Применение датчиков Холла в бытовой электронике

Во второй половине девятнадцатого века американский учёный Э́двин Холл открыл интересное явление: по направлению, перпендикулярному магнитным силовым линиям, в проводнике при прохождении через него постоянного тока, возникает электродвижущая сила. На деле получается так: на гранях металлической пластины (проводника) возникает потенциал, если к ней поднести магнит. В этом случае наблюдается сам факт того, что магнит приближается к датчику.

Такой эффект не применялся повсеместно вплоть до создания регистратора излучения микроволн. Ещё больший толчок его применению дали производители клавиатур для персональных компьютеров – датчик, основанный на эффекте Холла, оказался лучшим вариантом бесконтактной регистрации положения клавиш. В наши дни в промышленности и микроэлектронике наблюдается стремительное возрастание потребности в таких датчиках. Сам по себе датчик, или сенсор Холла, является небольшим чувствительным элементом, который позволяет отслеживать изменяющееся магнитное поле. Известность ему подарила важная особенность – эти устройства являются практически вечными, поскольку в них отсутствуют части, подверженные движению и трению. Например, в клавиатуре всегда ломается контроллер, а не сам чувствительный элемент. Сами клавиши выдерживают до тридцати миллиардов нажатий.

Среди прочих достоинств датчика Холла выделяют:

работу на частотах до 100.000 Гц;

простую коммутацию с цифровой техникой на логическом уровне;

широкий диапазон температур (от – 40 до + 150).

Кроме клавиатуры, датчик Холла находит большое применение и в других видах техники. В системе зажигания автомобиля вместо привычного прерывателя. Для работы он включает постоянный магнит, полупроводниковую пластину, интегральную микросхему. В зазоре между пластиной и постоянным магнитом вращается стальной экран с нанесенными прорезями. Сколько у двигателя цилиндров, столько прорезей на экране. При прохождении через зазор экранной прорези магнитное поле воздействует на пластинку. В результате этого снимается разность электрических потенциалов. В случае, когда экран расположен в зазоре, на нем замыкаются силовые линии магнита и перестают действовать на пластину. При этом разность электрических потенциалов на пластине отсутствует. А микросхема уже преобразует разность электрических потенциалов, которая возникает на пластине, в отрицательные импульсы напряжения. Теперь уже импульсы посылаются на коммутатор, который управляет режимом работы катушки зажигания.

Нашлось датчикам Холла широкое применение и в CD-приводах. Здесь они выглядят как небольшие «четырехножки». В двигателях привода их количество обычно равняется трём. Датчики располагаются под ротором.

В смартфонах этот датчик обладает также широкими возможностями. Например, возможность бесконтактного управления. Основанный на сенсорах Холла магнитометр встречается в современных, в первую очередь во флагманских, гаджетах весьма часто.

Конечно, не все возможности, которые предоставляет датчик Холла, реализуются в мобильных устройствах в полной мере. Жёсткие ограничения по габаритам и уровню потребления электрического заряда аккумулятора сводят функции к двум основным.

Во-первых, на основе датчика Холла реализуется цифровой компас. Его применяют в навигационных программах для повышения скорости позиционирования и повышения точности расчёта вектора движения.

Во-вторых, владельцами смартфонов наиболее востребована остаётся функция взаимодействия мобильного устройства со всевозможными магнитными чехлами и прочими аксессуарами.

Применение датчика Холла в популярных не так давно «телефонах-раскладушках» позволяет производить включение и выключение экрана при открытии, или закрытии верхней панели.