Датчик на эффекте Холла

Благодаря развитию микроэлектро­ники широкое распространение получили датчики углового положе­ния на эффекте Холла. Эффект Холла возникает в полупроводни­ковой пластине, внесенной в магнитное поле, при пропускании через нее электрического тока. Если поместить элемент толщиной h в магнитном поле таким образом, чтобы направление индукции В магнитного поля было перпендикулярно плоскости пластины, и пропустить ток / через пластину, то между противоположными гра­нями пластины возникает ЭДС Холла

Электродвижущая сила самоиндукции Холла очень мала и по­этому должна быть усилена вблизи кристалла для того, чтобы уст­ранить влияние радиоэлектрических помех. Поэтому конструктивно и технологически элемент Холла и преобразовательная схема, со­держащая усилитель У, пороговый элемент St, выходной каскад VT и стабилизатор напряжения СТ, выполняются в виде интегральной микросхемы, которая называется магнитоуправляемой инте­гральной схемой (рис. 3.35).

Очевидно, что путем изменения магнитного поля от 0 до Втах с помощью магнитного экрана на выходе магнитоуправляемой инте­гральной схемы можно получить (при подключении к ее выходу со-ответствующей нагрузки) дискретный сигнал высокого или низкого уровня. Объединив магнитоуправляемую схему с магнитной системой в жестко сконструированный пластмассовый корпус, получают микропереключатель на эффекте Холла, который устанавливается в традиционный распределитель (рис. 3.36), например на поворотный механизм вакуумного автомата. Замыкатель 2 (ротор), жестко связанный с валиком распределителя 4, выполнен из магнитопроводящего материала и содержит число полюсов-экранов 3, равное числу цилиндров двигателя. При прохождении экранов в зазоре между магнитоуправляемой схемой 1 и магнитом 5 происходит периодическое шунтирование магнитного потока, и на выходе микропереключателя формируется сигнал об угловом положении коленчатого вала двигателя в виде прямоугольных импульсов. Фронт сигнала практически не зависит от частоты вращения экрана и, следовательно, задержка совсем незначительна по сравнению с задержкой, например, генераторного датчика. Таким образом, на выходе датчика формируется сигнал, представленный на рис. 3.37. Интегральная схема является, как и все электронные компоненты, чувствительной к воздействиям внешних условий.

Рис. 3.35. Структурная схема магнитоуправляемой интегральной схемы на

эффекте Холла:

ЭХ - чувствительный элемент Холла; В - индукция поля (изменяется от О до бтах); У-усилитель; St-триггер Шмитта; VT - транзистор выходного каскада с открытым выходом; СТ - источник стабилизированного напря­жения; Ян – нагрузка

Рис. 3.36. Принцип размещения микропереключателя на эффекте Холла:

1 - магнитоуправляемая интегральная схема; 2 - ротор; 3- экран; 4 - валик распределителя; 5-магнит; 6-корпус микропереключателя