Czujnik Halla to element elektroniczny wykrywający pole magnetyczne i przekształcający jego zmiany w sygnał elektryczny. Nazwa pochodzi od efektu Halla, zjawiska odkrytego przez amerykańskiego fizyka Edwina Halla w 1879 roku. W zależności od budowy sensor może informować o obecności magnesu, jego położeniu, kierunku ruchu albo natężeniu pola. Spotyka się również określenia hallotron, sensor Halla, czujnik efektu Halla i czujnik magnetyczny.

Zasada działania i rodzaje czujników Halla

Podstawą pracy takiego sensora jest napięcie Halla powstające w przewodniku lub półprzewodniku, przez który płynie prąd i który znajduje się w polu magnetycznym. Ładunki elektryczne zostają wtedy odchylone ku jednej stronie materiału, co powoduje różnicę potencjałów między jego krawędziami. Układ elektroniczny mierzy tę zmianę i zamienia ją na sygnał możliwy do wykorzystania przez sterownik lub inne urządzenie.

Czujniki Halla występują w odmianach analogowych i cyfrowych. Model analogowy przekazuje wartość zmieniającą się wraz z natężeniem pola, dzięki czemu nadaje się do pomiarów ciągłych. Wersja cyfrowa przełącza stan po osiągnięciu określonego poziomu pola magnetycznego, dlatego sprawdza się przy wykrywaniu położenia lub obecności elementu. Wyróżnia się także czujniki unipolarne, bipolarne, omnipolarne i zatrzaskowe, które inaczej reagują na bieguny magnesu.

Zastosowanie w przemyśle, motoryzacji i elektronice

Dużą zaletą tej technologii jest pomiar bez bezpośredniego kontaktu pomiędzy sensorem a poruszającą się częścią. Czujnik Halla może określać prędkość obrotową wału, pozycję wirnika, położenie dźwigni lub liczbę obrotów bez mechanicznego tarcia elementu pomiarowego. Takie rozwiązanie spotyka się w silnikach bezszczotkowych BLDC, wentylatorach, pompach, maszynach oraz układach automatyki. Ten sam efekt wykorzystuje się także do bezkontaktowego pomiaru prądu elektrycznego.

W motoryzacji czujnik Halla współpracuje między innymi z układami określającymi położenie wału korbowego i wałka rozrządu, prędkość obrotową oraz pozycję wybranych elementów sterujących. Informacja o zmianach pola magnetycznego trafia do elektroniki pojazdu, która wykorzystuje ją do kontroli pracy podzespołów. Brak mechanicznych styków sprzyja trwałości sensora w miejscach narażonych na częste cykle pracy i drgania.

Czujnik Halla ma także szerokie zastosowanie w elektronice użytkowej. W laptopach może wykrywać zamknięcie pokrywy, a w urządzeniach mobilnych reagować na magnes znajdujący się w zgodnym etui lub akcesorium. Technologię Halla wykorzystują również kontrolery do gier i konsole przenośne, szczególnie w analogowych drążkach i spustach. Położenie elementu jest wtedy odczytywane magnetycznie, co ogranicza zużywanie się części odpowiedzialnych za sam pomiar.

Czujnik Halla a kontaktron

Czujnik Halla bywa zestawiany z kontaktronem, ponieważ oba elementy mogą reagować na obecność magnesu. Kontaktron wykorzystuje mechaniczne styki zamknięte w szklanej obudowie, podczas gdy hallotron jest elementem półprzewodnikowym i może przekazywać bardziej szczegółową informację o polu magnetycznym. Sensor Halla nadaje się nie tylko do prostego wykrywania magnesu, lecz także do pomiaru ruchu, położenia, prędkości i prądu w wielu urządzeniach.