Sensore Hall: scopo e principio di funzionamento. Cos'è un sensore Hall in uno smartphone e perché è necessario? Sensore di posizione dello smartphone

2 anni fa

I gadget moderni sono così multifunzionali che il proprietario a volte non realizza tutte le capacità del suo dispositivo. Affinché lo smartphone possa svolgere correttamente i compiti ad esso assegnati e oltre ad avere una gamma più ampia di funzionalità, è dotato di vari gadget. Uno di questi è un sensore Hall.

Sensore Hall (sensore Hall) - un dispositivo che registra presenza di campo magnetico e misurarne la tensione. Un altro nome per questo è un sensore di posizione. Questo dispositivo funziona in base all'effetto Hall, da cui prende il nome.

Spesso i telefoni utilizzano una versione più semplificata del dispositivo. È progettato solo per determinare la presenza di un campo magnetico. In questo caso la tensione non viene misurata. Inoltre, se il gadget è dotato di tale dispositivo, contiene anche un sensore magnetico che consente di utilizzare il gadget come bussola.

Perché è necessario?

Questo dispositivo è utilizzato in molti dispositivi. Grazie all'opportunità misurazione senza contatto Il dispositivo viene spesso utilizzato nei motori elettrici, nel sistema di accensione delle auto moderne, negli interruttori senza contatto, ecc. Qualsiasi smartphone abbastanza moderno non può farne a meno, anche se è impossibile sfruttare appieno il suo potenziale per diversi motivi:

• taglia piccola cellulare;
• lavoro costante evidente riduce il tempo di funzionamento dalla batteria;
• niente di speciale necessità.

Il motivo principale per utilizzare il sensore Hall negli smartphone è la comodità di utilizzare un navigatore GPS e la sua interazione con la custodia dello smartphone.

Come funziona un sensore Hall?

Studiando le proprietà della corrente elettrica, Edwin Hall (lo scienziato che diede il nome all'effetto da lui scoperto) notò una relazione diretta tra la corrente e il campo magnetico. Se gli elementi di un circuito elettrico fossero posti nella zona di azione di un campo magnetico, la tensione corrente nel conduttore cambierebbe a seconda dell'intensità della radiazione.

Esistono due tipi di questo sensore:

1. Analogico. Questo dispositivo ha giustamente lo status di classico, poiché è apparso per primo. Ma attualmente è poco utilizzato a causa delle sue dimensioni piuttosto grandi e del design obsoleto.
2. Digitale. Un'opzione più moderna che funziona solo in due posizioni: c'è un campo magnetico o no.

Vale la pena notare che la forma digitale può essere unipolare o bipolare. La prima opzione funziona solo quando il campo magnetico aumenta e si spegne quando si indebolisce. Il secondo reagisce alla polarità. In parole semplici, una polarità lo accende, l'altra lo spegne.

Come controllare il sensore Hall

Poiché il sensore Hall reagisce ai cambiamenti del campo magnetico, puoi verificarne il funzionamento sul tuo telefono utilizzando magnete regolare(ne basta anche un pezzettino). Avvicinandolo al dispositivo acceso, lo schermo dovrebbe oscurarsi. Il dispositivo si è attivato e ha inviato un comando per bloccare il dispositivo. Quando lo presenti di nuovo, il telefono si sbloccherà.

Disponibilità al telefono

Per verificare la presenza di un sensore Hall nel tuo gadget, il modo più semplice è utilizzare le istruzioni incluse con il telefono o il sito Web del produttore. Ma succede che non tutti i produttori ne indicano la disponibilità. Quindi puoi verificare se cover e custodie intelligenti con chiusura magnetica. Se sì, molto probabilmente un gadget del genere ne è dotato.

Custodia con magnete: impatto sullo schermo del telefono

I dispositivi per i quali vengono prodotte le cosiddette custodie “intelligenti” hanno una caratteristica interessante. In fase di chiusura/apertura lo schermo dello smartphone viene rispettivamente bloccato/sbloccato. Il funzionamento di questa funzione nello smartphone è assicurato dal sensore Hall. Principio operativo molto semplice: si attiva avvicinandosi o allontanandosi da un magnete incorporato nel coperchio della custodia. Quando si registrano le modifiche, viene emesso un comando per bloccare/sbloccare lo schermo.

Riassumendo quanto sopra, vale la pena notare che sebbene questo dispositivo offra una certa comodità quando si utilizza uno smartphone, il suo uso frequente è essenziale riduce la carica della batteria. Ecco perché molti produttori si limitano solo alla funzione di interazione con la cover “intelligente” del dispositivo.

Il sensore Hall (sensore di posizione) è un sensore di campo magnetico. Il funzionamento del dispositivo si basa sull'effetto Hall. Questo effetto si basa sul seguente principio: se si posiziona un determinato conduttore con una corrente costante in un campo magnetico, in tale conduttore appare una differenza di potenziale trasversale (tensione di Hall). In altre parole, il dispositivo serve a misurare l'intensità del campo magnetico. Oggi il sensore Hall può essere analogico o digitale.

Il campo di applicazione dei sensori Hall è molto ampio. Il dispositivo viene utilizzato in circuiti in cui è richiesta la misurazione della corrente senza contatto. Come per le automobili, il sensore di Hall serve a misurare l'angolo di posizione oppure, e ha trovato applicazione anche nel sistema di accensione, a indicare il momento della formazione della scintilla.

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Come funziona un sensore Hall?

Durante le sue ricerche nel 1879, il fisico Hall scoprì un effetto secondo cui se una piastra viene posta in un campo magnetico e ad essa viene applicata una tensione (la corrente scorre attraverso la piastra), gli elettroni in detta piastra iniziano a deviare. Questa deviazione avviene perpendicolarmente alla direzione del flusso magnetico.

Inoltre, la direzione di questa deviazione dipende dalla polarità del campo magnetico. Si scopre che gli elettroni avranno densità diverse sui diversi lati della piastra, creando potenziali diversi. Il fenomeno scoperto fu chiamato effetto Hall.

In altre parole, Hall collocò un wafer semiconduttore rettangolare in un campo magnetico e applicò corrente ai bordi stretti di tale semiconduttore. Di conseguenza, la tensione è apparsa sui bordi ampi. L'ulteriore sviluppo della tecnologia ha permesso di creare un dispositivo sensore compatto basato sull'effetto scoperto. Il vantaggio principale di sensori di questo tipo è che la frequenza di funzionamento del dispositivo non sposta il momento della misurazione. Il segnale in uscita da tale dispositivo è sempre stabile, senza raffiche.

Il sensore più semplice è costituito da:

• magnete permanente;
• pale del rotore;
• circuiti magnetici;
• contenitore di plastica;
• microcircuito elettronico;
• contatti;

Il funzionamento del dispositivo si basa sul seguente schema: una pala metallica del rotore passa attraverso l'intercapedine, consentendo di deviare il flusso magnetico. Il risultato è un valore di induzione pari a zero sul chip. Il segnale di uscita rispetto a terra è quasi uguale alla tensione di alimentazione.

Il sensore Hall nel sistema di accensione è un convertitore analogico che commuta direttamente la potenza.

Tra gli svantaggi vale la pena evidenziare la sensibilità del dispositivo alle interferenze elettromagnetiche che possono verificarsi nel circuito. Inoltre, la presenza di un circuito elettronico nel dispositivo sensore ne riduce alquanto l'affidabilità.

Soluzioni analogiche e digitali

I sensori basati sull'effetto Hall rilevano le differenze di potenziale. La soluzione analogica discussa sopra si basa sulla conversione dell'induzione di campo in tensione, tenendo conto della polarità e dell'intensità del campo.

Il principio di funzionamento di un sensore digitale è rilevare la presenza o l'assenza di un campo. Se l'induzione raggiunge un certo valore, il sensore rileva la presenza di un campo. Se l'induzione non corrisponde all'indicatore richiesto, il sensore digitale indica l'assenza di campo. La sensibilità del sensore è determinata dalla sua capacità di rilevare un campo con una particolare induzione.

Un sensore Hall digitale può essere bipolare o unipolare. Nel primo caso il dispositivo si attiva e si spegne cambiando la polarità. Nel secondo caso, la commutazione avviene quando appare un campo, il sensore si spegne a causa del fatto che l'induzione diminuisce.

Metti alla prova tu stesso il tuo dispositivo

L'uso attivo di questo dispositivo nelle automobili significa che se si verificano determinati malfunzionamenti o malfunzionamenti, potrebbe essere urgentemente necessario controllare con le proprie mani il sensore Hall.

Prima di iniziare il lavoro per scollegare il connettore del cavo collegato al dispositivo, assicurarsi di spegnere l'accensione!

Ignorare questa regola può danneggiare il sensore Hall. Va aggiunto che anche il controllo del dispositivo utilizzando una lampada di prova è inaccettabile.

1. Uno dei modi più rapidi per verificare è installare un sensore sostitutivo sicuramente funzionante sull'auto. Se i segni di malfunzionamento scompaiono dopo l'installazione, la causa è ovvia.
2. Il secondo metodo adatto per controllare il sensore nel sistema di accensione è verificare la presenza di una scintilla all'accensione. Inoltre, dovrai collegare le estremità del cavo alle uscite richieste sull'interruttore.
3. Per una diagnosi più accurata, è meglio controllare il dispositivo utilizzando un oscilloscopio. Inoltre, in determinate condizioni, il sensore viene controllato utilizzando un multimetro. Il multimetro specificato viene commutato in modalità voltmetro e quindi collegato al contatto di uscita sul sensore. Un sensore Hall funzionante fornirà letture da 0,4 Volt a 3. Se le letture sono inferiori alla soglia minima, esiste un'alta probabilità di guasto del sensore.

