Cảm Biến Hall Là Gì ? Ứng Dụng của Cảm Biến Hall trong thực tế

Cảm biến Hall là loại cảm biến dùng để phát hiện từ tính của nam châm. Ví dụ như khi bạn đưa một cục nam châm lại gần cảm biến Hall thì cảm biến sẽ phát ra một tín hiệu và từ tín hiệu đó bạn có thể thực hiện một hành động mà mình đã đặt trước.

Cảm biến Hall hoạt động dựa theo nguyên lí của hiệu ứng Hall. Muốn biết nó hoạt động như nào trước hết ta sẽ tìm hiểu xem hiệu ứng Hall là gì?

1.Hiệu ứng hall là gì?

Ban đầu ta có 1 thanh kim loại  và sau đó ta cấp nguồn điện vào  2 đầu của tấm kim loại khi đó sẽ xuất hiện dòng điện đó là dòng dịch chuyển của các electron chạy từ đầu này sang đầu kia của tấm kim loại.

Sau đó ta đặt một nam châm điện vuông góc với tấm kim loại có cực S gần với tấm kim loại khi đó sẽ làm lệnh các electron khỏi vị trí ban đầu vì cùng dấu thì đẩy nhau khác dấu là hút nhau. Nếu ta coi vị trí ban đầu khi các electron chưa bị dịch chuyển là mức 0, khi đó các electron bị từ trường của nam châm dịch chuyên khỏi vị  trí mốc sẽ là âm còn phía trên mức 0 sẽ xuất hiện các điện tích dương và nếu ta đo đồng hồ vào 2 điểm này sẽ xuất hiện 1 điện áp.

Như vậy ta có thể phát biểu hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi ta áp dụng một từ trường vuông góc lên một 1 bảng làm bằng kim loại hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chảy qua lúc đó ta nhận được một hiệu điện thế U (hiệu điện thế Hall) sinh ra tại 2 mặt đối diện của thanh Hall.

2.Cảm biến hall

Cảm biến Hall hoạt động dựa theo nguyên lí của hiệu ứng Hall. Hiệu điện thế cảm biến hall rất nhỏ (vài uV) và vì vậy các thiết bị thường được sản xuất tích hợp với bộ khuếch.

Hình ảnh Module Cảm biến Hall thực tế

Có hai loại cảm biến hall. Một loại có đầu ra analog và một loại có đầu ra digital. Cảm biến hall có đầu ra analog bao gồm bộ điều chỉnh điện áp (Regulator), thành phần hall (Hall Element), bộ khuếch đại (High Gain Amplifer). Từ sơ mạch chúng ta thấy đầu ra cảm biến là analog và tỉ lệ với đầu ra thanh phần hall hoặc cường độ từ trường. Các loại cảm biến này phù hợp và được sử dụng để đo khoảng cách vì đầu ra tuyến tính liên tục của chúng.

Mặt khác, các cảm biến có đầu ra digital chỉ cung cấp hai trạng thái đầu ra, hoặc là “ON” hoặc “OFF”. Các loại cảm biến này có một phần tử bổ sung, như được minh họa trong sơ đồ mạch. Đó là Trigger Schmitt cung cấp độ trễ hoặc hai ngưỡng ngưỡng khác nhau để đầu ra cao hoặc thấp. Một ví dụ về loại cảm biến này là công tắc hall. Chúng thường được sử dụng như công tắc giới hạn, ví dụ trong máy in 3D và Máy CNC, cũng như để phát hiện và định vị trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Các ứng dụng hiện đại khác của cảm biến Hall Effect đang đo tốc độ bánh xe hoặc RPM cũng như xác định vị trí của trục khuỷu hoặc trục cam trong các hệ thống động cơ. Những cảm biến này bao gồm thành phần Hall và nam châm vĩnh cửu được đặt gần một đĩa răng gắn trên trục quay.

Khoảng cách giữa cảm biến và hàm răng của đĩa rất nhỏ nên mỗi lần một chiếc răng vượt qua cảm biến nó sẽ thay đổi từ trường xung quanh sẽ làm cho đầu ra của cảm biến cao hoặc thấp. Vì vậy, đầu ra của cảm biến là một tín hiệu sóng vuông có thể dễ dàng được sử dụng để tính toán RPM của trục quay.

Khi có nam châm quẹt qua rất nhanh thì Trigger Smith sẽ giữ chậm tín hiệu này 1 khoảng thời gian để cho cảm biến có thể xử lý dễ dàng .Trong thực tế có nhiều cảm biến hall có Schmitt Trigger bên trong hoặc không có .Tín hiệu ra output sẽ qua 1 con transistor để hở cực C .Vậy ta có sơ đồ khối hoàn chỉnh của cảm biến Hall như sau

Cấu tạo của cảm biến Hall

Cảm biến hall có 3 chân là
Chân 1 : chân cấp nguồn cho cảm biến hall hoạt động .
Chân 2 : nối mass
Chân 3 : chân ra :
Như vậy có thể mô tả sơ đồ khối  của càm biến hall như sau : nó có 1 bộ ổn áp cấp cho cảm biến hall hoạt động sau đó U của hall sensor sẽ qua 1 bộ khuyếch đại và được giữ lại một khoảng thời gian do có bộ tạo trễ Schmitt Trigger  để xử lý sau đó nó cấp vào chân B của Transistor và đầu ra của cảm biến hall sẽ là chân C để hở .

3. Cách kiểm tra cảm biến Hall và nguyên lí hoạt động của nó

Muốn kiểm tra cảm biến hall rất đơn giản ta chỉ cần nhìn vào sơ đồ khối của nó ta sẽ dễ dàng tìm thấy cách đo.Bất kì 1 linh kiện nào bạn có thể dựa vào nguyên lí hoạt động của nó các bạn có thể tự tìm cho mình cách kiểm tra .
Chỉnh đồng hồ về thang đo trở 1k.
Ta giả sử 1 chân là mass,đặt 1 que vào mass và 1 que vào bất kì trong 2 chân còn lại .
 Hai  đầu que vào chân Vcc và mass sẽ có một điện trở nằm trong khoảng vài nghìn ôm đến vài chục nghìn ôm.
 Hai đầu que vào chân mass và chân ra sẽ có điện trở là vô cùng
Sơ đồ mạch điện
Khi có nam chân đến gần cảm biến hall khi đó sẽ có tín hiệu ra và đèn led sẽ sáng
Khi ta đổi đầu nam châm hoặc không để nam chân gần cảm biến hall thì nếu mà con Hall có mạch tạo trễ bên trong thì khi ta bỏ ra xa nó vẫn sáng chỉ không sáng khi ta đổi cực của nam châm .Còn trường hợp không có mạch tạo trễ thì khi bỏ ra xa và đổi cực nam châm nó đèn sẽ tắt. Ở đây tôi dùng loại không có mạch tạo trễ bên trong .
Trường hợp đổi đầu cực của nam châm 
Trường hợp để nam châm ra xa .

4. Ứng dụng đo tốc độ xe đạp

Cảm biến dùng để phát triền từ tính của nam châm khi có cực nam quay sát vào từ đó ta có một số các chứ năng!

Ví dụ như, phát hiện hở, của bị mở!(ảnh chỉ minh họa, bà con chỉ nên biết đang là cái trên của là 1 cảm biến hall, cái bên kia là 1 nam châm!

Đo vận tốc xe

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *