सेन्सर्स - एका भौतिक प्रमाणाचे दुसर्यामध्ये (सामान्यतः, इलेक्ट्रिकल) कन्व्हर्टर घरगुती आणि औद्योगिक उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. त्यांच्याशिवाय, दबाव आणि प्रवाह (वायू किंवा द्रव) यासारख्या तांत्रिक मापदंडांचे मोजमाप करणे, डिजिटायझेशन करणे आणि प्रक्रिया करणे अशक्य नसल्यास, खूप कठीण आहे. तापमान, पातळी, चुंबकीय किंवा विद्युत क्षेत्र शक्ती, इ. सर्वात मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणार्या सेन्सरपैकी एक म्हणजे हॉल सेन्सर - ते दैनंदिन जीवनात (स्मार्टफोन किंवा लॅपटॉपपासून सुरू होणारे) आणि सर्वात जटिल औद्योगिक तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात.
सामग्री
हॉल प्रभाव - ऑपरेशनचे सिद्धांत
हा प्रभाव 1879 मध्ये अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ एडविन हॉल यांनी शोधून काढला आणि त्यांच्या नावावर ठेवले.घटनेचा सार असा आहे की जर तुम्ही धातूची प्लेट घेतली आणि त्यातून विद्युत प्रवाह (आकृतीमधील AB दिशेने) पास केला आणि नंतर चुंबकीय क्षेत्रासह प्लेटवर कार्य केले, उदाहरणार्थ, कायम चुंबकाने तयार केलेले, मग विद्युत् प्रवाहाच्या लंब दिशेने (आकृतीत सीडी) , संभाव्य फरक असेल.
हा परिणाम लॉरेन्ट्झ बल हलत्या शुल्कांवर कार्य करत असल्यामुळे आणि त्यांना गतीच्या दिशेला लंब असलेल्या दिशेने विस्थापित केल्यामुळे होतो. परिणामी, प्लेटच्या कडांवर संभाव्य फरक उद्भवतो, जो मोजला जाऊ शकतो किंवा अॅक्ट्युएटर (प्री-एम्प्लीफायिंग) ट्रिगर करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. हा फरक यावर अवलंबून आहे:
- वाहत्या प्रवाहाच्या ताकदीपासून;
- चुंबकीय क्षेत्राच्या ताकदीपासून;
- कंडक्टरमध्ये विनामूल्य चार्ज वाहकांच्या एकाग्रतेवर.
इंद्रियगोचर त्याच्या शोधकर्त्याच्या नावावर आहे - हॉल इफेक्ट.
हॉल सेन्सर्सचे प्रकार आणि व्यवस्था
गेल्या शतकापूर्वीच्या शतकात शोधून काढलेल्या प्रभावाला व्यावहारिक उपयोग सापडला. त्यावर आधारित, चुंबकीय क्षेत्र सेन्सर तयार केले जातात. त्यांचा फायदा असा आहे की त्यांच्याकडे हलणारे आणि घासणारे घटक नाहीत (रीड स्विचच्या विपरीत), त्यामुळे त्यांची विश्वासार्हता खूप जास्त आहे. संवेदनशीलतेच्या तत्त्वानुसार औद्योगिक सेन्सर्स हॉलमध्ये विभागलेले आहेत:
- एकध्रुवीय (फक्त एका चुंबकीय ध्रुवावर प्रतिक्रिया - उत्तर किंवा दक्षिण);
- द्विध्रुवीय (एका ध्रुवीयतेच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या संपर्कात आल्यावर चालू करा, विरुद्ध ध्रुवीयतेच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या संपर्कात आल्यावर बंद करा);
- सर्वध्रुवीय - चुंबकाच्या कोणत्याही ध्रुवावर प्रतिक्रिया.
चुंबकीय क्षेत्राच्या गतिमान शुल्कावरील क्रियेमुळे निर्माण होणारा संभाव्य फरक म्हणजे एकके, सर्वोत्तम दहापट मायक्रोव्होल्ट्स. व्यावहारिक अनुप्रयोगासाठी, हे पुरेसे नाही, संभाव्य फरक वाढवणे आवश्यक आहे. हे अॅम्प्लीफायर्स थेट सेन्सर्सच्या मुख्य भागामध्ये तयार केले जातात आणि अॅम्प्लिफायरच्या प्रकारानुसार, डिव्हाइसेस दोन वर्गांमध्ये विभागल्या जातात.
- अॅनालॉग. त्यामध्ये, सेन्सरच्या आउटपुटवरील व्होल्टेज चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रमाणात असते (ते चुंबकाच्या ताकदीवर आणि त्यापासूनचे अंतर यावर अवलंबून असते). ऑपरेशनल अॅम्प्लिफायरच्या आधारावर तयार केले जाते आणि चुंबकीय क्षेत्र मोजण्यासाठी वापरले जाते.