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Il sensore Hall, che viene utilizzato per determinare la presenza di un campo magnetico, prende il nome dallo scienziato-fisico che scoprì il principio omonimo. Vale a dire: si è scoperto che in un conduttore che entra in un campo magnetico, la tensione corrente cambia e appare una forza elettromotrice (EMF). Elementi simili del dispositivo sono digitali e analogici.

Questo sensore rileva la presenza di un campo magnetico.

Perché è necessario un sensore Hall? Se è presente un campo magnetico, il dispositivo visualizza un numero: la sua grandezza. Inoltre quello analogico mostra la sua polarità, oltre al suo valore. E il digitale, in assenza di campo, produce “zero”; in presenza, un certo numero.

Aree di applicazione dei sensori Hall

Molti dispositivi sono dotati di sensori Hall e vengono utilizzati anche da soli per misurare l'intensità del campo. Si tratta di motori elettrici e a razzo, sistemi di accensione di automobili, contatori, dispositivi senza contatto.

Il sensore Hall aiuta a spegnere automaticamente lo schermo del dispositivo quando la custodia è chiusa.

Anche i dispositivi di comunicazione mobile contengono questo sensore. Di cosa è responsabile il sensore Hall in uno smartphone? In un moderno dispositivo di comunicazione mobile, questo dispositivo è un elemento di misura che riconosce la presenza, l'assenza, l'intensità e il cambiamento del campo magnetico. Le capacità del sensore non si limitano alle misurazioni. Determina anche se è possibile l'interazione senza contatto.

Un magnetometro, presente in molti dispositivi mobili sofisticati e avanzati, si basa su un sensore Hall. Ma non in tutti i casi questa possibilità si realizza pienamente. Fondamentalmente, queste sono le due funzioni seguenti.

• Una bussola per programmi di navigazione che ti consente di determinare rapidamente la tua posizione e direzione.
• Interazione di uno smartphone con accessori, ad esempio, con una custodia magnetica che blocca lo schermo quando viene aperta. Oppure accendere/spegnere il display nei telefoni pieghevoli quando si sposta il coperchio.

Principio di funzionamento del sensore

Monitorando lo stato del dispositivo, il sensore Hall esegue il passaggio senza contatto dalla modalità non operativa alla modalità operativa e viceversa. Il metodo senza contatto elimina la contaminazione e lo stress meccanico. Puoi immaginare questo elemento sotto forma di una piastra semiconduttrice di piccolo spessore.

Quando la corrente continua lo attraversa, ai bordi appare una piccola tensione. Il campo magnetico, come è noto, passa perpendicolare a quello elettrico ed amplifica questo valore in modo proporzionale all'induzione magnetica. Il sensore Hall crea impulsi elettrici a bassa tensione, che hanno trovato applicazione nei sistemi senza contatto che implementano il principio della risposta al tocco.

Sensore Hall nei dispositivi di comunicazione mobile: tablet, smartphone, telefoni

Se nella progettazione di smartphone e tablet, soprattutto quelli costosi, è presente un sensore Hall, svolge la funzione di rispondere all'amplificazione del campo. I produttori non indicano la presenza di questo elemento nel dispositivo. Ma ad essa è necessariamente associata la “smart case”, disponibile come accessorio per tablet o smartphone. Con questo componente aggiuntivo, il tablet viene sbloccato o bloccato rispettivamente quando viene aperto e chiuso.

La custodia ha un magnete integrato che risponde al sensore Hall nel tablet. Quando la scocca è chiusa, il magnete si trova accanto al sensore Hall, che blocca lo schermo. Quando apri il "libro", la copertina, il magnete si allontana e lo schermo si accende. Questa aggiunta al tablet non danneggia il dispositivo stesso, come alcuni potrebbero pensare.

In precedenza, solo i dispositivi più eccezionali delle aziende leader erano dotati di un sensore Hall. Al giorno d'oggi, un magnetometro si trova in molti telefoni. Controlla molte funzionalità, come lo scorrimento delle foto utilizzando i gesti.

Il sensore Hall nel telefono non implementa tutte le funzioni a causa della mancanza di spazio, del risparmio energetico e dell'impraticabilità finanziaria. Tuttavia, accelera la ricerca del GSM nei dispositivi e interagisce con componenti aggiuntivi come una custodia, con l'aiuto della quale il sensore prende decisioni sull'attivazione dello schermo.