რატომ არის საჭირო მუდმივი მაგნიტები ჰოლის ეფექტის სენსორებში?

ჰოლის ეფექტის სენსორი ან ჰოლის ეფექტის გადამყვანი არის ინტეგრირებული სენსორი, რომელიც დაფუძნებულია ჰოლის ეფექტზე და შედგება ჰოლის ელემენტისა და მისი დამხმარე სქემისგან. ჰოლის სენსორი ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო წარმოებაში, ტრანსპორტირებასა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. დარბაზის სენსორის შიდა სტრუქტურიდან ან გამოყენების პროცესში აღმოაჩენთ, რომმუდმივი მაგნიტიმნიშვნელოვანი სამუშაო ნაწილია. რატომ არის საჭირო მუდმივი მაგნიტები ჰოლის სენსორებისთვის?

უპირველეს ყოვლისა, დაიწყეთ ჰოლის სენსორის მუშაობის პრინციპიდან, Hall Effect. ჰოლის ეფექტი არის ერთგვარი ელექტრომაგნიტური ეფექტი, რომელიც აღმოაჩინა ამერიკელმა ფიზიკოსმა ედვინ ჰერბერტ ჰოლმა (1855-1938) 1879 წელს ლითონების გამტარ მექანიზმის შესწავლისას. როდესაც დენი გადის გამტარში პერპენდიკულარულად გარე მაგნიტური ველის მიმართ, გადამზიდავი გადახრის და დამატებითი ელექტრული ველი წარმოიქმნება დენის და მაგნიტური ველის მიმართულების პერპენდიკულარულად, რაც გამოიწვევს პოტენციურ განსხვავებას გამტარის ორივე ბოლოში. ეს ფენომენი არის ჰოლის ეფექტი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ჰოლის პოტენციურ განსხვავებას.

ჰოლის ეფექტი არსებითად არის მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების გადახრა, გამოწვეული ლორენცის ძალით მაგნიტურ ველში. როდესაც დამუხტული ნაწილაკები (ელექტრონები ან ხვრელები) შემოიფარგლება მყარ მასალებში, ეს გადახრა იწვევს დადებითი და უარყოფითი მუხტების დაგროვებას მიმდინარე და მაგნიტური ველის პერპენდიკულარული მიმართულებით, რითაც წარმოიქმნება დამატებითი განივი ელექტრული ველი.

ჩვენ ვიცით, რომ როდესაც ელექტრონები მოძრაობენ მაგნიტურ ველში, მათზე გავლენას მოახდენს ლორენცის ძალა. როგორც ზემოთ, მოდით ჯერ გადავხედოთ სურათს მარცხნივ. როდესაც ელექტრონი მაღლა მოძრაობს, მის მიერ წარმოქმნილი დენი მოძრაობს ქვევით. მოდით, გამოვიყენოთ მარცხენა ხელის წესი, მივცეთ მაგნიტური ზონდირების ხაზი B მაგნიტური ველის (ეკრანში გადაღებული) შეაღწიოს ხელის გულზე, ანუ ხელის ხელი გარედან არის და ოთხი თითი მიუთითოს. მიმდინარე მიმართულება, ანუ ოთხი ქულით ქვემოთ. შემდეგ, ცერის მიმართულება არის ელექტრონის ძალის მიმართულება. ელექტრონები იძულებულნი არიან მარჯვნივ, ამიტომ თხელ ფირფიტაში მუხტი ერთ მხარეს გადაიხრება გარე მაგნიტური ველის მოქმედებით. თუ ელექტრონი იხრება მარჯვნივ, წარმოიქმნება პოტენციური განსხვავება მარცხენა და მარჯვენა მხარეს. როგორც ნაჩვენებია სურათზე მარჯვნივ, თუ ვოლტმეტრი უკავშირდება მარცხენა და მარჯვენა მხარეს, ძაბვა გამოვლინდება. ეს არის დარბაზის ინდუქციის ძირითადი პრინციპი. გამოვლენილ ძაბვას ეწოდება დარბაზის ინდუცირებული ძაბვა. თუ გარე მაგნიტური ველი ამოღებულია, ჰოლის ძაბვა ქრება. თუ გამოსახულებით არის წარმოდგენილი, ჰოლის ეფექტი ჰგავს შემდეგ სურათს:

i: დენის მიმართულება, B: გარე მაგნიტური ველის მიმართულება, V: ჰოლის ძაბვა და ყუთში არსებული პატარა წერტილები შეიძლება ჩაითვალოს ელექტრონებად.

ჰოლის სენსორის მუშაობის პრინციპიდან ჩანს, რომ ჰოლის ეფექტის სენსორი არის აქტიური სენსორი, რომელსაც უნდა დასჭირდეს გარე კვების წყარო და მაგნიტური ველი სამუშაოდ. მცირე მოცულობის, მსუბუქი წონის, დაბალი ენერგიის მოხმარებისა და სენსორის გამოყენებისას მოსახერხებელი გამოყენების მოთხოვნების გათვალისწინებით, გარე მაგნიტური ველის მიწოდებისთვის გამოიყენება მარტივი მუდმივი მაგნიტი და არა რთული ელექტრომაგნიტი. უფრო მეტიც, მუდმივი მაგნიტების ძირითად ოთხ ტიპში,SmCoდაNdFeB იშვიათი დედამიწამაგნიტებს აქვთ ისეთი უპირატესობები, როგორიცაა მაღალი მაგნიტური თვისებები და სტაბილური სამუშაო სტაბილურობა, რაც საშუალებას აძლევს ჰოლის ეფექტის გადამყვანს ან სენსორს მიაღწიოს სიზუსტეს, მგრძნობელობას და საიმედო გაზომვებს. ამიტომ NdFeB და SmCo უფრო მეტს იყენებენ როგორცჰოლის ეფექტის გადამყვანი მაგნიტები.