- डिजिटल. एम्पलीफायर स्थापित केल्यानंतर तुलना करणारा किंवा श्मिट ट्रिगर. आउटपुट व्होल्टेज, जेव्हा चुंबकीय प्रेरण एका विशिष्ट थ्रेशोल्डवर पोहोचते, तेव्हा शून्यातून उच्च पातळीवर (सामान्यतः पुरवठा व्होल्टेज स्तरावर) उडी मारते. अशा सेन्सर्सचा वापर चुंबकीय रिले किंवा पल्स जनरेटर तयार करण्यासाठी केला जातो. प्लेटमधून प्रवर्धित सिग्नल थ्रेशोल्ड डिव्हाइसवर लागू केले जाते. सेट पातळी गाठल्यावर, सेन्सर ट्रिगर केला जातो. सेन्सरपासून चुंबकीय क्षेत्राच्या स्त्रोतापर्यंतचे अंतर बदलून ट्रिगर पातळी समायोजित केली जाऊ शकते.
हॉल सेन्सर्सचा वापर
दैनंदिन जीवनात हॉल सेन्सरचा सर्वात सामान्य वापर म्हणजे गैर-संपर्क कार इग्निशन सिस्टम. त्यांचा फायदा म्हणजे यांत्रिक संपर्क गटांची अनुपस्थिती. याचा अर्थ पोशाख नाही, संपर्क जळत नाही, यांत्रिक बिघाड होण्याचा धोका नाही.
वितरण प्रणालीमध्ये इंजिन क्रँकशाफ्टद्वारे चालविलेल्या लेजसह प्लेट, कायम चुंबक आणि हॉल सेन्सरचा समावेश होतो. जेव्हा प्लेट फिरते, तेव्हा क्रँकशाफ्टच्या स्थितीनुसार निर्धारित केलेल्या काटेकोरपणे परिभाषित क्षणी प्रोट्र्यूशन्स सेन्सर आणि चुंबक यांच्यातील अंतरात पडतात, चुंबकीय क्षेत्राचे मापदंड बदलतात.सेन्सर क्रँकशाफ्टच्या रोटेशनसह सिंक्रोनाइझ केलेल्या डाळी तयार करतो, जे आवश्यक वेळेच्या बिंदूंवर उच्च-व्होल्टेज कॉइलला व्होल्टेज पुरवठ्याचे नियमन करते. तसेच, कारमधील चुंबकीय क्षेत्र सेन्सर क्रँकशाफ्टची स्थिती ओळखण्यासाठी वापरले जातात.
चुंबकीयदृष्ट्या संवेदनशील सेन्सर्सचा आणखी एक वापर म्हणजे इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या रोटर्सची स्थिती निश्चित करणे. रिले घटक मोटर स्टेटरवर माउंट केला जातो आणि जेव्हा पोल जातो तेव्हा सक्रिय होतो. या तत्त्वावर, तुम्ही रेव्ह काउंटर किंवा स्पीड मीटर तयार करू शकता.
हॉल इफेक्टवर तयार केलेली उपकरणे लॅपटॉप किंवा मोबाइल डिव्हाइसेसमध्ये वापरली जातात - झाकण बंद स्थितीचे सूचक म्हणून. जेव्हा सेन्सर ट्रिगर होतो, तेव्हा संगणक स्लीप होतो किंवा बंद होतो. आणि स्मार्टफोन्समध्ये, पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राला प्रतिसाद देणाऱ्या सेन्सरच्या कार्यांपैकी एक म्हणजे इलेक्ट्रॉनिक होकायंत्राची संस्था.
एनालॉग हॉल सेन्सर मोजण्याचे साधन वापरले जातात - जेथे चुंबकीय क्षेत्राच्या पातळीचे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे. कंडक्टरमधील वर्तमान सामर्थ्याच्या गैर-संपर्क मापनासाठी ते अपरिहार्य आहेत. तुम्हाला माहिती आहेच की, जेव्हा विद्युत प्रवाह कंडक्टरमधून जातो तेव्हा त्याच्याभोवती चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते. त्याची तीव्रता विद्युत् प्रवाहाच्या ताकदीवर अवलंबून असते. जर विद्युत् प्रवाह पर्यायी असेल, तर फील्ड इतर मार्गांनी मोजले जाऊ शकते (उदाहरणार्थ, वर्तमान ट्रान्सफॉर्मरसह), परंतु थेट करंटसह, हॉल सेन्सर अपरिहार्य आहे. डीसी करंट क्लॅम्प्स या तत्त्वावर कार्य करतात.
हॉल इफेक्टचा सर्वात विलक्षण अनुप्रयोग म्हणजे त्याच्या तत्त्वावर आयन रॉकेट इंजिनचे बांधकाम.
कामगिरीसाठी हॉल सेन्सर कसे तपासायचे
सेन्सर तपासण्यासाठी, आपण एक साधे सर्किट एकत्र करू शकता, ज्यासाठी, सेन्सर व्यतिरिक्त, आपल्याला आवश्यक असेल:
- इच्छित व्होल्टेजसाठी वीज पुरवठा;
- रेझिस्टर सुमारे 1 kOhm च्या प्रतिकारासह;
- प्रकाश उत्सर्जित करणारा डायोड;
- चुंबक
जर तेथे एलईडी नसेल, तर त्याऐवजी (आणि वर्तमान-मर्यादित प्रतिरोधक) आपण हे करू शकता मल्टीमीटर वापरा (डिजिटल किंवा पॉइंटर) व्होल्टेज मापन मोडमध्ये.
