مستشعر Hall الحالي هو جهاز استشعار يستخدم عادة لقياس التيار. ويستخدم تأثير هول لقياس التيار. ويعني تأثير هول أنه عندما يمر موصل عبر مجال مغناطيسي معين، ينتج التيار فرق جهد في الاتجاه العمودي على اتجاه المجال المغناطيسي والتيار.
من أجل شرح مبدأ قياس حساس تيار هول بالتفصيل، يمكننا شرحه من الجوانب التالية: تأثير هول، هيكل ومبدأ عمل حساس تيار هول، وخصائص المستشعر وتطبيقاته.
1. تأثير القاعة
عندما تمر مادة موصلة أو شبه موصلة عبر مجال مغناطيسي، فإن المكونات المتعامدة مع اتجاه المجال المغناطيسي واتجاه التيار سوف تتسبب في فصل الشحنة، مما يؤدي إلى اختلاف الجهد على كلا الجانبين. وتسمى هذه الظاهرة تأثير هول.
يحدث تأثير هول بسبب تأثر الحاملات بقوة لورنتز. تشير قوة لورنتز إلى القوة التي يتعرض لها التيار الذي يمر عبر مجال مغناطيسي. عندما يكون المجال المغناطيسي والتيار متعامدين مع بعضهما البعض، فإن قوة لورنتز تنحرف الإلكترونات أو الثقوب الموجودة داخل الموصل وتخلق فرق جهد على جانبي الموصل.
2. هيكل مستشعر تيار القاعة
تتكون مستشعرات تيار القاعة عادةً من ثلاثة أجزاء: عنصر القاعة وهيكل الدائرة المغناطيسية ودائرة الخرج.
2.1 عنصر القاعة: عنصر القاعة هو الجزء الأساسي من المستشعر. وعادة ما تتكون من شريحة هول. يحتوي عنصر Hall على هيكل خاص لأشباه الموصلات، والذي يتضمن منطقة نقل التيار ومنطقة عمل Hall ومنطقة قياس الجهد. عندما يمر تيار عبر المستشعر، ستتأثر منطقة هول النشطة بقوة لورنتز، مما يسبب جهد هول.
2.2 هيكل الدائرة المغناطيسية: يستخدم هيكل الدائرة المغناطيسية بشكل أساسي للتحكم في توزيع المجال المغناطيسي ونقله إلى عنصر القاعة. يتكون هيكل الدائرة المغناطيسية عادةً من قلب حديدي ومكونات ضبط المجال المغناطيسي ومكونات حماية المجال المغناطيسي. يتم استخدام قلب الحديد لتوجيه خطوط المجال المغناطيسي، ويستخدم عنصر تعديل المجال المغناطيسي لضبط قوة واتجاه المجال المغناطيسي، ويستخدم عنصر حماية المجال المغناطيسي لتقليل تداخل المجالات المغناطيسية الخارجية.
2.3 دائرة الخرج: تستخدم دائرة الخرج لقياس وتضخيم جهد القاعة وتحويلها إلى إشارة تيار أو جهد. تتكون دائرة الخرج عادةً من مضخم تشغيلي ودائرة مرشح ودائرة مكبر للصوت. من خلال معالجة دائرة الخرج، يمكن الحصول على إشارة جهد متناسبة مع تيار الإدخال، وبالتالي تحقيق قياس التيار.
