Sensor magnetik digital adalah perangkat di mana output beralih antara status ON dan OFF sebagai efek dari adanya medan magnet eksternal. Perangkat jenis ini, berdasarkan prinsip fisik efek Hall, banyak digunakan sebagai proximity, positioning, speed, dan current detection sensor. Tidak seperti sakelar mekanis, sakelar ini merupakan solusi tahan lama karena bebas dari keausan mekanis dan dapat beroperasi bahkan dalam kondisi lingkungan yang sangat kritis. Sensor magnetik digital menjadi semakin tersebar luas, terutama di sektor otomotif dan elektronik konsumen, berkat fitur-fitur seperti pengoperasian tanpa kontak, kurangnya perawatan, ketahanan, dan kekebalan terhadap getaran, debu, dan cairan.
Di bidang otomotif misalnya, sensor ini digunakan untuk mendeteksi posisi, jarak, dan kecepatan. Di dalam mesin mereka digunakan untuk mengidentifikasi posisi poros engkol, di kompartemen penumpang mereka digunakan untuk mendeteksi posisi kursi dan sabuk pengaman (informasi dasar untuk mengoperasikan sistem kontrol kantong udara), dan di roda, mereka mendeteksi kecepatan rotasi, yang dibutuhkan oleh ABS.
Jantung setiap sensor magnetik diwakili oleh elemen Hall, yang tegangan keluarannya (juga disebut tegangan Hall dan ditunjukkan dengan VH ) berbanding lurus dengan intensitas medan magnet yang melewati bahan semikonduktor. Karena tegangan ini sangat rendah, dari urutan beberapa mikrovolt, maka perlu untuk memasukkan dalam desain komponen lain seperti penguat operasional, pembanding tegangan, regulator tegangan, dan driver output. Tergantung pada jenis output, sensor magnetik dibagi menjadi linier, di mana tegangan output analog bervariasi secara linier dengan intensitas medan magnet, dan dalam digital, di mana output hanya dapat mengasumsikan dua keadaan. Dalam kedua kasus, VH tegangan memenuhi persamaan berikut:
VH =RH · ((B · I) / t)
dimana:VH adalah tegangan Hall dalam volt, RH adalah koefisien efek Hall, I adalah arus yang mengalir melalui sensor dalam ampere, t adalah ketebalan sensor dalam mm, dan B adalah kerapatan fluks magnet dalam Teslas. Gambar 1 menunjukkan diagram blok sensor efek Hall linier generik, sedangkan diagram Gambar 2 mengacu pada sensor digital. Elemen Hall direpresentasikan dalam Gambar 1 oleh kotak persegi dengan "X" dan, tergantung pada jenisnya, sensor mungkin menyertakan beberapa sel dari jenis yang sama (dua diperlukan untuk mendeteksi medan magnet diferensial, tiga untuk mendeteksi arah atau gerakan). Untuk meningkatkan fleksibilitas antarmuka, sensor analog biasanya menyertakan emitor terbuka, kolektor terbuka, atau transistor dorong-tarik yang terhubung ke output penguat diferensial. Perbedaan utama antara kedua skema tersebut terletak pada fakta bahwa sensor dengan output digital menyertakan pemicu Schmitt dengan histeresis bawaan, yang terhubung ke opamp.
Ketika fluks magnet yang melewati sensor melebihi ambang batas tertentu, output beralih dari OFF ke ON. Histeresis digunakan untuk menghilangkan osilasi sinyal keluaran ketika sensor memasuki dan meninggalkan medan magnet. Perangkat berdasarkan efek Hall dibagi menjadi sensor unipolar dan bipolar. Sensor bipolar membutuhkan medan magnet positif (kutub selatan) untuk beroperasi dan medan magnet negatif (kutub utara) untuk dilepaskan. Sensor unipolar membutuhkan kutub magnet tunggal (kutub selatan) baik untuk pengoperasian maupun pelepasannya. Selanjutnya, sensor biasanya dirancang untuk menghasilkan output dalam keadaan OFF (sirkuit terbuka) tanpa adanya medan elektromagnetik dan output dalam keadaan ON (sirkuit tertutup) ketika dikenai medan magnet dengan intensitas yang cukup dan dengan intensitas yang tepat. polaritas.
Terlepas dari jenis aplikasi tertentu, persyaratan mendasar untuk pengoperasian sensor efek Hall yang benar adalah bahwa garis fluks magnet selalu tegak lurus terhadap permukaan sensor dan memiliki polaritas yang benar. Aplikasi sensor magnetik digital banyak, termasuk otomotif, elektronik konsumen, sistem elektromedis, telekomunikasi, kontrol proses industri. Sensor posisi digunakan untuk mendeteksi gerakan geser antara magnet dan sensor, dengan dua elemen ditempatkan pada jarak yang sangat dekat. Pergerakan relatif antara magnet dan sensor menghasilkan medan magnet positif ketika sensor bergerak ke arah selatan dan medan magnet negatif ketika sensor bergerak menuju kutub utara.
Beberapa teknik tersedia untuk menentukan posisi:misalnya, jika aplikasi memerlukan posisi terbatas dan diskrit, sakelar sederhana dapat digunakan, sedangkan untuk aplikasi yang membutuhkan presisi lebih tinggi, perangkat linier dapat digunakan dalam kombinasi dengan mikroprosesor. Sensor posisi atau jarak juga dapat digunakan untuk memantau tingkat cairan, dengan aplikasi pada peralatan rumah tangga seperti mesin cuci atau mesin pencuci piring. Dalam hal ini, beberapa sakelar Hall digunakan dalam kombinasi dengan magnet yang ditempatkan pada pelampung.
