Hall Etkisi Nedir?
Hall Etkisi, bir cismin içinden dik olarak geçen enerjiyi tanımlar. Hall effect, manyetik alanın ölçülmesinde en yaygın yöntemdir ve Hall Etkisi sensörleri çok popülerdir. Birçok teknolojik uygulamaya sahiptir. Örneğin, tekerlek hız sensörleri ve krank mili veya eksantrik mili konum sensörleri olarak araçlarda bulunabilirler. Ayrıca genellikle anahtarlar, MEMS pusulaları, yakınlık sensörleri vb. olarak kullanılırlar. Hatta paintball silahları, airsoft silahları ve bazı gps sistemlerinde kullanılmaktadır. Hall Etkisinin ne olduğunu resimlerle açıklayalım.
Örnek Hall Etkisini açıklayan görsel: Resimde gösterildiği gibi ince iletken plakamız varsa ve içinden geçecek akımı ayarladıysak, enerji plakanın bir tarafından diğer tarafına düz bir çizgide geçecektir.
Şimdiki görselimiz de, plakanın yakınına manyetik alan etkisi oluşturan mıknatıs koyalım. Mıknatıs, Lorentz Force (Wikipedia) adı verilen bir kuvvet nedeniyle enerji taşıyıcılarının düz akışını bozar. Böyle bir durumda elektronlar, plakanın her iki tarafına pozitif ve negatif olarak saparlar. Bunun anlamı, iki tarafa bir multimetre ile ölçüm yaparsak, ölçülebilecek bir voltaj ile karşılacağımız anlamına gelir.
Yukarıda açıkladığımız ölçülebilir bir voltaj oluşturan bu yöntemi ilk defa 1879'da keşfeden Edwin Hall'ın adı verilmiştir(hall effect).
Hall Effect Sensörleri
Hall Effect'in temel Hall Elemanı manyetik sensörleri çoğunlukla Gauss başına yalnızca birkaç mikro voltluk çok küçük bir voltaj sağlar, bu nedenle bu cihazlar genellikle yerleşik yüksek kazançlı amplifikatörlerle üretilir.
Biri analog, diğeri dijital çıkış sağlayan iki tip Hall Effect sensör vardır. Analog sensör, bir voltaj regülatörü, bir Hall Elemanı ve bir amplifikatörden oluşur. Devre şemalarından, sensör çıkışının analog ve Hall Element çıkışı veya manyetik alan kuvveti ile orantılı olduğunu görebiliriz. Bu tip sensörler sürekli lineer çıkışları nedeniyle yakınlığı ölçmek için uygundur.
Öte yandan, dijital çıkış sensörleri “ON” veya “OFF” olmak üzere sadece iki çıkış durumu sağlar. Bu tip sensörlerin devre şemalarında gösterildiği gibi ek bir elemanı vardır. Bu, histerez veya iki farklı eşik seviyesi sağlayan Schmitt Tetikleyicisidir ve böylece OUT yüksek veya düşük olur. Schmitt Trigger Devresi hakkında daha fazla bilgi için bağlantıya tıklayabilirsiniz. Bu tip bir sensöre örnek Hall Etkisi anahtarıdır. Bunlar genellikle 3D yazıcılarda ve CNC Makinelerinde limit anahtarları olarak ve ayrıca endüstriyel otomasyon sistemlerinde tespit ve konumlandırma için kullanılır.
Sensör ve diskin dişleri arasındaki boşluk çok küçük olduğundan sensörün yanına her bir diş geçtiğinde çevresindeki manyetik alanı değiştirerek sensörün çıktısının yükselmesine veya alçalmasına neden olur. Dolayısıyla, sensörün çıkışı, dönen milin RPM'sini hesaplamak için kolayca kullanılabilen bir kare dalga sinyalidir.