Obraz6

Czujniki położenia (drogi i kąta) Zasady pomiaru

obróbki sygnału, dzięki czemu takie czujniki są tanie. Jednak krzem z powodu swojej wrażliwości pomiarowej i wpływu zmian temperaturowych jest bardzo niedoskonałym materiałem półprzewodnikowym na czujniki Halla (lepsze właściwości mają np. „półprzewodniki III-V”, takie jak arsenek galu czy antymonian indu).

Układy Halla

W najprostszym przypadku napięcie Halla doprowadzone do elektronicznego układu progowego (przerzutnik Schmitta), generuje cyfrowy sygnał wyjściowy. Gdy przyłożona do czujnika indukcja B nie przekracza pewnej wartości progowej, wówczas odpowiada to wartości emisji np. logicznego „0” (stan bierny); gdy jest powyżej określonej górnej wartości progowej, wówczas odpowiada to sygnałowi wyjściowemu logicznej „1” (stan czynny).

W celu zagwarantowania właściwości w całym zakresie temperatury pracy i dla wszystkich egzemplarzy czujników tego samego typu, obie wartości progowe powinny leżeć względnie daleko od siebie (około 50 mT), tzn. do uruchomienia „układu Halla” wymaga się znacznego skoku wartości indukcji AB.

Czujniki wykorzystujące „prądy krążące” Niekorzystna wrażliwość na naprężenia mechaniczne, której nie można jak dotąd wyeliminować poprzez obudowanie, prowadzi do niekorzystnego wpływu zmian temperatury. Zastosowanie zasady „prądów krążących” (rys. 9) pozwala przezwyciężyć tę wadę. Scalony układ Halla IC wykazuje dobrą przydatność w analogowych czujnikach. Dzięki szybkiemu, elektronicznie sterowanemu obracaniu elektrod, albo ich uprzc-mienianiu i uśrednianiu sygnału wyjściowego można zlikwidować wpływy mechanicznych zakłóceń (efekty piezore-stancyjne). Znaczne wpływy temperatury na czułość pomiarową częściowo pozostają. Takie scalone układy Halla nadają się przeważnie do pomiaru małych przemieszczeń (patrz czujniki przyspieszenia), w których zmienne natężenie pola jest funkcją zmiany odległości magnesów trwałych.

Różnicowe czujniki Halla Od kilku lat są dostępne także podwójne czujniki Halla („Czujniki Halla o konfiguracji różnicowej”, lys. 10) w postaci całkowicie

Rysunek 9

a - faza kątowa b - faza kątowa <p₂ = ^+45°

1 - płytka półprzewodnikowa

2 - elektrody czynne

3 - elektrody bierne / - prąd zasilania U_H - napięcie Halla

Rysunek 10

a - konstrukcja

b - zmiany natężenia

pola

(1,5 krotna odległość przyrostowa) c - przebieg sygnału przy szerokości szczeliny powietrznej L

1 - wieniec zębaty

2 - różnicowy układ Halla IC

3 - płytka

jednorodna (miękkie żelazo)

4 - magnes trwały