جوائس اسٹک ہال کے اصول پر عمل درآمد

عام طور پر جوائس اسٹک کے استعمال کے عمل میں، اینالاگ آؤٹ پٹ سگنل حاصل کرنے کے دو طریقے ہیں: ہال سینسر فارم اور پوٹینشیومیٹر کی قسم۔

1، اس مضمون کا مقصد ہال سینسر کے بنیادی نفاذ کے اصول، 2D ہال اور 3D ہال کے درمیان فرق، فوائد اور نقصانات کو واضح کرنا ہے۔

ہال اثر کی تعریف:

ہال اثر کو 1879 میں ماہر طبیعیات ہال نے دریافت کیا تھا۔ یہ مقناطیسی میدان اور حوصلہ افزائی وولٹیج کے درمیان تعلق کی وضاحت کرتا ہے۔ یہ اثر روایتی برقی مقناطیسی انڈکشن سے بالکل مختلف ہے۔

—— انٹرنیٹ سے تصویر

جیسا کہ اوپر دکھایا گیا ہے، جب ایک برقی کرنٹ مقناطیسی میدان (سایہ دار سطح) میں واقع کنڈکٹر سے گزرتا ہے، تو مقناطیسی میدان الیکٹرانوں کی حرکت کی سمت کے لیے کھڑے موصل میں الیکٹرانوں پر ایک قوت کا استعمال کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ممکنہ فرق پیدا ہوتا ہے۔ دونوں سمتوں میں کنڈکٹر اور مقناطیسی انڈکٹنس لائن کے لیے کھڑے ہیں۔

جب سیمی کنڈکٹر پر موجودہ سمت پر کھڑا مقناطیسی میدان لگایا جاتا ہے تو سیمی کنڈکٹر میں الیکٹرانز اور سوراخ مختلف سمتوں میں لورینٹز فورس کی طرف متوجہ ہوں گے اور مختلف سمتوں میں جمع ہوں گے۔ جمع شدہ الیکٹرانوں اور سوراخوں کے درمیان برقی میدان پیدا ہوگا۔ برقی فیلڈ فورس اور لورینٹز فورس کے متوازن ہونے کے بعد، وہ مزید جمع نہیں ہوں گے۔ اس صورت میں، برقی میدان بعد میں آنے والے الیکٹرانوں اور سوراخوں کو الیکٹرک فیلڈ فورس کے تابع بنائے گا اور مقناطیسی میدان سے پیدا ہونے والی لورینٹز قوت کو متوازن کرے گا، تاکہ بعد میں آنے والے الیکٹران اور سوراخ بغیر کسی انحراف کے آسانی سے گزر سکیں، جو کہ ہال کا اثر ہے۔ . دونوں اطراف کے درمیان وولٹیج کے فرق کو ہال وولٹیج کہتے ہیں۔

اسکیمیٹک خاکہ

الیکٹران مقناطیسی میدان میں ممکنہ فرق پیدا کرتا ہے جس کے نتیجے میں لورینٹز فورس بنتی ہے۔

لورینٹز فورس F=qE پلس qvB/c

تو ہال کا میدان

UH=RH·I= -B·I /(q·n·c)

ہال اثر کا اطلاق:

اگرچہ ہال اثر پہلے دریافت کیا گیا تھا، یہ مسلسل میگنےٹ اور الیکٹرانک اجزاء کی ترقی کی طرف سے محدود تھا. ہال سینسر پہلی بار 1970 کے آس پاس نمودار ہوئے۔

بنیادی ہال سینسر کو سلکان سنگل کرسٹل مواد کے سرکٹ چپ کو ایئر ٹائٹ پیکیجنگ ڈھانچے میں پیک کر کے ایک انتہائی قابل اعتماد ہال چپ انٹیگریٹڈ سرکٹ کے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے۔

تاہم، سرکٹ ڈیزائن کے مسائل کی وجہ سے، پہلی بار استعمال ہونے والی ہال چپ درجہ حرارت کے بڑھنے کی وجہ سے بڑی وولٹیج کی تبدیلیاں پیدا کرے گی، جس کا اطلاق حقیقی صنعتی ماحول میں نہیں کیا جا سکتا۔

