीक का उपयोग करके किया जाता है, केवल चुंबक की एक स्थिति में एलईडी रोशनी होती है, और जब चुंबकीय क्षेत्र स्रोत हटा दिया जाता है तो बाहर नहीं जाता है। सर्किट को उसी ध्रुव के साथ आगे के जोड़तोड़ पर प्रतिक्रिया नहीं करनी चाहिए। यदि आप चुंबक को पलटते हैं और इसे विपरीत ध्रुवता में सेंसर के पास लाते हैं, तो एलईडी बंद हो जानी चाहिए। यह परीक्षण के तहत डिवाइस के स्वास्थ्य को इंगित करता है।यदि सर्किट काम नहीं करता है, तो सेंसर क्रम से बाहर है।
3. एक सर्वध्रुवीय डिजिटल हॉल सेंसर का परीक्षण एकध्रुवीय की तरह ही किया जाता है, लेकिन चुंबकीय रूप से संवेदनशील उपकरण को चुंबक की किसी भी स्थिति में काम करना चाहिए।

एनालॉग सेंसर को डिजिटल वाले की तरह ही चेक किया जाता है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज अचानक नहीं बदलना चाहिए, लेकिन चुंबकीय बल बढ़ने पर सुचारू रूप से (उदाहरण के लिए, एक स्थायी चुंबक निकट आता है या इलेक्ट्रोमैग्नेट वाइंडिंग में करंट में वृद्धि)।

व्यावहारिक दृष्टिकोण से, कार के संपर्क रहित इग्निशन सिस्टम में स्थापित हॉल सेंसर की जांच कैसे करें, यह सवाल दिलचस्प है। ऐसा करने के लिए, सेंसर से कनेक्टर को हटा दें और संकेतित सर्किट को सीधे पिन पर इकट्ठा करें।

यहां आप एलईडी को मल्टीमीटर से भी बदल सकते हैं। कार के क्रैंकशाफ्ट को मैन्युअल रूप से चालू करते हुए, आप एलईडी की आवधिक चमक देख सकते हैं या आउटपुट वोल्टेज में शून्य से कार के इलेक्ट्रिकल सिस्टम के लगभग वोल्टेज में परिवर्तन देख सकते हैं। गैरेज में जांच करने का एक वैकल्पिक तरीका अस्थायी रूप से डिवाइस को एक ज्ञात-अच्छे अतिरिक्त सेंसर से बदलना है।

हॉल सेंसर ने घरेलू और औद्योगिक उपकरणों में व्यापक आवेदन पाया है। यदि इसके संचालन के सिद्धांत की समझ हो तो सेवाक्षमता के लिए इसकी जाँच करना कठिन नहीं है।

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