Menguasai Sensor Hall Effect: Prinsip, Aplikasi, dan Desain

Efek Hall dinamai sesuai dengan Edwin Hall, yang menemukan pada tahun 1879 bahwa ketika medan magnet melewati plat konduktif yang mengaliri arus listrik dalam arah yang tegak lurus dengan bidang plat, potensi voltage timbul di seluruh plat. Gaya Lorentz, yang digambarkan di panel atas, adalah prinsip fisika dasar yang mendasari efek Hall. Sebuah elektron bergerak dalam arah yang tegak lurus dengan medan magnet yang diterapkan, B, mengalami gaya yang disebut gaya Lorentz, yang tegak lurus baik dengan medan yang diterapkan maupun aliran arus.

Sensor Hall Effect (atau hanya sensor Hall) adalah jenis sensor yang menggunakan efek Hall untuk mendeteksi kehadiran dan amplitudo medan magnet. Tegangan output sensor Hall proporsional dengan kekuatan medan. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari definisi, aplikasi, diagram, prinsip kerja, kelebihan, dan kekurangan sensor Hall Effect.

Apa itu sensor hall effect?

Sensor magnet adalah bentuk dari sensor Hall Effect. Sensor Hall Effect adalah transduser yang merespons perubahan dalam medan magnet dengan mengubah tegangan outputnya. Ini adalah perangkat elektronik yang mendeteksi efek Hall dan mengubah temukan menjadi data elektronik, yang kemudian dapat digunakan untuk menyalakan dan mematikan sirkuit, mengukur medan magnet yang berfluktuasi, diproses oleh komputer terintegrasi, atau ditampilkan di antarmuka.

Saat magnet ditempatkan tegak lurus dengan konduktor yang mengaliri arus, elektron dalam konduktor didorong ke satu sisi, menghasilkan perbedaan potensi muatan (yaitu tegangan). Kehadiran dan amplitudo medan magnet di dekat konduktor sehingga diindikasikan oleh efek Hall.

Aplikasi sensor hall effect

Berikut adalah aplikasi umum sensor hall effect:

• Sensor Hall digunakan dalam aplikasi seperti deteksi kedekatan, lokasi, deteksi kecepatan, dan sensing arus.
• Sensor Hall sering digunakan untuk mengatur kecepatan roda dan poros, seperti untuk tacometer atau mengatur penyalahan mesin pembakaran dalam.
• Digunakan untuk mendeteksi posisi magnet permanen dalam motor listrik DC tanpa sikat.
• Deteksi elemen yang bergerak sebagai pengganti sak limit mekanis adalah aplikasi umum. Pengindeksan gerakan rotasional atau translasional adalah penggunaan umum lainnya.

Diagram sensor hall effect:

Prinsip kerja

Dalam kerja sensor Hall Effect, material semiikon p-type persegi panjang tipis seperti arsenida galium (GaAs), antimonida indium (InSb), atau arsenida indium (InAs) mengalirkan arus kontinu melalui dirinya sendiri untuk membentuk Sensor Hall Effect. Garis fluks magnet melahirkan gaya pada material semiikon saat perangkat ditempatkan dalam medan magnet, mentransfer penguatan muatan, elektron dan lubang, ke salah satu sisi papan semiikon. Gaya magnet yang dihadapi penguatan muatan saat mereka melewati material semiikon menyebabkan mereka bergerak.

Pembentukan penguatan muatan menciptakan perbedaan potensi antara kedua sisi material semiikon saat elektron dan lubang bermigrasi ke samping. Kehadiran medan magnet eksternal pada sudut siku terhadap material semiikon kemudian mempengaruhi alur elektron melalui materi, dan dampaknya lebih tinggi pada material berbentuk persegi panjang datar. Efek Hall adalah hasil dari penggunaan medan magnet untuk menghasilkan voltage yang dapat diukur.

Garis fluks magnet harus tegak lurus (90o) terhadap alur arus dan dengan polaritas yang benar, seringkali kutub selatan, untuk menghasilkan perbedaan potensi di seluruh perangkat. Efek Hall mengungkapkan jenis kutub magnet serta jumlah medan magnet. Sebagai contoh, kutub selatan menyebabkan perangkat menciptakan output voltage, sedangkan kutub utara tidak memiliki dampak. Ketika tidak ada medan magnet yang hadir, sensor dan sak Hall Effect dimaksudkan untuk berada dalam status “OFF” (status sirkuit terbuka). Ketika terpapar medan magnet dengan kekuatan dan polaritas yang tepat, mereka menyala “ON” (kondisi sirkuit tertutup).

Tonton video di bawah untuk mempelajari lebih lanjut tentang sensor hall effect:

Kelebihan dan kekurangan sensor hall effect

Kelebihan:

Berikut adalah manfaat sensor hall effect dalam aplikasi yang berbeda:

• Ketimbang dibandingkan dengan sak elektromagnetik, cukup murah.
• Mungkin untuk dioperasikan pada frekuensi tinggi.
• Dapat digunakan untuk berbagai tujuan, termasuk sensor perpindahan, posisi, dan kedekatan.
• Kokoh dan tahan lama, dan dapat menahan kondisi keras.
• Karena tahan terhadap kontaminasi kelembaban, ideal untuk berbagai aplikasi.
• Tidak ada masalah dengan ledakan kontak.

Kekurangan:

Kekurangan tunggal sensor Hall Effect adalah karena ketidaksejajaran kontak dalam elemen Hall dan efek piezo-resistif, sensor menjadi lemah.

Kesimpulan

Sensor hall effect (atau hanya sensor Hall) adalah jenis sensor yang menggunakan efek Hall untuk mendeteksi kehadiran dan amplitudo medan magnet. Tegangan output sensor Hall proporsional dengan kekuatan medan. Itu saja untuk artikel ini, di mana definisi, aplikasi, diagram, kerja, kelebihan, dan kekurangan sensor hall effect telah dibahas.

Saya harap Anda banyak belajar dari pembacaan, jika iya, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa!