ホール効果電流検出と位置検出の違いは何ですか

電流測定にホール効果を使用することは本質的に堅牢ですが、位置検出に関してはさらに用途の広いツールになる可能性があります。

あらゆる形態のセンシングは、非常に多くのアプリケーションの基本です。 それは常に、ある特性を別の特性に変換するためのトランスデューサーとして機能する材料を含みます。 電子機器では、検知素子は、電流または電圧の変化を測定できる抵抗またはリアクタンスなど、検知動作の結果として変化する物理的特性を持ちます。

ホール効果

1879年、エドウィンホールは、電流が一方向に流れる導体または半導体が磁場に垂直に導入されると、電流経路に対して直角に電圧を測定できることを発見しました。 ホール効果は、電場と磁場に応答した、電子などの荷電粒子の相互作用から生じることが十分に確立されています。

センサーに適用されるホール効果は、一定の電流が流れる必要がある導体の測定可能な電圧差として、または一定の電圧が流れる必要がある導体の測定可能な電流差として現れます（図1）。 。 電圧差は、磁場の強さに比例します。 つまり、基本的な効果はどちらの場合も同じですが、ホール効果は非常に具体的な2つの方法で使用できます。

1.センサーの観点から見ると、ホール効果は、一定の電流が流れる必要がある導体の測定可能な電圧差、または一定の電圧が流れる必要がある導体の測定可能な電流差のいずれかです。

バックグラウンドノイズと比較した場の変動による信号レベルは小さい（µVの範囲）。 したがって、それを利用するには非常に洗練された信号パスが必要です。

エドウィンホールの発見の価値を下げることを望まずに、この効果は実際にローレンツ力の使用の延長であり、電場の変動による点電荷に対する電気力と磁気力の相互作用を表します。

簡単に言えば、ホール効果の場合、ローレンツ力は、磁場が荷電粒子に与える影響、具体的には磁場にさらされた導体を通過する際に強制される方向を表します。 物理的な動きの結果、導体の表面全体に多少の電荷が生じ、ホール電圧と呼ばれる電位差が生じます。

ホール効果電流検出

ホール効果は磁場に依存するという事実は、非接触技術として使用できることを意味します。 したがって、最も一般的な電流検出方法とは異なり、低抵抗のシャントとして使用し、その両端の電圧降下を測定することで構成される、非侵入型です。 電流測定にホール効果を使用することは、基準として接地電位に依存しないため、高電力アプリケーションでは本質的に堅牢です。

従来のホール効果電流センサーでは、これはセンサーを磁場に垂直に配置し、測定する電流を運ぶ導体の周りに配置される、通常はリングまたは正方形の形状の強磁性コアであるコンセントレーターを使用することを意味します（図2） 。 センサーは通常、強磁性コアの2つの端の間に形成された小さな空隙に保持されます。

2.従来のホール効果およびホールIMC電流センサーの配置方法を比較します。

IMC-Hall電流センサーでは、検出素子は電流の流れと平行に配置されます（図2を再度参照） 。 この場合、強磁性コアは不要です。 ただし、クロストーク耐性にはシールドが必要な場合があります。 これは、センサーをバーまたはトラック上に配置するだけで、バスバーまたはPCBトラックに流れる電流を測定するために使用できることを意味します。 このタイプのセンサーは、Melexisが開発したIntegrated Magnetic Concentrator（IMC）を使用したIMC-Hallテクノロジーによって可能になります（以下を参照） 。

基本的に、電流そのものではなく、ホール効果のおかげで検出されているのは、電流によって生成された磁場です。

ホール効果位置検出

同じ原理を使用して、磁場の有無、または近接を検出できます。 効果的に、センサー上部の磁石の動きから生じるホール電圧を検出、増幅、処理できます。 これは、ホール効果を使用して、センサーに対するオブジェクトの位置または方向を検出する機会を提供します。

単純なアプリケーションでは、ラップトップが開いているときや閉じているときなど、これは比較的粗い場合があります。 または、可動オブジェクトの位置の変化など、直線的な動きや回転を検出するために使用される場合、より洗練されたものになる可能性があります（図3） 。 この点で、位置検出にホール効果を使用することは、電流センサーとして使用するよりもはるかに汎用性があります。

統合磁気コンセントレータ（IMC）

ほとんどのホール効果センサーの欠点の1つは、効果の動作方法に関連しており、フィールドを検出するために使用されるホールプレートが1つの軸のみに制限されることです。

その欠点に対処するために、メレキシスは、ホール効果をより柔軟にする統合磁気コンセントレータ（IMC）を開発しました。 IMCを使用すると、ホール効果センサーが平面内にありながら、X、Y、Z軸からの磁場を検出できます（図4） 。 その結果、センサーの向きの柔軟性など、アプリケーションの利点は複数あります。

4.統合された磁気コンセントレータにより、ホール効果センサーは、平面のままで、X、Y、Z軸からの磁場を検出できます。

自動車用途のホール効果センシング

IMCテクノロジを含めることで、自動車業界内の多くのアプリケーションでホール効果を利用できます。 3次元で操作することにより、ホール効果センサーを使用して、ペダルの位置、ステアリングコラムの回転とブレーキレバーの状態、および電動シートの位置を検出できます。

ボンネットの下に適用して、可動部品のリポンプとモーターを監視したり、インバーター、バッテリー監視システム（BMS）などのパワートレインの電化部品によって流れる電流を測定したり、ボード充電器（OBC）。

結論

基本的に、ホール効果現象は、電流検知や位置検知など、多くの有用な方法で活用できます。 低い信号対雑音比や浮遊磁場の影響などの大きな課題にもかかわらず、エレクトロニクス業界は、ホール効果に基づいた堅牢で正確なセンシングソリューションの開発に成功しています。

特に、MelexisのIMC-Hallなどの独自技術に加えて、強力なアナログフロントエンドとデジタル信号パスを追加することにより、自動車などの過酷な環境でもホール効果を電流測定と位置検出に適用できることを意味します。業界。

詳細については、 sales @ xfullstar.comまでお問い合わせください。