بعد میں، 1990 کی دہائی تک، کچھ کمپنیاں، جیسے کہ MLX، نے درجہ حرارت کے معاوضے کے سرکٹس کا استعمال مقناطیسی میدان کے حساب کتاب کے فارمولے میں درجہ حرارت سے متعلق پیرامیٹرز کے اثر کو ختم کرنے کے لیے کیا، تاکہ مقناطیسی میدان درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل نہ ہو۔ مزید برآں، ہال چپ نے قابل پروگرام آپریشن کو محسوس کیا ہے، جس کے لیے ہال چپ کے ذریعے سیٹ کردہ ینالاگ آؤٹ پٹ کو استعمال کی ضروریات کے مطابق ڈھالنے کی ضرورت نہیں ہے، اور ہال چپ کے استعمال کے منظر نامے اور دائرہ کار کو بہت وسیع کرتا ہے۔

ہال چپ صنعتی اور گاڑیوں کے ماحول میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے لگی، جو نقل مکانی اور گردش زاویہ کے پیرامیٹرز کا فیصلہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے، اور انہیں ینالاگ آؤٹ پٹ میں تبدیل کرتی ہے۔

MLX کمپنی کے بعد، اندرون اور بیرون ملک بہت سے IC مینوفیکچررز ہال چپ کی ترقی میں شامل ہوئے۔ اب استعمال ہونے والی روایتی ہال چپ عام طور پر فالتو فیصلے کے لیے متعدد ہال چپس سے بنی ہوتی ہے، جو اینالاگ آؤٹ پٹ کی ریزولوشن اور درستگی کو بہت بہتر بناتی ہے۔

ہینڈل میں ہال کا استعمال:

ابتدائی صنعتی ہینڈلز نے ہینڈل کے گھومنے والے ڈھانچے کے ذریعے اینالاگ آؤٹ پٹ حاصل کیا، جس نے ہائیڈرولک والو کو چلانے کے لیے گولی کو دھکیل دیا۔ ذہین کنٹرول اور منطق کے ڈیزائن میں خامیاں ہوں گی، اور ہائیڈرولک ڈیوائس میں ناگزیر طور پر تیل کے رساو کا رجحان ہوگا، جو کہ اعلی آلودگی کی سطح کی ضروریات کے ساتھ یا صاف ماحول کی ضرورت والے منظر میں استعمال نہیں کیا جا سکتا۔

بلٹ فارم کا ہائیڈرولک استعمال

—— انٹرنیٹ سے تصویر

ہال کو سب سے پہلے جوائس اسٹک میں جرمن صنعت کار ڈینفوس نے استعمال کیا تھا۔ اس کی اہم مصنوعات JS1، JS1000 وغیرہ ہیں۔

ہال چپ مینوفیکچررز عام طور پر ہینڈل میں استعمال ہوتے ہیں، بشمول MLX، TI، McGahn وغیرہ۔

مختلف استعمال کے طریقوں کے مطابق 2D طیارہ ہال اور 3D ہال کے درمیان فرق ہے۔

2D ہال اور 3D ہال کے درمیان فرق:

عام طور پر، ہینڈل میں ہال کے استعمال کو روٹری اور نقل مکانی اور سوئنگ میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ روٹری کی قسم 2D ہال ہے، اور نقل مکانی اور سوئنگ کی قسم 3D ہال ہے۔

*مقناطیسی سٹیل کے استعمال کو نوٹ کریں:

ہال کی شکل سے قطع نظر، ہال کے کام کے استحکام کو حاصل کرنے کے لیے کنٹرول کے دو اہم تقاضے ہیں۔

پہلا مقناطیسی سٹیل اور ہال سینٹر کے درمیان فاصلہ ہے، جو مختلف ہال چپ ماڈلز کے مطابق مختلف ہوتا ہے۔ یہ عام طور پر تقریبا 1 ~ 5 ملی میٹر ہے.

