Applications des capteurs à effet Hall
En 1879, alors qu'il travaillait sur sa thèse de doctorat à l'Université Johns Hopkins, le physicien américain Edwin Herbert Hall a mené une expérience avec une plaque d'or. Il faisait passer un courant dans la plaque en posant la plaque elle-même sur le verre et, de plus, la plaque était soumise à l'action d'un champ magnétique dirigé perpendiculairement à son plan et, par conséquent, perpendiculaire au courant.
En toute justice, il convient de noter qu'à ce moment, Hall était engagé dans la résolution de la question de savoir si la résistance de la bobine à travers laquelle le courant circule dépend de la présence à côté d'elle aimant permanent, et dans le cadre de ce travail, les scientifiques ont mené des milliers d'expériences. À la suite de l'expérience de la plaque d'or, une certaine différence de potentiel a été trouvée sur les bords latéraux de la plaque.
Cette tension s'appelle la tension de Hall... Le processus peut être grossièrement décrit comme suit : la force de Lorentz provoque l'accumulation d'une charge négative près d'un bord de la plaque et d'une charge positive près du bord opposé.Le rapport de la tension Hall résultante à la valeur du courant longitudinal est une caractéristique du matériau à partir duquel un certain élément Hall est fabriqué, et cette valeur est appelée «résistance Hall».
L'effet Hall est une méthode assez précise pour déterminer le type de porteurs de charge (trou ou électron) dans un semi-conducteur ou un métal.
Basés sur l'effet Hall, ils produisent maintenant des capteurs Hall, des appareils pour mesurer la force d'un champ magnétique et déterminer la force d'un courant dans un fil. Contrairement aux transformateurs de courant, les capteurs à effet Hall permettent également de mesurer le courant continu. Ainsi, les domaines d'application du capteur à effet Hall sont généralement assez étendus.
Comme la tension Hall est faible, il est logique que les bornes de tension Hall soient connectées amplificateur opérationnel… Pour se connecter aux nœuds numériques, le circuit est complété par un déclencheur de Schmitt et un dispositif à seuil est obtenu, qui est déclenché à un niveau donné d'intensité de champ magnétique. De tels circuits sont appelés commutateurs Hall.
Souvent, un capteur Hall est utilisé en conjonction avec un aimant permanent et est déclenché lorsque l'aimant permanent s'approche du capteur à une certaine distance prédéterminée.
Les capteurs Hall sont assez courants dans les moteurs électriques sans balais ou à soupapes (servomoteurs), où les capteurs sont installés directement sur le stator du moteur et agissent comme un capteur de position du rotor (RPR) qui fournit une rétroaction sur la position du rotor, similaire à un collecteur dans le collecteur Docteur moteur.
En fixant un aimant permanent sur l'arbre, on obtient un simple compte-tours, et parfois l'effet de blindage de la pièce ferromagnétique elle-même sur le flux magnétique de aimant permanent… Le flux magnétique à partir duquel les capteurs Hall sont généralement déclenchés est de 100 à 200 Gauss.
Fabriqués par l'industrie électronique moderne, les capteurs Hall à trois fils ont un transistor n-p-n à collecteur ouvert dans leur boîtier. Souvent, le courant traversant le transistor d'un tel capteur ne doit pas dépasser 20 mA, par conséquent, pour connecter une charge puissante, il est nécessaire d'installer un amplificateur de courant.
Le champ magnétique d'un conducteur porteur de courant n'est généralement pas assez fort pour déclencher un capteur Hall, car la sensibilité de ces capteurs est de 1 à 5 mV / G, et donc, pour mesurer des courants faibles, un conducteur porteur de courant est enroulé sur un noyau toroïdal avec entrefer et un capteur Hall est déjà installé dans l'entrefer... Ainsi avec un entrefer de 1,5 mm, l'induction magnétique sera désormais de 6 Gs/A.
Pour mesurer des courants supérieurs à 25 A, le conducteur de courant traverse directement le noyau toroïdal. Le matériau du noyau peut être de l'alcifer ou de la ferrite si mesuré courant haute fréquence.
Certains moteurs à jet d'ions fonctionnent sur la base de l'effet Hall et fonctionnent très efficacement.
L'effet Hall est à la base des boussoles électroniques dans les smartphones modernes.