Hall Effect Sensörü Nedir?

Manyetik sensörler manyetik alanı ölçmek için manyetik alanı elektrik sinyaline çeviren cihazlardır.

Çoğu sistemde hareket, yön ve pozisyon bilgisini almak için kullanılırlar. Ayrıca dayanıklı ve temassız çalışan sensörler oldukları için güvenlik gerektiren projelerde sıklıkla tercih edilirler. Genellikle fırçasız motorlarda konum algılanmasında, takometrelerde ve araçlardaki ABS sistemlerinde karşımıza çıkarlar. Manyetik alanı algılamanın pek çok yöntemi bulunmaktadır ancak güvenlik için genellikle katıhal sensörler tercih edilir. Bu katıhal manyetik sensörlere Hall Effect Sensor denilir. Sensörün çalışmasındaki temel prensib hall etkisi olduğu için bu sensör ismini bunu keşfeden Edvin Hall'dan almıştır.

Manyetik alan manyetik akı ve manyetik alanın polaritesinden oluşur. Hall Effect Sensorler ile bu iki özellikte ölçülebilirler.

Hall Effect Sensörünün Çalışma Prensibi

Hall Effect sensörler bir yarıiletken malzemeye verilen sürekli akım bir manyetik alana girdiğinde elektronların sapması nedeniyle yarıiletkende oluşan potansiyel farkın değişmesine sebep olur. Temeli Lorentz Kuvvetine dayanmaktadır. Bu manyetik akı sensöre dik şekilde gelmelidir.

Hall Effect Sensör Tipleri

Hall effect sensörler dijital ve analog olarak iki çeşitten oluşurlar.

Analog sensörlerde çıkış voltajı çok düşük olduğu için genellikle bir yükseltici devre ile haricen ya da entegre içinde yükseltilirler.

Dijital sensörler ise analog sensörlerin çıkış voltajının belirli bir referansa göre karşılaştırılmasıyla çalışırlar. Analog sensörlere göre daha kararlı oldukları için takometre, fırçasız motor ya da güvenlik amaçlı kontrollerde sıklıkla dijital hall effect sensör tercih edilir.

Hall Effect Sensör Kullanım Alanları

Takometre

Takometre sistemlerinde dönen cismin üstüne sabit bir mıknatıs yerleştirilir ve her turda takometre üstündeki hall effect sensör lojik-1 değeri verir. Bu değerler bir mikrokontrolcü tarafından sayılarak tur sayısı öğrenilebilir.

Fırçasız DC Motor

Bu tip motorlarda fırça olmadığı için bobinleri sırasıyla aktifleştirme işi bir kontrolcüye düşüyor. Ama kontrolcünün motoru sürebilmesi için pozisyon bilgisine ihtiyacı olmaktadır. Bu pozisyon bilgisi için genelde encoder ve resolver kullanılır. Encoder devrelerinde ise hall-effect sensörler kullanılabilir.

Akım Ölçümü

Daha önce yazdığım akım ölçme yöntemleri yazımda da hall-effect sensör ile akım ölçümünden kısaca bahsetmiştim. Temeli akım geçen telin oluşturduğu manyetik alan etkisine dayanmaktadır. Bu oluşan manyetik alan bir sensör ile algılanıp, yükseltilerek akım değeri voltaj şeklinde ölçülebilir.

ABS(Anti-lock Braking System)

Herhangi bir önemli durumda acil fren yapıldığında tekerlerin kitlenmesini engelleyerek kontrolün şoförde kalmasını sağlayan bir sistemdir. Sürekli devir bilgisi ölçülerek kontrolcü tarafından uygun frenleme sağlanarak aracın kayması engellenir. Hall-Effect sensörlerin bakım gerektirmemesi, düşük hatalarla ölçüm yapabilmesi gibi yetenekleri nedeniyle ABS sistemlerinin neredeyse hepsinde kullanılırlar.

Klavye

Ufak girişimler dışında son kullanıcı için hall-effect sensör kullanan klavyeler üretilmiyor. Ancak yüksek güvenlik gerektiren uçaklar, su altı araçları, tank vb. sistemlerin klavyelerinde görebilirsiniz. Maliyetleri biraz yüksek olmasına rağmen hall-effect sensörün diğer sensör tiplerine göre daha güvenli olması başlıca tercih sebebidir.

Manyetik Enkoder

Mutlak enkoder yapıları arasında en uygun maliyetli olan sensör tipidir. Bu sensörde mil tarzındaki parçaya yerleştirilen mıknatısın konumu minimum iki adet hall-effect sensör yardımıyla ölçülür ve milin hangi açıda olduğu bilgisini verirler.