دوسرا مقناطیسی سٹیل کا مقناطیسی سائز ہے، ہال چپ ماڈل کے مطابق مختلف ہے، عام طور پر درجنوں ایم ٹی سے سینکڑوں ایم ٹی میں۔

اگر دونوں پیرامیٹرز میں سے کوئی ایک حد سے باہر ہے یا انحراف بڑا ہے، تو یہ ہال چپ کے عدم استحکام کا سبب بنے گا، جس کے نتیجے میں آؤٹ پٹ میوٹیشن یا آؤٹ پٹ انحراف ہوگا۔

اس کے علاوہ، عام طور پر، مقناطیسی اسٹیل اپنے طویل مدتی استعمال کے دوران ڈی میگنیٹائزیشن کی وجہ سے آؤٹ پٹ انحراف کا سبب نہیں بنے گا، اور اس کا کلیدی پیرامیٹر مقناطیسی اسٹیل کی زبردستی ہے۔ جبر سے مراد مقناطیسی انڈکشن کی شدت B صفر پر واپس نہیں آتی جب مقناطیسی مواد کی سنترپتی میگنیٹائزیشن کے بعد بیرونی مقناطیسی میدان صفر پر واپس آجاتا ہے۔ صرف اصل میگنیٹائزیشن فیلڈ کے مخالف سمت میں ایک خاص سائز کے مقناطیسی فیلڈ کو شامل کرنے سے مقناطیسی انڈکشن کی شدت صفر پر واپس آسکتی ہے، جسے جبر مقناطیسی میدان یا جبر کی قوت کہا جاتا ہے۔

عام طور پر، مقناطیسی سٹیل کی زبردستی Hcb 850KA/m سے زیادہ یا اس کے برابر ہوتی ہے۔ اندرونی جبر Hcj 955KA/m سے زیادہ یا اس کے برابر۔ اہم اثر انگیز عنصر مقناطیسی سٹیل کا مواد ہے. عام طور پر، فیرائٹ مواد کی زبردستی چھوٹی ہوتی ہے، جو طویل عرصے تک مقناطیسی اسٹیل کی ڈی میگنیٹائزیشن کا باعث بنے گی۔ اور NdFeb مواد کی زبردستی زیادہ ہے، عام طور پر غیر طویل مدتی اعلی درجہ حرارت (60 ~ 80 ڈگری سے اوپر) استعمال کی شرائط کے تحت، تقریبا پانچ سے دس سال کا استعمال کافی سے زیادہ ہے۔

ہینڈل کے لیے استعمال ہونے والا مقناطیسی سٹیل عام طور پر N35 Ndfeb مقناطیسی سٹیل ہوتا ہے۔

مقناطیسی اسٹیل کے دیگر کنٹرول شدہ عناصر ریماننس Br اور زیادہ سے زیادہ مقناطیسی توانائی کی مصنوعات BH(max) ہیں۔

1. روٹری کی قسم:

روٹری ہال عام طور پر گردش کے محور کے مرکز میں مقرر کیا جاتا ہے، اور میگنیٹائزیشن کی سمت ریڈیل ہے. جب ہینڈل شافٹ کو موڑ دیا جاتا ہے، تو ہال سینسر کے ذریعے مقناطیسی بہاؤ میں تبدیلی کی وجہ سے ہال وولٹیج پیدا ہوتا ہے۔

استعمال کے اس طریقہ کار کے فوائد یہ ہیں:

1. اچھی وولٹیج کی توازن؛

2. کم احساس مشکل؛

3. دوہری شافٹ ہینڈل کے معاملے میں، XY محور مداخلت چھوٹا ہے؛

4. سنگل ایکسس ہینڈل کم جگہ لیتا ہے۔

5. کم مقناطیسی مشکل.

6. گردش کا زاویہ بڑا ہو سکتا ہے (360 ڈگری سے کم)

نقصانات یہ ہیں:

1. جب دوہری محور ہینڈل کا احساس ہوتا ہے، تو اسے نسبتاً بڑی جگہ پر قبضہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

2. گردش کے مرکز میں استعمال کیا جانا چاہئے.