वीज पुरवठ्यासाठी कोणतीही विशेष आवश्यकता नाही - सर्किटमधील प्रवाह खूप लहान आहेत. त्याची व्होल्टेज चाचणी अंतर्गत सेन्सरच्या पुरवठा व्होल्टेजमध्ये असणे आवश्यक आहे. एलईडी हे एनोडला व्होल्टेज स्त्रोताच्या प्लसशी जोडलेले असते, कॅथोड ते चाचणी अंतर्गत डिव्हाइसच्या आउटपुटशी जोडलेले असते, कारण सेन्सर सहसा ओपन कलेक्टरसह बनविला जातो (परंतु डेटाशीटवर तपासणे चांगले).
चाचणी प्रक्रिया चाचणी अंतर्गत उपकरणाच्या प्रकारावर अवलंबून असते.
- एकध्रुवीय डिजिटल सेन्सरची चाचणी घेण्यासाठी, तुम्हाला एका खांबासह चुंबक आणण्याची आवश्यकता आहे. LED उजळला पाहिजे (पॉइंटर व्होल्टमीटरचा बाण विचलित होतो किंवा डिजिटल टेस्टरचे रीडिंग अचानक बदलते). जेव्हा चुंबक बराच अंतरावर काढला जातो, तेव्हा सर्किट त्याच्या मूळ स्थितीकडे परत यावे. सेन्सर काम करत नसल्यास, चुंबकाला दुसऱ्या ध्रुवावर फिरवणे आणि प्रक्रिया पुन्हा करणे आवश्यक आहे. जर LED चमकत असेल तर सेन्सर कार्यरत आहे. चुंबकाच्या कोणत्याही स्थितीत यश मिळाले नाही तर, साधन निरुपयोगी आहे.
- द्विध्रुवीय डिजिटल सेन्सरची तत्सम तंत्र वापरून चाचणी केली जाते, चुंबकाच्या एका स्थानावर फक्त एलईडी दिवे उजळतात आणि चुंबकीय क्षेत्र स्रोत काढून टाकल्यावर बाहेर जात नाही. सर्किटने त्याच खांबासह पुढील हाताळणीवर प्रतिक्रिया देऊ नये. जर तुम्ही चुंबकाला उलटे ध्रुवीयतेमध्ये सेन्सरवर आणले तर LED बंद झाला पाहिजे. हे चाचणी अंतर्गत उपकरणाचे आरोग्य सूचित करते.जर सर्किट काम करत नसेल, तर सेन्सर ऑर्डरच्या बाहेर आहे.
- सर्वध्रुवीय डिजिटल हॉल सेन्सरची चाचणी युनिपोलर प्रमाणेच केली जाते, परंतु चुंबकीयदृष्ट्या संवेदनशील उपकरणाने चुंबकाच्या कोणत्याही स्थितीत कार्य केले पाहिजे.
अॅनालॉग सेन्सर डिजिटल प्रमाणेच तपासले जातात, परंतु आउटपुट व्होल्टेज अचानक बदलू नये, परंतु चुंबकीय शक्ती वाढते म्हणून सहजतेने बदलू नये (उदाहरणार्थ, कायम चुंबक जवळ येतो किंवा इलेक्ट्रोमॅग्नेट विंडिंगमध्ये प्रवाह वाढतो).
व्यावहारिक दृष्टिकोनातून, कारच्या संपर्करहित इग्निशन सिस्टममध्ये स्थापित हॉल सेन्सर कसा तपासायचा हा प्रश्न मनोरंजक आहे. हे करण्यासाठी, सेन्सरमधून कनेक्टर काढा आणि निर्देशित सर्किट थेट पिनवर एकत्र करा.
येथे आपण मल्टीमीटरसह एलईडी देखील बदलू शकता. कारचा क्रँकशाफ्ट मॅन्युअली फिरवून, तुम्ही एलईडीचे नियतकालिक फ्लॅश किंवा आउटपुट व्होल्टेजमधील शून्य ते अंदाजे कारच्या इलेक्ट्रिकल सिस्टमच्या व्होल्टेजमधील बदल पाहू शकता. गॅरेजमध्ये तपासण्याचा पर्यायी मार्ग म्हणजे तात्पुरते डिव्हाइसला ज्ञात-चांगल्या स्पेअर सेन्सरसह बदलणे.
हॉल सेन्सरला घरगुती आणि औद्योगिक उपकरणांमध्ये विस्तृत अनुप्रयोग आढळला आहे. त्याच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वाची समज असल्यास सेवाक्षमतेसाठी ते तपासणे कठीण नाही.
तत्सम लेख:
