Датчики Хола - Курсовая работа

Темою даної курсової роботи є датчики Хола робота яких базується на ефекті Хола, при якому у напівпровіднику зі струмом, який знаходиться у магнітному полі, виникає різниця потенціалів(ЕРС Хола). Актуальність даної теми полягає у численних перевагах при застосуванні датчиків Хола для вимірюванні різних величин. Вимірювання супроводжуються підключенням вимірювального приладу у коло, що потребує затрати часу, а також вносить певну похибку у вимірювання.Ефект Хола виникає при впливі магнітного поля на струм, що протікає через напівпровідник. Знехтуємо поки, що статичним розподілом енергії носіїв струму і припустимо, що всі носії мають однакову швидкість. 1.1, то вираз для сили Лоренца F, яка впливає на носії струму, що рухаються у магнітному полі, можна записати у вигляді Повна швидкість носіїв струму, під впливом електричного і магнітного полів, описується залежністю vn = vx VF =-?NE-?HNF/e =-?NE ?HN [VNB]. У загальному випадку провідності за участі двох видів носіїв струму (електронів та дірок) можна написати j = jn jp = - envn epvp, (1.5) де jn, jp - густина струмів електронів та дірок відповідно;4) високим ККД і високою потужністю, що знімається з електродів Хола; Тому проектування датчиків Хола потрібно проводити, враховуючи їх конкретне призначення, не звертаючи суттєвої уваги на менш важливі параметри і намагатися отримати відповідні значення заданих параметрів. В ряді конкретних застосувань зявляються додаткові вимоги, такі як: 1) мала товщина датчиків Хола - у випадку роботи у малих зазорах;Відомо багато методів, приладів для вимірювання сили струму величиною від пікоампер до кілоампер, від постійного струму до струму з частотою, що вимірюється в мегагерцах, з точністю від сотих частин процента до кількох процентів. Вимірювання сили струму за допомогою датчиків Хола базується на вимірюванні напруженості магнітного поля, що утворюється навколо провідника зі струмом. Вимірювання можуть бути виконані як за допомогою одного тільки датчика Хола без магнітного кола, так і за допомогою датчика Хола, що знаходиться в зазорі осердя, яке охоплює провідник зі струмом (рис. Головними перевагами приладів на датчиках Хола, що слугують для вимірювання сили струму, є: а) можливість вимірювання без розриву кола; б) можливість зміни діапазону вимірювання, наприклад, за допомогою намотування великого числа витків на ярмо при малих вимірюваних струмах, або розділення багатожильного провода (так щоб індукція утворювалась за допомогою однієї жили) при високих значеннях струму;Якщо в однорідному магнітному полі датчик Хола обертається навколо своєї повздовжньої осі, то напруга Хола представляє собою правильну синусоїду. Оскільки важко підключити провода до електродів датчика Хола який обертається, доцільніше, щоб оберталося поле, а датчик Хола був нерухомий. Для підсилення цього ефекту, краще, щоб основна частина магнітопровода складалася із заліза (рис. Якщо обертальна частина у вигляді намагніченого у радіальному напрямку вала N - S повернеться на кут ?, то в датчиках Хола Х1 та Х2 індуктується напруга UH1= UH sin(?) i UH2= UH cos(?).Якщо датчик Хола механічно переміщується в неоднорідному магнітному полі, то напруга Хола буде залежати від величини зміщення. 3, а, б, в представлені три магнітні схеми, у яких датчик Хола переміщується у напрямку х; у першій схемі він видвигається із зазора магніта (рис. 3, а), у другій - переміщується в зазорі між феритовими магнітами, встановленими однойменними полюсами одне до одного (рис. 4, на якому показано зміну магнітної індукції в залежності від положення датчика Хола, найбільший лінійний градієнт індукції отримуємо для схеми, зображеної на рис. На кінці плеча 3знаходиться датчик Хола 5, який переміщується у неоднорідому полі системи магнітів 4.У процесі виконання курсової роботи було розкрито суть явища ефекта Хола. У наш час набули широкого поширення датчики Хола, принцип дії яких заснований на ефекті Хола. При розміщенні напівпровідника зі струмом у магнітному полі, на його краях виникає різниця потенціалів, пропорційна магнітній індукції. Ця різниця потенціалів, що називається напругою Хола, є вихідним параметром датчиків Хола.

Зміст

Реферат

Вступ

1. Ефект Хола

2. Основи проектування датчиків Хола

3. Застосування датчиків Хола

3.1 Вимірювання струму

3.2 Вимірювання кута повороту

3.3 Вимірювання механічних переміщень і вібрацій

Висновки

Список використаних джерел

У процесі виконання курсової роботи було розкрито суть явища ефекта Хола. У наш час набули широкого поширення датчики Хола, принцип дії яких заснований на ефекті Хола.

Приклади використання датчиків Хола: 1) датчики струму;

2) датчики положення;

3) датчики витрат;

4) датчики кута поворота;

5) датчики вібрації та ін.

Робота датчиків Хола заснована на залежності ЕДС Хола від значення магнітної індукції у напівпровіднику (або металі) зі струмом. При розміщенні напівпровідника зі струмом у магнітному полі, на його краях виникає різниця потенціалів, пропорційна магнітній індукції. Ця різниця потенціалів, що називається напругою Хола, є вихідним параметром датчиків Хола.

Основними перевагами датчиків Хола є: 1) можливість вимірювання без розриву кола;

2) висока чутливість у порівнянні з багатьма іншими приладами для вимірювання тих же величин (наприклад у сейсмографів на основі датчиків Хола коефіцієнт підсилення у сто разів більший ніж у електродинамічних сейсмографів);

3) відносно проста і малопотужна схема живлення і т. д.

Негативні явища у датчиках Хола можна, у достатній мірі для практичного використання, зменшити за допомогою відповідного підбору електричних схем, систем компенсації і т. д.

1. Кобус А. Датчики Хола і магніторезистори / Кобус А., Тушинський Я.; пер. з польск. В.І. Тихонова і К.Б. Македонської під ред. О.К. Хомерики. - М. : Енергія. - 1971. - 352 с.

2. Февралева Н.Е. К измерению коэрцетивной силы магнитотвердых материалов. Иссл. схем и аппар. для магн. и электр. измер. / Н.Е. Февралева, Я.Ф. Непокрытый. - К. : Наукова думка. - 1964. - 95 с.

Размещено на .ru