Comprendre le capteur à effet Hall

L'effet Hall porte le nom d'Edwin Hall, qui a découvert en 1879 que lorsqu'un champ magnétique traverse une plaque conductrice de courant dans une direction perpendiculaire au plan de la plaque, un potentiel de tension apparaît à travers la plaque. La force de Lorentz, représentée dans le panneau supérieur, est le principe physique sous-jacent à l'effet Hall. Lorsqu'un électron se déplace dans une direction perpendiculaire au champ magnétique appliqué, B, il est soumis à une force appelée force de Lorentz, qui est normale à la fois au champ appliqué et au flux de courant.

Un capteur à effet Hall (ou simplement capteur Hall) est un type de capteur qui utilise l'effet Hall pour détecter la présence et l'amplitude d'un champ magnétique. La tension de sortie du capteur Hall est proportionnelle à la force du champ. Dans cet article, vous apprendrez la définition, les applications, le schéma, le principe de fonctionnement, les avantages et les inconvénients du capteur à effet Hall.

Qu'est-ce qu'un capteur à effet hall ?

Un capteur magnétique est une forme de capteur à effet Hall. Un capteur à effet Hall est un transducteur qui réagit aux variations d'un champ magnétique en faisant varier sa tension de sortie. Il s'agit d'un appareil électronique qui détecte l'effet Hall et convertit ses résultats en données électroniques, qui peuvent ensuite être utilisées pour allumer et éteindre un circuit, mesurer un champ magnétique fluctuant, être traitées par un ordinateur intégré ou être affichées sur une interface. .

Lorsqu'un aimant est placé perpendiculairement à un conducteur porteur de courant, les électrons du conducteur sont poussés d'un côté, ce qui entraîne une différence de potentiel de charge (c'est-à-dire de tension). La présence et l'amplitude d'un champ magnétique à proximité d'un conducteur sont ainsi indiquées par l'effet Hall.

Applications du capteur à effet hall

Voici les applications courantes du capteur à effet hall :

• Les capteurs à effet Hall sont utilisés dans des applications telles que la détection de proximité, la localisation, la détection de vitesse et la détection de courant.
• Les capteurs à effet Hall sont souvent utilisés pour chronométrer la vitesse des roues et des arbres, comme pour les tachymètres ou pour chronométrer l'allumage des moteurs à combustion interne.
• Ils sont utilisés pour détecter la position de l'aimant permanent dans les moteurs électriques CC sans balais.
• La détection d'un élément mobile à la place d'un fin de course mécanique est une application courante. L'indexation des mouvements de rotation ou de translation est une autre utilisation courante.

Schéma d'un capteur à effet hall :

principe de fonctionnement

Dans le fonctionnement d'un capteur à effet Hall, un matériau semi-conducteur rectangulaire mince de type p tel que l'arséniure de gallium (GaAs), l'antimonure d'indium (InSb) ou l'arséniure d'indium (InAs) passe un courant continu à travers lui-même pour former un capteur à effet Hall. Les lignes de flux magnétiques exercent une force sur le matériau semi-conducteur lorsque le dispositif est placé dans un champ magnétique, déviant les porteurs de charge, les électrons et les trous, de chaque côté de la plaque semi-conductrice. La force magnétique que rencontrent les porteurs de charge lorsqu'ils traversent le matériau semi-conducteur les fait bouger.

L'accumulation de porteurs de charge crée une différence de potentiel entre les deux côtés du matériau semi-conducteur lorsque les électrons et les trous migrent latéralement. L'existence d'un champ magnétique externe perpendiculaire au matériau semi-conducteur affecte alors le passage des électrons à travers celui-ci, et cet impact est plus important dans un matériau plat de forme rectangulaire. L'effet Hall est le résultat de l'utilisation d'un champ magnétique pour générer une tension quantifiable.

Les lignes de flux magnétique doivent être perpendiculaires (90o) au flux de courant et de la bonne polarité, souvent un pôle sud, pour générer une différence de potentiel à travers l'appareil. L'effet Hall révèle le type de pôle magnétique ainsi que l'intensité du champ magnétique. Un pôle sud, par exemple, amène l'appareil à créer une sortie de tension, alors qu'un pôle nord n'a aucun impact. Lorsqu'il n'y a pas de champ magnétique présent, les capteurs et les commutateurs à effet Hall sont censés être en position "OFF" (état de circuit ouvert). Lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique d'intensité et de polarité appropriées, ils s'allument (état de circuit fermé).

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur le capteur à effet hall :

Avantages et inconvénients d'un capteur à effet hall

Avantages :

Voici les avantages d'un capteur à effet hall dans ses différentes applications :

• Comparé aux interrupteurs électromagnétiques, il est assez peu coûteux.
• Il est possible de fonctionner à haute fréquence.
• Il peut être utilisé à diverses fins, y compris les capteurs de déplacement, de position et de proximité.
• Il est solide et durable, et il peut résister à des conditions difficiles.
• Parce qu'ils résistent à la contamination par l'humidité, ils sont idéaux pour une variété d'applications.
• Il n'y a aucune difficulté avec le rebond de contact.

Inconvénients :

Le seul inconvénient du capteur à effet Hall est dû au désalignement du contact dans l'élément Hall et aux effets piézo-résistifs, le capteur devient faible.

Conclusion

Un capteur à effet Hall (ou simplement capteur Hall) est un type de capteur qui utilise l'effet Hall pour détecter la présence et l'amplitude d'un champ magnétique. La tension de sortie du capteur Hall est proportionnelle à la force du champ. C'est tout pour cet article, où la définition, les applications, le schéma, le fonctionnement, les avantages et les inconvénients d'un capteur à effet hall sont discutés.

J'espère que vous apprendrez beaucoup de la lecture, si c'est le cas, veuillez partager avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu, à bientôt !