گردش کی قسم

1. نقل مکانی کا فارمولا:

عام طور پر، نقل مکانی کا استعمال بھی 3D ہال کا استعمال ہے، جیسے پہلے پرچم MT1531 چپ. عام طور پر میگنیٹائزیشن کی سمت ریڈیل ہوتی ہے۔ اس طرح، مقناطیسی فیلڈ سٹیل میں درمیانی نقطہ پر 0mT کا مقناطیسی بہاؤ ہونا چاہیے، جو دونوں طرف زیادہ سے زیادہ ہے۔ جب مقناطیسی اسٹیل کو اس طرح سے مقناطیسی کیا جاتا ہے، تو یہ ضروری ہے کہ پٹی مقناطیسی اسٹیل یا مڑے ہوئے مقناطیسی اسٹیل کے دونوں طرف مقناطیسی یکسانیت کے تقاضے ہوں۔ اگر مقناطیسی سائز مختلف ہے، تو مقناطیسی بہاؤ کی تقسیم ناہموار ہوگی، جس کے نتیجے میں ہینڈل ہلنے پر دونوں طرف آؤٹ پٹ کا لکیری انحراف ہوگا۔

فوائد:

1. ساخت سادہ ہے اور نقل مکانی ہال کی قیمت کم ہے؛

2. مقناطیسی سٹیل کا ساختی مرحلہ جسے گردش کے مرکز میں رکھنا مشکل ہے بہتر ہے۔

3. لچکدار ساخت، ساخت کی زیادہ اقسام کر سکتے ہیں ۔

نقصانات:

1. مقناطیسی اسٹیل کو مقناطیسی توازن کی ضرورت ہے۔

2. عام طور پر، نقل مکانی کے فارمولے کی لکیری توازن کو سمجھنا بہت مشکل ہے۔

3. گردش زاویہ بہت بڑا نہیں ہونا چاہئے؛ (عام طور پر 40 ڈگری سے زیادہ نہیں)

——ایم ایل ایکس 90333 تفصیلات سے تصویر

1. سوئنگ کی قسم:

Oscillating Hall biaxial ہال کا ایک عام احساس ہے۔ یہ ایک ہال سینسر پر ایک سے زیادہ ہال چپس کو سپر امپوز کرکے ایک چپ کے دوہری محور یا یہاں تک کہ ملٹی ایکسس آؤٹ پٹ کا احساس کرتا ہے۔

عام طور پر، مقناطیسی سٹیل میگنیٹائزیشن کی سمت محوری میگنیٹائزیشن ہے، اور سرکلر میگنیٹک سٹیل کی محوری میگنیٹائزیشن میگنیٹائزیشن کی دشواری کو بہت کم کر دے گی۔

——ایم ایل ایکس 90333 تفصیلات سے تصویر

ہال سینسرز کے لیے، اگرچہ ایک واحد 3D چپ 2D چپ سے زیادہ مہنگی ہوتی ہے، لیکن دو 2D چپس کے استعمال کے مقابلے میں دو محوری آؤٹ پٹ کو لاگو کرنے کی لاگت نسبتاً کم ہوتی ہے۔

فوائد:

1. مقناطیسی سٹیل کم مقناطیسی مشکل ہے. کم اسمبلی مشکل؛

2. دوباکشیل وصولی کی لاگت کم ہے؛

3. ہینڈل کی افقی جگہ پر کم قبضہ ہے۔

نقصانات:

1. ہال پیچ کی آفسیٹ کی ضرورت نسبتاً زیادہ ہے، اور SMT کی آفسیٹ ضرورت عام طور پر ویلڈنگ فٹ کے 1/2 سے زیادہ نہیں ہوتی ہے۔ بصورت دیگر، ایک بڑی دو محوری مداخلت ہوگی (یعنی، جب ایک محور کو آگے بڑھاتے ہیں، تو دوسرے محور میں آؤٹ پٹ میں اتار چڑھاو ہوتا ہے، 3D ہال دو محوری مداخلت سے بچ نہیں سکتا، لیکن عام طور پر آؤٹ پٹ انحراف کی حد کے اندر اہل سمجھا جاتا ہے)

2. غیر محوری پیداوار حاصل کرنے کی لاگت زیادہ ہوگی۔

3. گردش کا زاویہ نقل مکانی کی قسم سے چھوٹا ہے (عام طور پر 30 ڈگری سے زیادہ نہیں)؛

