12,19.Преобразователи холла

Если через полупроводниковую пластинку пропустить ток и поместить эту пластинку в магнитное поле так, чтобы вектор магнитной индукции был

перпендикулярен плоскости пластины, то в данной пластине будет наводиться ЭДС Холла так, что силовые линии напряженности электричес-

кого поля будут перпендикулярны току.

1

На принципе Холла построен преобразователь Холла.

a

T

2

2

B

X X

E

b

1

3

T

I

Рисунок 17. Принцип построения преобразователя Холла

На рис. 17. обозначены:

Т-Т – токовые электроды;

Х-Х – холловские электроды;

1 – металлические напайки вдоль всего ребра пластины, образующие то-

ковые электроды;

2 – точечная приварка холловского электрода к пластине;

3 – полупроводниковая пластина (из арсенида галлия).

Величины а, б => 0,8…5 мм.

Уравнение преобразования преобразователя Холла имеет вид:

E=K·B·I, (11)

где К – чувствительность;

В – магнитная индукция;

I – ток через преобразователь Холла.

Если вектор магнитной индукции не перпендикулярен пластине, то уравнение (11) имеет вид:

E=K·B·I·cosα (12)

Рисунок 18. Учет угла падения α вектора магнитной индукции В на пластину

Применение:

1. определение индукции и напряженности магнитного поля в отдельных точках;

2. измерение больших токов и быстро изменяющихся токов.

I

ПХ

x

H

RBH

x

Рисунок 19. Иллюстрация к применению преобразователя Холла (ПХ) для измерения токов

По закону Био-Савара-Лапласса проводник с током I создает магнитное поле:

H=K·I / R² (13)

Особенно эффективно эти приборы используются для измерения быстро текущих процессов (например процессы при коротком замыкании).

13.Реостатные преобразователи

Реостатные преобразователи - это широкий круг преобразователей, на входе которого перемещение X, а на выходе – активное сопротивление R(x).

б) в)

Рисунок 20. Реостатные преобразователи

а) структурная схема;

б) реостатный преобразователь с постоянным сечением и график

его уравнения преобразования;

в) реостатный преобразователь с переменным сечением и график

его уравнения преобразования

14.Тензорезисторные преобразователи

Тензорезисторные преобразователи представляют собой изоляционную пластину, на которую наклеен тонкий проводник.

F

1F

2F

F

Рисунок 21. Тензорезисторный преобразователь

1 - проводник

2 - подложки

При приложении к подложке силы F, подложка испытывает упругое удли-

нение Δl, которое пропорционально приложенной силе. При удлинении каж-

дого элемента змейки изменяется общее сопротивление. Этот принцип лег в основу тензометрического метода, который состоит в том, что под действием силы изменяется сопротивление тензорезистора. Тензорезисторы широко ис-

пользуются при определении напряжения в строительных и машинострои-

тельных конструкциях.