Hall Effect (Hall Etkisi) ve Hall Effect Sensörü

Hall Effect (Hall Etkisi) ve Hall Effect Sensörü

Elektrik ve manyetizma farkında olmadan da olsa hayatımızın bir çok alanında kullanılmaktadır. Manyetizma farklı bir fizik dalı olmasına rağmen çeşitli elektrik uygulamalarında karşımıza çıkmaktadır. Elektrik makinaları manyetik alanın en belirgin olarak kullanıldığı elektrik alanlarıdır.

Elektrik ve manyetizmanın beraber kullanıldığı bir diğer olay da hall etkisidir. Amerikalı fizikçi Edwin Herbert Hall tarafından 1879 yılında bulunan Hall Etkisi ilkesine göre; İki ucu arasında akım akan bir iletken veya yarı iletken cisme dik olarak bir manyetik alan uygulanırsa cismin diğer iki ucu arasında bir voltaj oluşur. Oluşan bu voltaja da Hall voltajı denir. Aşağıdaki şekil incelendiğinde daha kolay anlaşılır.

halleffect

Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi dc kaynağa bağlanan yarıiletken hall cismine dik olarak bir mıknatıs yaklaştırıldığında cismin diğer iki ucu arasında VH hall voltajı oluşur. Bu şekilde ölçülebilir bir voltajın oluşması durumuna Hall Etkisi denir.

VH Hall Voltajı, yarıiletken elemana yaklaştırılan mıknatısın gücüne yani manyetik alanın kuvvetine doğrudan bağlıdır. Mıknatısın S kutbu cismin voltaj üretmesini sağlarken, N kutbu hiç bir etki etmeyecektir. Genel olarak Hall Effect sensörleri veya switchleri (anahtarları) hiç bir manyetik alan yokken kapalı yani açık devre (off) olacak şekilde tasarlanırlar. Manyetik alana girince ise açık yani kapalı devre (on) olurlar.

Hall Effect sensörler lineer veya dijital çıkış verebilirler. Analog lineer sensörler sensör önündeki manyetik alana bağlı olarak çıkış voltajı üretirler. VH Hall Voltajı aşağıdaki eşitlikle ifade edilir.

VH = RH(I x B / t)

Bu eşitlikte;
VH: Hall Voltajı (Volt)
RH: Hall Effect katsayısı
I: sensörden akan akımı (Amper)
t: sensörün kalınlığını (mm)
B: manyetik akı yoğunluğu (Tesla)

Lineer veya analog sensörler güçlü manyetik alanda artan, zayıf manyetik alanda azalan sürekli bir çıkış voltajı verir.

Dijital Hall Effect sensörleri Bipolar ve Unipolar olmak üzere temel olarak iki çeşittir. Bipolar sensörler çalışmak için pozitif manyetik alana yani S kutbuna, S kutbunun etkisinin ortadan kalkması için de negatif manyetik alana yani N kutbuna ihtiyaç duyar. Yani S kutbu ile çıkış veren Hall sensörünün çıkışını kesmesi için N kutbu yaklaştırılmalıdır. Unipolar sensörler ise S kutbu yaklaştırıldığında çıkış veren sensör manyetik alan ortadan kalktığında çıkış kesilir.

Çoğu Hall Effect sensörler yüksek güçlü yükleri anahtarlayamazlar. genellikle çıkış akımları 10 ila 20 mA civarındadır.

30 Mayıs 2015 tarihinde yazılan bu yazı toplam 2.389 kez okunmuştur.

Yazar: elektrikci Pratiği seven mektepli elektrikçi... 2008 yılına kurduğu elektrikce.com'da geçen süre boyunca vakit buldukça bilgi ve çeşitli paylaşımlar yapmakta... Teorik bilgilerin yanısıra pratik bilgileri de paylaşmaya çalışan elektrikce.com'un sahibi ve şimdilik tek yazarı...