GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN HALL VÀ CHỨC NĂNG CỦA NÓ

Hall sensor được đặt theo tên của nhà vật lý người Mỹ Edwin Hall, người đã phát hiện ra rằng điện và từ có thể hoạt động cùng nhau để chuyển động các vật thể. Cảm biến Hall sử dụng nguyên tắc này để chuyển đổi thông tin được mã hóa từ tính thành tín hiệu điện.

Cảm biến từ trường Hall

Thiết bị này có rất nhiều ứng dụng và thường được dùng trong các hệ thống ô tô để cảm nhận vị trí, khoảng cách và tốc độ. Ngoài ra cảm biến hall còn được dùng trong hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và động cơ đốt trong để hỗ trợ thời điểm đánh lửa.

CẢM BIẾN HALL HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO ?

Trước hết, ta cần biết về hiệu ứng hall. Ban đầu ta có 1 thanh kim loại  và sau đó ta cấp nguồn điện vào 2 đầu của tấm kim loại khi đó sẽ xuất hiện dòng điện đó là dòng dịch chuyển của các electron chạy từ đầu này sang đầu kia của tấm kim loại.

Nếu có nam châm điện vuông góc với tấm kim loại có cực S gần với tấm kim loại khi đó sẽ làm lệnh các electron khỏi vị trí ban đầu (do tác dụng của lực Lorentz). Khi đó nếu ta đo đồng hồ ở 2 phía của tấm hall sẽ xuất hiện một điện áp.

Cảm biến hall hoạt động theo nguyên lí của hiệu ứng Hall. Hiệu điện thế cảm biến hall rất nhỏ (chỉ vài uV) vì thế nó thường được sản xuất tích hợp với bộ khuếch đại.

Cảm biến hall có hai loại:

Analog: bao gồm bộ điều chỉnh điện áp (Regulator), thành phần hall (Hall Element), bộ khuếch đại (High Gain Amplifer)

Ta có thể thấy từ biểu đồ rằng đầu ra cảm biến là Analog tỉ lệ với đầu ra thanh Hall. Vì thế loại Analog thường được sử dùng trong ứng dụng để đo khoảng cách bởi tính tuyến tính liên tục của nó.

Digital: cung cấp hai trạng thái đầu ra, hoặc là “ON” hoặc “OFF”. Và có một phần tử bổ sung, đó là Trigger Schmitt cung cấp độ trễ hoặc hai ngưỡng ngưỡng khác nhau để đầu ra cao hoặc thấp. Loại Digital thường được ứng dụng như một công tắc giới hạn ví dụ như máy in 3D hay máy CNC để phát hiện vị trí và định vị trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp.

ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN HALL

• Ứng dụng làm cảm biến tốc độ xe

Cảm biến Hall có thể đo tốc độ bánh xe hoặc RPM cũng như xác định được vị trí của trụ khuỷu hoạc trục cam trong các hệ thống động cơ. Những cảm biến này bao gồm thành phần Hall và nam châm vĩnh cửu được đặt gần một đĩa răng gắn trên trục quay.

Khoảng cách giữa cảm biến và các răng của đĩa rất nhỏ nên mỗi răng lướt qua cảm biến sẽ làm thay đổi từ trường xung quanh khiến cho đầu ra của cảm biến cao hoặc thấp. Nhờ tín hiệu xung vuông từ đầu ra của cảm biến nên có thể dễ dàng được sử dụng để tính toán RPM của trục quay.

• Ứng dụng làm cảm biến vị trí trục khuỷu CKP

Cảm biến Hall được sử dụng trên cảm biến vị trí trục khuỷu CKP trên các dòng xe đề từ hiện nay. Cảm biến CKP Hall gửi tín hiệu Digital (xung) về ECU để ECU điều khiển hệ thống phun xăng điện tử. Đồng thời nó còn xác định vị trí của roto (vô lăng)  theo stato (cuộn điện 3 pha) để điều khiển hệ thống đề từ và sạc.

• Ứng dụng làm cảm biến vị trí bướm ga TPS

Cảm biến Hall được sử dụng làm cảm biến vị trí bướm ga các dòng xe Honda Winner, Yamaha Exciter 150,… gửi tín hiệu điện áp về ECU để điều khiển lượng nhiên liệu. Tín hiệu cảm biến Hall gửi về ECU là tín hiệu Analog.