Capteur à effet Hall linéaire - Circuit de travail et d'application

Les circuits intégrés à effet Hall linéaire sont des capteurs magnétiques conçus pour répondre aux champs magnétiques afin de produire une quantité proportionnée de sortie électrique.

Il devient ainsi utile pour mesurer la force des champs magnétiques, et dans les applications qui nécessitent une sortie commutée par des déclencheurs magnétiques.

Les circuits intégrés à effet Hall modernes sont conçus avec une immunité à la plupart des conditions de contraintes mécaniques telles que les vibrations, les secousses, les chocs et également contre l'humidité et d'autres pollutions atmosphériques.

Ces appareils sont également insensibles aux variations de température ambiante qui, autrement, pourraient rendre ces composants vulnérables à la chaleur, produisant des résultats de sortie incorrects.

En règle générale, les circuits intégrés à effet Hall linéaires modernes peuvent fonctionner de manière optimale sur une plage de température de -40 à +150 degrés Celsius.

Diagramme de brochage de base

Fonctionnement spécifié ratiométrique

De nombreux circuits intégrés linéaires à effet Hall standard tels que la série A3515 / 16 d'Allegro ou DRV5055 de ti.com sont par nature «ratiométriques», dans lesquels la tension de sortie et la sensibilité au repos des dispositifs varient en fonction de la tension d'alimentation et de la température ambiante.

La tension de repos peut être généralement la moitié de la tension d'alimentation. Par exemple, si nous considérons que la tension d'alimentation de l'appareil est de 5 V, en l'absence de champ magnétique, sa sortie au repos serait normalement de 2,5 V et varierait à un taux de 5 mV par Gauss.

Dans le cas où la tension d'alimentation devait augmenter à 5,5 V, la tension de repos correspondrait également à 2,75 V, la sensibilité atteignant 5,5 mV / gauss.

Qu'est-ce que le décalage dynamique

Les circuits intégrés à effet Hall linéaire tels que l'A3515 / 16 BiCMOS intègrent un système exclusif d'annulation de décalage dynamique à l'aide d'une impulsion haute fréquence intégrée afin que la tension de décalage résiduelle du matériau Hall soit contrôlée de manière appropriée.

Le décalage résiduel peut normalement survenir en raison d'un surmoulage de l'appareil, d'écarts de température ou en raison d'autres situations de stress pertinentes.

La caractéristique ci-dessus rend ces appareils linéaires avec une tension de sortie de repos sensiblement stable, bien insensible à tous les types d'impacts négatifs externes sur l'appareil.

Utilisation d'un circuit intégré à effet Hall linéaire

Le circuit intégré à effet Hall peut être connecté à l'aide des connexions données, où les broches d'alimentation doivent aller aux bornes de tension continue respectives (régulées) .Les bornes de sortie peuvent être connectées à un voltmètre correctement calibré ayant une sensibilité correspondant à la sortie Hall gamme.

Il est recommandé de connecter un condensateur de dérivation de 0,1 uF directement entre les broches d'alimentation des circuits intégrés afin de protéger l'appareil contre les bruits électriques induits de l'extérieur ou les fréquences parasites.

Après la mise sous tension, l'appareil peut nécessiter quelques minutes de période de stabilisation pendant laquelle il ne doit pas être utilisé avec un champ magnétique.

Une fois que l'appareil est stabilisé en température interne, il peut être soumis à l'influence d'un champ magnétique externe.

Le voltmètre doit immédiatement enregistrer une déviation correspondant à la force du champ magnétique.

Identification de la densité de flux

Pour identifier la densité de flux du champ magnétique, la tension de sortie des appareils peut être tracée et située sur l'axe Y d'une courbe d'étalonnage, l'intersection du niveau de sortie avec la courbe d'étalonnage confirmerait la densité de flux correspondante sur l'axe X courbe.

Domaines d'application de l'effet Hall linéaire

1. Les dispositifs linéaires à effet Hall pourraient avoir divers domaines d'application, quelques-uns d'entre eux sont présentés ci-dessous:
2. Compteurs de détection de courant sans contact pour détecter le courant passant de l'extérieur à travers un conducteur.
3. Capteur de puissance, identique à ce qui précède (comptage en wattheures) Détection du point de déclenchement du courant, où un circuit externe est intégré à un étage de détection de courant pour surveiller et déclencher une limite de surintensité spécifiée.
4. Mesureurs à jauges de contrainte, où le facteur de déformation est couplé magnétiquement au capteur à effet Hall pour fournir les sorties prévues.
5. Applications de détection polarisée (magnétiquement) Détecteurs de métaux ferreux, où le dispositif à effet Hall est configuré pour détecter le matériau ferreux par détection de force d'induction magnétique relative Détection de proximité, identique à l'application ci-dessus, la proximité est détectée en se rapprochant de la force magnétique relative sur le Hall dispositif.
6. Joy-stick avec détection de position intermédiaire Détection de niveau de liquide, une autre application de détection pertinente du dispositif Hall. Les autres applications similaires qui impliquent la force du champ magnétique comme support principal avec le dispositif à effet Hall sont: Détection de température / pression / vide (avec assemblage à soufflet) Détection de position de papillon ou de soupape à air Potentiomètres sans contact.

Schéma de circuit utilisant un capteur à effet Hall

Le capteur à effet Hall expliqué ci-dessus peut être rapidement configuré à travers quelques pièces externes pour convertir le champ magnétique en impulsions de basculement électriques pour commander une charge. Le schéma de circuit simple peut être vu ci-dessous:

Dans cette configuration, le capteur à effet Hall convertira un champ magnétique dans une proximité spécifiée et le convertira en un signal analogique linéaire à travers sa broche «out».

Ce signal analogique peut être facilement utilisé pour entraîner une charge ou pour alimenter tout circuit de commutation souhaité.

Comment augmenter la sensibilité

La sensibilité du circuit à effet Hall de base ci-dessus pourrait être augmentée en ajoutant un transistor PNP supplémentaire, avec le NPN existant, comme indiqué ci-dessous:

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