Der Hallsensor ist ein unverzichtbares Gerät im Auto. Seine Wirkung basiert auf einem interessanten Phänomen, das 1879 vom amerikanischen Physiker E. Hall entdeckt wurde. Anschließend wurde dieses Phänomen nach ihm benannt.
Funktionsprinzip des Hallsensors
Die Funktionsweise eines solchen Sensors basiert auf dem Hall-Effekt. Sie besteht in folgendem: Wird ein Halbleiter, an dem ein elektrischer Strom fließt, in ein Magnetfeld gebracht, entsteht eine transversale Potentialdifferenz (Spannung). Diese Spannung wird Hallspannung genannt. Sie kann von einigen zehn Mikrovolt bis zu Hunderten von Millivolt reichen. Zum Zeitpunkt der Entdeckung des Hall-Effekts gab es noch keine industrielle Anwendung dafür. Erst 75 Jahre später wurden dünne Halbleiterschichten erfunden, die die gewünschten Eigenschaften aufwiesen. Mit ihrer Hilfe entstand der Hallsensor.
Der erste derartige Sensor bestand aus einem Permanentmagneten, einem Rotorblatt, Magnetkreisen, einem Mikrokreis und zwei Leitungen. Er hatte viele Verdienste. Es war sehr einfach zu verwalten. Wenn an seinen Eingängen ein Signal anliegt, erscheint ohne scharfe Sprünge ein zeitlich konstanter Rechteckimpuls. Dieser Sensor hatte kleine Abmessungen (in der Größenordnung eines Mikrometers). Wie jeder Mikroschaltkreis hatte er seine Nachteile: Empfindlichkeit gegenüber Änderungen des elektrischen Felds und einen zu hohen Preis.
Hallsensoren können analog und digital sein. Erstere werden verwendet, um die Induktion eines Magnetfelds in Spannung umzuwandeln. Digitale bestimmen das Vorhandensein oder Fehlen eines Feldes in einem bestimmten Bereich. Erreicht die Feldinduktion einen bestimmten Wert, ist der Ausgang des Sensors eine logische Einheit, wenn er keine logische Null erreicht. Sowohl analoge als auch digitale Sensoren erfassen die transversale Potentialdifferenz, die auftritt, wenn ein Magnetfeld an einen stromdurchflossenen Halbleiter angelegt wird.
Hall-Sensor-Anwendungen
Ursprünglich wurde der Hallsensor in der Automobilindustrie eingesetzt. Mit seiner Hilfe wird der Winkel der Kurbelwellen- oder Nockenwellenposition bestimmt. Bei älteren Fahrzeugen dient es zur Erzeugung eines Funkensignals.
Hall-Sensoren werden häufig bei der Herstellung von Amperemetern verwendet, die Ströme von 250 mA bis zu Tausenden von Ampere erfassen können. Mit Hilfe von Sensoren ist es möglich, die Stärke von Gleich- und Wechselstrom hoher Frequenz zu messen. In diesem Fall ist es proportional zur Induktion des Magnetfelds, das durch den durch den Leiter fließenden Strom induziert wird.
Hallsensoren werden bei der Herstellung von elektromechanischen Antrieben, speziellen Systemen zur Sicherstellung des Betriebs von Aktoren in Fabriken und Anlagen eingesetzt. In diesem Fall stellen die Sensoren die korrekte Position des Mechanismus ein.