Ketika pelampung naik di dalam tabung, sakelar diskrit yang sesuai yang ditempatkan di luar rumahan diaktifkan, memberikan indikasi digital ketinggian air. Aplikasi penting lainnya menyangkut motor DC brushless, yang kecepatannya dikendalikan oleh pergantian listrik daripada mekanis. Dalam hal ini, tiga sensor magnetik digital ditempatkan pada stator motor, sedangkan magnet permanen ditempatkan pada poros rotor. Sektor otomotif telah muncul sebagai pemimpin di pasar sensor medan magnet global, menguasai lebih dari 40% pangsa pasar. Meningkatnya permintaan untuk mengintegrasikan beberapa fitur keselamatan ke dalam mobil telah menciptakan peluang untuk sensor Hall, yang dieksploitasi dalam beberapa aplikasi terkait keselamatan seperti Sistem Kontrol Stabilitas Elektronik (ESC) dan Sistem Pengereman Anti-lock (ABS).
Contoh sensor magnetik digital untuk deteksi posisi adalah keluarga perangkat Allegro MicroSystems A1210-A1214. Dilengkapi dengan sertifikasi AEC-Q100 untuk aplikasi otomotif, sensor seri A121x menawarkan keandalan tinggi dengan pengoperasian yang stabil dan berkelanjutan pada rentang suhu yang diperpanjang, kinerja EMC yang kuat, dan peringkat ESD yang tinggi. Kait efek Hall A1210-A1214 mencakup yang berikut ini pada satu chip silikon:pengatur tegangan, generator tegangan Hall, penguat sinyal kecil, pemicu Schmitt, dan transistor keluaran NMOS.
Output dari perangkat ini beralih rendah (menyala) ketika medan magnet tegak lurus terhadap elemen Hall melebihi ambang batas titik operasi. Sensor memiliki perilaku penguncian yaitu, kutub selatan dengan kekuatan yang cukup menghidupkan perangkat, dan tetap menyala juga setelah kutub selatan dilepas. Ketika medan magnet berkurang di bawah titik pelepasan, output sensor menjadi tinggi (mati). Perbedaan dalam operasi magnetik dan titik pelepasan adalah histeresis perangkat.
Sensor magnetik juga cocok untuk deteksi akurat posisi sudut. Contohnya adalah rotary encoder magnetik AMS AS5048A/AS5048B, sebuah sensor yang menyediakan output resolusi tinggi 14-bit untuk deteksi posisi sudut 360°. Gambar 3 menunjukkan blok fungsional utama perangkat:sensor Hall, konverter analog-digital, dan pemrosesan sinyal digital. Posisi absolut magnet dapat diakses secara langsung melalui output PWM dan dapat diperoleh melalui SPI standar atau antarmuka I²C berkecepatan tinggi, tergantung pada versinya. Posisi nol dapat diprogram melalui perintah SPI atau I²C, menyederhanakan sistem secara keseluruhan karena magnet tidak perlu disejajarkan secara mekanis. Sensor mentolerir misalignment, variasi celah udara, suhu, dan variasi medan magnet eksternal. Keandalan, ketahanan, dan rentang suhu yang lebar membuatnya ideal untuk penginderaan sudut rotasi di lingkungan industri dan medis yang keras.
Sensor efek Hall magnetik digital terkenal di kalangan desainer karena kekokohan, daya tahan, dan pengoperasian yang dapat diandalkan untuk aplikasi penginderaan posisi apa pun. Baik sekadar mendeteksi penutupan penutup laptop atau melakukan pergantian motor yang kompleks dan pengukuran posisi yang akurat, sensor efek Hall akan merasakan posisi dengan sangat presisi bahkan dalam kondisi lingkungan yang paling parah.
Oleh S. Lovati, insinyur elektronik dan penulis teknis
Tertanam
Saat ini, beberapa teknik yang dapat mengubah medan magnet menjadi tegangan proporsional tersedia. Sensor magnetik telah digunakan dalam berbagai aplikasi di berbagai sektor, termasuk enkoder magnetik, kompas elektronik, sensor sudut absolut, sakelar hidup/mati sederhana, dan pendeteksi arus. Efek
Nanodiamond Nanodiamond adalah partikel berstruktur berlian dengan diameter kurang dari 10 nanometer yang dihasilkan sebagai residu dari ledakan TNT atau Hexogen di dalam ruang tertutup. Nanodiamonds memiliki sifat mekanik dan optik yang sangat baik, luas permukaan yang tinggi dan struktur permukaa
Kami memiliki banyak sensor jarak seperti sensor IR, Laser, ultrasonik, LED time-of-flight (TOF), dll. Oleh karena itu, memilih satu untuk proyek Anda dapat menjadi tantangan. Artikel hari ini membahas berbagai sensor jarak, aplikasi, kelebihan, dan kekurangannya. Ayo pergi. Apa itu Sensor Jarak？
Kebutuhan adalah ibu dari penemuan; seiring perubahan waktu, kami mengembangkan dan menghargai perangkat yang lebih kecil dan lebih akurat. AS5600 adalah salah satu perangkat sensor posisi putar magnetik tersebut. Selain itu, Anda akan menikmati pemrogramannya yang sederhana dan kemudahan penggunaan
