HAL810 - hallotron
: piątek 05 lis 2021, 22:45
Jeszcze Polska nie umarła,
póki my żyjemy...
Zabawa z polem magnetycznym
Swego czasu miałem pewien problem inżynierski, który jak później się okazało nie był aż taki na jak wyglądał na pierwszy rzut oka. Jednym z zadań, jakie miało spełniać pewne urządzenie pomiarowe był pomiar prądu jaki pobiera z zasilacza jakiś tam system. Nie było by w tym nic nadzwyczajnego, gdyby nie to, że mierzony prąd (stały, czyli DC) jest rzędu kilkudziesięciu amperów. Już samo doprowadzenie takiego prądu staje się problematyczne (złączki, kabelki, ścieżki na PCB). Gdyby to był prąd przemienny, to bym zastosował coś w rodzaju przekładnika prądowego. Tu jest prąd stały a ten słabo poddaje się takim operacjom. Po iluś tam próbach różnego rozwiązania stanęło na pomiarach hallotronowych. Co prawda tytułowy bohater HAL810 nie jest klasycznym hallotronem ale ma to coś w swoich genach. Otóż pan HAL810 jest programowalnym liniowym sensorem bazującym na efekcie Halla. Określenie „programowalny” odnosi się do możliwości zmiany czułości sensora. Fabrycznie ma on 150mT, ale daje się wyostrzyć zmysły na 30mT. Rzeczywisty hallotron ma 4 wyprowadzenia, ten (HAL810) ma 3 nóżki i w rzeczywistości jest całkiem sporym układem pomiarowym napięcia Halla i „wypuszczającym” wynik w postaci sygnału PWM. Sygnał użytkowy jest w postaci współczynnika wypełnienia sygnału PWM i zmienia się od 10% do 90%. W stanie „obojętnym” (czyli w sytuacji braku pola magnetycznego – od ziemskiego niestety nie da się tak łatwo uciec) na wyjściu jest sygnał PWM o wypełnieniu 50%. Realizując pomiar współczynnika PWM można uzyskać informację o wartości i kierunku pola: od obliczonej wartości odjąć 50% i wartości ujemne to przykładowo N, dodatnie → S, wartość odnosząca się do pola to wartość bezwzględna z uzyskanej liczby.
Starzy wyjadacze wiedzą coś na temat efektu Halla, więc mogą pominąć tekst do kolejnej części. Zapewne znajdzie się grupka Czytelników, która chętnie zapozna się z istotnymi cechami hallotrona, więc zapraszam ich do dalszej lektury.
Hallotron to sensor pola magnetycznego wykorzystujący zjawisko Halla wynikające z oddziaływania pola magnetycznego na przewodnik, przez który płynie prąd. Ma najczęściej kształt płytki prostopadłościennej, na której krawędziach umieszczone są cztery elektrody. Dwie z nich służą do doprowadzenia prądu ze źródła zewnętrznego – są to elektrody prądowe, pozostałe dwie elektrody „punktowe” (napięciowe) znajdują się na środku dłuższych krawędzi płytki. Mechanizm zjawiska Halla polega na wykorzystaniu zmiany drogi przepływu prądu w elemencie na skutek oddziaływania pola magnetycznego (siły Lorentza). W wyniku tego oddziaływania na jednym brzegu elementu gromadzą się ładunki dodatnie, a na drugim ujemne. Powstała różnica potencjału jest napięciem Halla i przy okazji miarą natężenia pola magnetycznego.
Nie wnikając zbytnio w rachunek wektorowy, to jeżeli przez przewodnik znajdujący się w polu magnetycznym płynie prąd, to przelatujące elektrony są „zaginane” w określonym kierunku (jest taka reguła trzech palców którejś tam ręki – nigdy nie pamiętałem której, ale w iloczynie wektorowym dobrze daje radę korkociąg – reguła korkociągu). Powoduje to większą koncentrację tych żyjątek na jednym końcu. Elektrony to takie żyjątka (niektórzy nawet twierdzą, że złośliwe), które żyją sobie spokojnie w kabelkach. Dopiero jak je ktoś wkurzy to potrafią się odgryźć a zmuszone zewnętrznymi elementami jak przykładowo bateria, migrują w inne miejsca. Więc ta różnica w koncentracji prowadzi do braku równowagi co skutkuje niewielkim napięciem. Jest to właśnie napięcie Halla. Rzecz jasna jest ono dosyć anemiczne, więc dopiero współczesna elektronika potrafiła dać mu więcej siły i stworzyć z tego coś o walorach użytkowych.
To wyjaśnia (mam nadzieję), że klasyczny hallotron ma cztery nóżki.