شنگھائی چن گونگ الیکٹرک کنٹرول کا HJ8 ہینڈل MLX90333 کے 3D ہال کا استعمال کرتا ہے۔

II ہال آؤٹ پٹ انحراف کو متاثر کرنے والے عوامل:

عام طور پر، ہال آؤٹ پٹ وولٹیج کو متاثر کرنے والے عوامل بنیادی طور پر درج ذیل وجوہات ہیں۔ عام طور پر، چونکہ چپ شاذ و نادر ہی خراب ہوتی ہے، اس لیے آؤٹ پٹ وولٹیج کے انحراف کی وجوہات کا بنیادی طور پر مقناطیسی بہاؤ کی تبدیلیوں سے تجزیہ کیا جاتا ہے:

1. مقناطیسی سٹیل کی وجہ سے مقناطیسی بہاؤ میں تبدیلیاں:

مقناطیسی سٹیل مقناطیسی بہاؤ اور اس طرح آؤٹ پٹ وولٹیج کو مختلف وجوہات کی بنا پر تبدیل کر دے گا، جیسے:

A. ناقص تحفظ مقناطیسی سٹیل پر لوہے کے پاؤڈر کے جذب کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں مقناطیسی بہاؤ میں تبدیلی آتی ہے۔

B. مقناطیسی سٹیل کی غلط فکسنگ مقناطیسی سٹیل کے ڈھیلے ہونے کا باعث بنتی ہے۔

C. جب مقناطیسی سٹیل کو riveted یا فکس کیا جاتا ہے تو پوشیدہ دراڑیں موجود ہوتی ہیں، جو اعلی اور کم درجہ حرارت کے بعد دراڑیں اور مقناطیسی بہاؤ کی تبدیلیوں کا باعث بن سکتی ہیں۔

بچنے کے طریقے:

ان عوامل کا تجزیہ کرنے اور ڈیزائن اور عمل کے فیما میں بہتری کے اقدامات کی ضرورت ہے۔

2. بیرونی وجوہات کی وجہ سے مقناطیسی بہاؤ کی تبدیلیاں:

عام طور پر، ہال چپ کے ذریعے مقناطیسی بہاؤ بیرونی مقناطیسی فیلڈ یا وولٹیج کے اثر کی وجہ سے سرکٹ کے اتار چڑھاو کی وجہ سے تبدیل ہوتا ہے، اس طرح آؤٹ پٹ متاثر ہوتا ہے۔

بچنے کے طریقے:

EMC ٹیسٹ کیا گیا تھا، اور شیلڈ شیلڈ کا استعمال ہال چپ کی شیلڈنگ کو بڑھانے کے لیے کیا گیا تھا۔

3. میکانی ساخت کی وجہ سے آؤٹ پٹ انحراف:

طویل مدتی استعمال کے بعد، مکینیکل کلیئرنس میں اضافہ آؤٹ پٹ انحراف میں اضافہ کا باعث بنتا ہے۔

بچنے کے طریقے:

ساختی ڈیزائن کو بہتر بنائیں۔

4. بیرونی ان پٹ وولٹیج نان ریگولیٹڈ پاور سپلائی:

عام طور پر، ہال ہینڈل بنانے والے کا برائے نام ہال ان پٹ وولٹیج 5 ہے۔{1}}Vdc±0.5V، لیکن عملی طور پر، اس وولٹیج سے مراد وہ وولٹیج ہے جو ہال سینسر کو چلاتا ہے۔ اگر کیلیبریشن آؤٹ پٹ وولٹیج کی قدر 0.5~2.5V~4.5V آؤٹ پٹ، ان پٹ 5.5V وولٹیج ہے، تو میڈین آؤٹ پٹ وولٹیج 2.75V ہوگا، میڈین ضروریات کی حد سے باہر۔ لہذا، صارفین کو عام طور پر کہا جاتا ہے کہ وہ ریگولیٹڈ پاور سپلائی استعمال کریں۔ بجلی کی فراہمی کا انحراف عام طور پر ±0.2V ہوتا ہے جس کی شرائط ±0.1V کی بہترین حد میں ہوتی ہیں۔