Was ist ein Hall-Effekt-Sensor?
Ein Hall-Effekt-Sensor ist ein kleines Gerät, das auf einer Leiterplatte montiert ist und ein Magnetfeld messen kann. Es basiert auf den Prinzipien des Hall-Effekts, bei dem ein Magnetfeld senkrecht zu einem elektrischen Strom in einem Stromkreis eine Spannung auf der anderen Seite erzeugt. Der Sensor kann in Form eines einzelnen Chips mit Bauteilen zum Ausgleich von Temperaturänderungen vorliegen. Ein Verstärker für das Signal wird benötigt, um auch genaue Messungen auszugeben. Hall-Effekt-Sensoren mit analogem und digitalem Ausgang sind verfügbar und werden in Computer-, Automobil- und Industriesteuerungssystemen verwendet.
In einem analogen Hall-Effekt-Sensor steht die Spannung vom Ausgang immer in direktem Zusammenhang mit dem Magnetfeld, das entweder positiv oder negativ sein kann. Die Spannung steigt mit der Stärke des Magnetfelds an, und wenn kein Feld eingeschaltet ist, repräsentiert eine Nullspannung den Wert der durchgelassenen Leistung. Die Ausgabe eines Sensors im Vergleich zur Eingabe wird durch die Übertragungsfunktion beschrieben, die die Ausgabe ohne Magnetfelder, Empfindlichkeit und ihren Ausgabebereich berücksichtigt.
Bei einem Hall-Effekt-Sensor mit digitalem Ausgang wird der Ausgang nur durch die Ein- und Ausschaltzustände definiert. Ein analoger Sensor kann mithilfe einer bestimmten Schaltung, der Schmitt-Triggerschaltung, in einen digitalen Sensor umgewandelt werden. Die Zustände ändern sich nur, wenn ein vorbestimmtes Niveau erreicht ist; Andernfalls wird die Leistung nicht erhöht oder verringert, es sei denn, das Magnetfeld ändert sich erheblich genug. Digitale Sensoren können auch von geregelten oder ungeregelten Netzteilen gespeist werden, je nachdem, wofür sie verwendet werden.
Ein winziges integriertes Schaltungspaket ist alles, was benötigt wird, um einen Hall-Effekt-Sensor zusammen mit der zugehörigen Elektronik unterzubringen. Die tatsächlichen Sensoren sind fast zu klein, um gesehen zu werden, und können an einer beliebigen Stelle auf einer Leiterplatte platziert werden. Gleichzeitig tolerieren sie Stöße, Vibrationen und extreme Temperaturbereiche, sodass Hall-Effekt-Sensoren für die Drehzahlerfassung in industriellen Steuerungssystemen verwendet werden können. Sie können auch die Stärke und Richtung eines Magnetfelds erfassen und so die Richtungserkennung ermöglichen. Die Verwendung als Positionssensor ist ebenfalls möglich.
Elektronik mit einem Hall-Effekt-Sensor ist in Kfz-Brems- und Zündsystemen enthalten. Mobiltelefone und andere tragbare Geräte verfügen ebenfalls über diese Funktionen und Anwendungen, die Positions-, Bewegungs- und Geschwindigkeitserfassung erfordern. Hall-Effekt-Sensoren kosten auch weniger als vergleichbare Sensoren, sodass die Elektronik kostengünstig beschafft und entwickelt werden kann.