Zmieniając kierunek pola lub kierunek prądu, napięcie Halla zmienia znak na przeciwny.
póki my żyjemy...
Zabawa z polem magnetycznym
Swego czasu miałem pewien problem inżynierski, który jak później się okazało nie był aż taki na jak wyglądał na pierwszy rzut oka. Jednym z zadań, jakie miało spełniać pewne urządzenie pomiarowe był pomiar prądu jaki pobiera z zasilacza jakiś tam system. Nie było by w tym nic nadzwyczajnego, gdyby nie to, że mierzony prąd (stały, czyli DC) jest rzędu kilkudziesięciu amperów. Już samo doprowadzenie takiego prądu staje się problematyczne (złączki, kabelki, ścieżki na PCB). Gdyby to był prąd przemienny, to bym zastosował coś w rodzaju przekładnika prądowego. Tu jest prąd stały a ten słabo poddaje się takim operacjom. Po iluś tam próbach różnego rozwiązania stanęło na pomiarach hallotronowych. Co prawda tytułowy bohater HAL810 nie jest klasycznym hallotronem ale ma to coś w swoich genach. Otóż pan HAL810 jest programowalnym liniowym sensorem bazującym na efekcie Halla. Określenie „programowalny” odnosi się do możliwości zmiany czułości sensora. Fabrycznie ma on 150mT, ale daje się wyostrzyć zmysły na 30mT. Rzeczywisty hallotron ma 4 wyprowadzenia, ten (HAL810) ma 3 nóżki i w rzeczywistości jest całkiem sporym układem pomiarowym napięcia Halla i „wypuszczającym” wynik w postaci sygnału PWM. Sygnał użytkowy jest w postaci współczynnika wypełnienia sygnału PWM i zmienia się od 10% do 90%. W stanie „obojętnym” (czyli w sytuacji braku pola magnetycznego – od ziemskiego niestety nie da się tak łatwo uciec) na wyjściu jest sygnał PWM o wypełnieniu 50%. Realizując pomiar współczynnika PWM można uzyskać informację o wartości i kierunku pola: od obliczonej wartości odjąć 50% i wartości ujemne to przykładowo N, dodatnie → S, wartość odnosząca się do pola to wartość bezwzględna z uzyskanej liczby.
Starzy wyjadacze wiedzą coś na temat efektu Halla, więc mogą pominąć tekst do kolejnej części. Zapewne znajdzie się grupka Czytelników, która chętnie zapozna się z istotnymi cechami hallotrona, więc zapraszam ich do dalszej lektury.
Hallotron to sensor pola magnetycznego wykorzystujący zjawisko Halla wynikające z oddziaływania pola magnetycznego na przewodnik, przez który płynie prąd. Ma najczęściej kształt płytki prostopadłościennej, na której krawędziach umieszczone są cztery elektrody. Dwie z nich służą do doprowadzenia prądu ze źródła zewnętrznego – są to elektrody prądowe, pozostałe dwie elektrody „punktowe” (napięciowe) znajdują się na środku dłuższych krawędzi płytki. Mechanizm zjawiska Halla polega na wykorzystaniu zmiany drogi przepływu prądu w elemencie na skutek oddziaływania pola magnetycznego (siły Lorentza). W wyniku tego oddziaływania na jednym brzegu elementu gromadzą się ładunki dodatnie, a na drugim ujemne. Powstała różnica potencjału jest napięciem Halla i przy okazji miarą natężenia pola magnetycznego.
Nie wnikając zbytnio w rachunek wektorowy, to jeżeli przez przewodnik znajdujący się w polu magnetycznym płynie prąd, to przelatujące elektrony są „zaginane” w określonym kierunku (jest taka reguła trzech palców którejś tam ręki – nigdy nie pamiętałem której, ale w iloczynie wektorowym dobrze daje radę korkociąg – reguła korkociągu). Powoduje to większą koncentrację tych żyjątek na jednym końcu. Elektrony to takie żyjątka (niektórzy nawet twierdzą, że złośliwe), które żyją sobie spokojnie w kabelkach. Dopiero jak je ktoś wkurzy to potrafią się odgryźć a zmuszone zewnętrznymi elementami jak przykładowo bateria, migrują w inne miejsca. Więc ta różnica w koncentracji prowadzi do braku równowagi co skutkuje niewielkim napięciem. Jest to właśnie napięcie Halla. Rzecz jasna jest ono dosyć anemiczne, więc dopiero współczesna elektronika potrafiła dać mu więcej siły i stworzyć z tego coś o walorach użytkowych.
To wyjaśnia (mam nadzieję), że klasyczny hallotron ma cztery nóżki.
Zmieniając kierunek pola lub kierunek prądu, napięcie Halla zmienia znak na przeciwny.