Hall etkisi sensörleri manyetik etkiyle anahtarlama yapabilen veya manyetik alan ölçmede kullanılan solid state, türkçe ismiyle katı halli manyetik elemanlardan bir tanesidir. Bu konuda hall sensörünü 3 kullanım şekliyle inceleyeceğiz:

• Hall etkisi switch (buton devresi)
• Hal etkisi Latch (anahtar devresi)
• Analog sensör

 

Konuyu daha iyi anlayabilmek için aşağıdaki youtube videosunda elektronik devrede hall sensörünün nasıl kullanıldığına bakınız:

 

 

Hall etkisi switch:

Hall sensörü ön yüzüne  mıknatısın S kutbunun veya arka yüzüne mıknatısın N kutbunun yaklaşmasıyla birlikte ON konumuna gelecektir.  Mıknatıs ortamdan uzaklaştığında ise OFF konumuna gelecektir.

 

Hall etkisi latch anahtarı:

Hall etkisi anahar (latch) devresinde sensör bir kez ON olduktan sonra, mıknatıs ortamdan uzaklaştırılsa dahi ON konumunda kalmaya devam edecektir.  Mıknatısın ters kutbu yaklaştırıldığında OFF konumuna geçecektir.

Analog sensör:

Hall sensörünün bu modda çalışmasına ratiometrik çalışma da denilir. Bu çalışmada manyetik alanın değerini, çıkışından alınan analog gerilimle hesaplayabilirsiniz. Bu konumuzda ratiometrik hall efekt sensörleri hakkında ayrıntılı bilgi veremeyeceğiz.  Buradan ratiometrik hall sensörleriyle ilgili bilgi alabilirsiniz.

 

Hall sensörleri nasıl kullanılır?

 

 

Dünyamızın ürettiği manyetik alan  1.5 Tesla dan fazldır. Ferrit ve seramik mıknatısların oluşturduğu manyetik alan ise 0.5-1 Tesla arasındadır. Tesla ismini mucit, fizikçi ve elektrik mühendisi Nicola Tesla’dan alır. Daha küçük bir manyetik alan birimi ise Gauus’dur. (1 Tesla = 10000 gauss)

 

 

10^-9 – 10^-8 gauss: insan beyninin ürettiği manyetik alan;
0.31-0.58 gauss: Dünyanın yüzeydeki manyetik alanı;
25 gauss: Dünyanın çekirdekteki manyetik alanı;
50 gauss: tipik bir buzdolabı mıknatısı;
100 gauss: Küçük bir demir mıknatıs;
2000 gauss:Küçük bir neodymium demir (NIB) mıknatıs;
15,000-30,000 gauss: Tıbbi rezonans manyetik görüntülenme cihazı.

 

UGN3013T 5 voltluk bir hall efekt butonu diyebileceğimiz bir sensördür.  Anahtarlama yapabilmesi için 500-750 gauss arası bir manyetik alana ihtiyaç duyar.  110-225 gauss arası bir manyetik alanda ise OFF konumuna geçer.  Demek oluyor ki küçük bir mıknatıs ile kullanılabilir. Bu verdiğimiz örnek eski bir model için geçerli. Yeni Hall efekt sensörleri daha hassas üretiliyor.

 

 

 

Yukarıdaki resimde temel olarak Hall etkisi anahtarı görülüyor. İçeriğinde Hall etki tablası, yükselteç, schmitt trigger ve open drain FET bulunmakta.  Hall etki tablasının ürettiği düşük gerilim sinyali önce yükseltiliyor.  Amplifikatör çıkışı belli bir değere geldiğinde  schmitt trigger ON konumuna geliyor.  Bu sayede FET tetikleniyor.

FET mekanik anahtarlar gibi bir anahtardır.  ON konumuna geçtiğinde kendine bağlı olan cihazı çalıştırır.

 

Hall etkisi sensörü ile örnek devreler:

 

Hall etkisi sensörü ile ledin çalıştırılması:

 

 

 

 

Hall etkisi sensörü ile lambanın çalıştırılması:

 

 

 

Yukarıdaki örnekte N kanallı mosfeti sürmek için 7406 hex inverter sürücü entegresi kullanılıyor. Mosfet IRF630. Hall sensörü OFF konumundayen TP1 noktasında 5V ; TP2 0 V ; TP3 12V var ve lamba yanmıyor.

Mıknatıs yaklaştırıldığında;

TP1 = 0 volt;
TP2 = 12 volt;
TP3 = 0 volt ve lamba yanar.
R1 = 4.7k ve  R2 = 10k.

 

Hall etkisi sensörü ile gerilim izolasyonu:

 

 

 

Yukarıdaki uygulamada 5v çıkışlı Hall etkisi sensörü ile 24V röle üzerinden 120VAC gerilim kontrol edilebiliyor.  Devredeki tüm gerilim kaynakları birbirinden izole edilmiş.

Başlangıçta;

TP1 = 5 volt;
TP2 = 24 volt;
Gösterge LEDİ D3 = off;
Röle K1 enerjilenmemiş, kontaklar açık;
K1 kontaklarındaki gerilim= 120 VAC;
Ve  B1 Lambası= off.

 

Hall etkisi sensörüne mıknatıs yaklaştığında: 

TP1 = 0 volt;
TP2 = 0 volt;
Gösterge LEDİ D3= on;
Röle K1 enerjilenmiş , kontaklar kapalı;
K1 kontaklarındaki gerilim= 0 VAC;
Ve  B1 Lambası= ON

R1=330 ohm R2= 1000 ohm kullanılabilir. D2 genel amaçlı silikon diyot.

Sanırım elektronikhobi.net sitesi olarak  hall etkisi sensörleriyle ilgili en ayrıntılı yazılardan birini yazdık.  Yazmadığımız eksik kalan çok nokta oldu. Fakat birçok kişiye fayda sağlayabilecek bir yazı olduğunu düşünüyorum.