ہال ایفیکٹ سینسر
ہال ایفیکٹ سینسر مستقل مقناطیس یا برقی مقناطیس کی مقناطیسی فیلڈ کی طاقت اور سمت کا پتہ لگاتے ہیں۔ ہال ایفیکٹ سینسر آؤٹ پٹ اس کے مقناطیسی فیلڈ کا ایک فنکشن ہے اور مثبت اور منفی مقناطیسی شعبوں کا پتہ لگا سکتا ہے۔
ہال ایفیکٹ سینسر کا کام کرنے کا اصول
ایک بیرونی مقناطیسی میدان ہال ایفیکٹ سینسر کو متحرک کرتا ہے۔ مقناطیسی شعبوں کی نمائندگی بہاؤ کثافت (B) اور اس کے مقناطیسی قطبوں سے کی جاتی ہے، جیسے قطب شمالی یا قطب جنوبی۔ ہال ایفیکٹ سینسر کے ارد گرد مقناطیسیت اس کے آؤٹ پٹ سگنل کا تعین کرتی ہے۔ جب محیطی مقناطیسی بہاؤ کی کثافت پہلے سے طے شدہ حد کی قدر سے زیادہ ہو جاتی ہے، تو سینسر ہال وولٹیج، VH پیدا کرتا ہے۔
سیمی کنڈکٹر سینسر پی قسم کے سیمی کنڈکٹرز ہیں جیسے گیلیم آرسنائیڈ (GaAs)، انڈیم آرسنائیڈ (InAs) اور انڈیم اینٹیمونائیڈ (InSb) جو براہ راست کرنٹ چلاتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹر مواد مقناطیسی میدان کی موجودگی میں ایک قوت کا تجربہ کرتا ہے، جس کی وجہ سے الیکٹران اور سوراخ دونوں سیمی کنڈکٹر پرت کے اطراف میں منتقل ہوتے ہیں۔ جیسے جیسے الیکٹران اور سوراخ دونوں طرف جاتے ہیں، سیمی کنڈکٹرز کے مختلف اطراف کے درمیان ایک ممکنہ فرق پیدا ہوتا ہے۔ فلیٹ مستطیل مواد میں، ایک بیرونی مقناطیسی میدان جو سیمی کنڈکٹر مواد پر کھڑا ہوتا ہے، الیکٹران کی نقل و حرکت پر زیادہ اثر ڈالتا ہے۔
ہال کا اثر مقناطیسی قطب کی قسم اور اس کی فیلڈ کی طاقت کو ظاہر کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، مقناطیس کے ایک کھمبے پر وولٹیج ہے، لیکن دوسرے پر نہیں۔ ہال ایفیکٹ سینسرز عام طور پر 'آف' ہوتے ہیں اور جب کوئی مقناطیسی میدان نہ ہو تو کھلے سرکٹ کی طرح کام کرتے ہیں۔ وہ صرف ایک مضبوط پولرائزڈ مقناطیسی میدان (بند سرکٹ) کے تحت بند ہوتے ہیں۔
ہال اثر مقناطیسی سینسر کی خصوصیات
ہال وولٹیج (V ایچ ) ہال ایفیکٹ سینسر اس کی مقناطیسی فیلڈ کی طاقت (H) کا ایک فنکشن ہے۔ زیادہ تر کمرشل ہال ایفیکٹ ڈیوائسز میں DC ایمپلیفائر، سوئچنگ لاجک سرکٹس اور وولٹیج ریگولیٹرز شامل ہوتے ہیں تاکہ سینسر کی حساسیت اور آؤٹ پٹ وولٹیجز کو بہتر بنایا جا سکے۔ یہ ہال اثر سینسر کو زیادہ طاقت اور مقناطیسی شعبوں کو سنبھالنے کی اجازت دیتا ہے۔
ہال ایفیکٹ میگنیٹک سینسر سرکٹ ڈایاگرام
نیم فعال سینسر میں لکیری یا ڈیجیٹل آؤٹ پٹ ہوتے ہیں۔ لکیری سینسر کا آؤٹ پٹ وولٹیج ہال سینسر کے ذریعے بہنے والے مقناطیسی میدان سے براہ راست تعلق رکھتا ہے اور ایک آپریشنل ایمپلیفائر کے ذریعے آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔
ہال ایفیکٹ وولٹیج کی مساوات
آؤٹ پٹ وولٹیج کی مساوات اس کے ذریعہ دی گئی ہے:
یہاں، وی ایچ ہال وولٹیج کی نشاندہی کرتا ہے، R ایچ ہال ایفیکٹ گتانک کو ظاہر کرتا ہے، میں کرنٹ کو ظاہر کرتا ہے، t موٹائی کو ظاہر کرتا ہے اور B کا مطلب مقناطیسی بہاؤ کثافت ہے۔ لکیری یا اینالاگ سینسر ایک مستقل وولٹیج پیدا کرتے ہیں جو مضبوط مقناطیسی فیلڈز کے ساتھ بڑھتا ہے اور کمزور فیلڈز کے ساتھ کم ہوتا ہے۔ ہال ایفیکٹ سینسر میں، جیسے جیسے مقناطیسی میدان کی طاقت بڑھتی ہے، ایمپلیفائر کا آؤٹ پٹ سگنل اس وقت تک بڑھ جاتا ہے جب تک کہ پاور سپلائی سیر نہ ہو جائے۔ مقناطیسی میدان میں اضافہ آؤٹ پٹ کو سیر کرنے کا سبب بنتا ہے لیکن اس کا کوئی اثر نہیں ہوتا:
جب ہال سینسر کا آؤٹ پٹ اس میں سے بہنے والے مقناطیسی بہاؤ کی پہلے سے طے شدہ سطح سے تجاوز کر جاتا ہے، تو رابطے تیزی سے 'بند' حالت سے 'اوپن' حالت میں بغیر اچھالے۔ یہ بلٹ ان ہسٹریسیس آؤٹ پٹ سگنل کو دوہرنے سے روکتا ہے کیونکہ سینسر مقناطیسی میدان میں جاتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ڈیجیٹل آؤٹ پٹ سینسر میں صرف 'آن' اور 'آف' حالتیں ہیں۔
ہال اثر سینسر کی اقسام
ہال ایفیکٹ سینسر دو قسم کے ہو سکتے ہیں: بائی پولر ہال ایفیکٹ سینسر اور یونی پولر ہال ایفیکٹ سینسر۔ یونی پولر سینسرز ایک ہی جنوبی مقناطیسی قطب کے ساتھ مقناطیسی میدان میں داخل ہونے اور باہر نکلتے وقت کام کر سکتے ہیں اور خارج ہو سکتے ہیں، جبکہ دوئبرووی سینسر کو کام کرنے اور خارج ہونے کے لیے مثبت اور منفی دونوں مقناطیسی شعبوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان کی 10-20mA آؤٹ پٹ ڈرائیو کی صلاحیتوں کی وجہ سے، زیادہ تر ہال ایفیکٹ ڈیوائسز زیادہ کرنٹ بوجھ کو براہ راست تبدیل نہیں کر سکتے ہیں۔ بھاری کرنٹ بوجھ کے لیے، ایک NPN ٹرانزسٹر کو آؤٹ پٹ میں ایک اوپن کلیکٹر انتظام کے ساتھ شامل کیا جاتا ہے۔
ہال ایفیکٹ سینسرز کی ایپلی کیشنز
ہال ایفیکٹ سینسرز کو مقناطیسی میدانوں کی موجودگی میں آن کر دیا جاتا ہے اور وہ حرکت پذیر شافٹ یا گیجٹ پر ایک مستقل قسم کے مقناطیس کے ذریعے کنٹرول کیے جاتے ہیں۔ حساسیت کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے، مقناطیسی بہاؤ کی لکیریں سینسر فیلڈ کے لیے کھڑی ہونی چاہئیں اور تمام کنفیگریشنز میں درست پولرائزیشن کے ساتھ۔
1: سراغ لگانے پر
اس کے لیے مقناطیسی فیلڈ کو ہال ایفیکٹ ڈیٹیکٹر کے لیے کھڑا ہونا ضروری ہے، جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے:
یہ تکنیک ایک آؤٹ پٹ سگنل تیار کرتی ہے، V ایچ ، جو ہال ایفیکٹ سینسر سے فاصلے کے فنکشن کے طور پر لکیری آلات میں مقناطیسی بہاؤ کی کثافت کی پیمائش کرتا ہے۔ آؤٹ پٹ وولٹیج مقناطیسی میدان کی طاقت اور اس کی قربت کے ساتھ بڑھتا ہے۔
2: سائیڈ ویز کا پتہ لگانا
اس کے لیے بالواسطہ مقناطیسی بہاؤ کی ضرورت ہوتی ہے جب کہ مقناطیس ہال ایفیکٹ عنصر کے اطراف میں حرکت کرتا ہے۔
پس منظر یا حرکت پذیر سینسر ہوا کے خلا سے ایک خاص فاصلے پر ہال عنصر کی سطح پر پھسلنے والے مقناطیسی میدان کا پتہ لگا کر گھومنے والے مقناطیس یا موٹروں کی رفتار کی پیمائش کر سکتے ہیں۔
ایک مثبت یا منفی لکیری آؤٹ پٹ وولٹیج سینسر کی زیرو فیلڈ سینٹر لائن سے گزرنے والے مقناطیسی فیلڈ کی پوزیشن کے لحاظ سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ یہ عمودی اور افقی حرکتوں کا تعین کرتا ہے۔
3: پوزیشن کنٹرول
جب کوئی مقناطیسی میدان نہیں ہوتا ہے تو پوزیشن کا پتہ لگانے والا 'آف' حالت میں رہتا ہے۔ جیسے ہی مقناطیس کا جنوبی قطب ہال ایفیکٹ سینسر کے آس پاس کھڑے سمت میں حرکت کرتا ہے، ڈیوائس 'آن' ہو جاتی ہے اور LED چمکنے لگتا ہے۔ پاور آن ہونے پر، ہال ایفیکٹ سینسر 'آن' حالت میں ہوتا ہے۔
ایل ای ڈی کو بند کرنے کے لیے، مقناطیسی میدان کو اس کے کم از کم قابل شناخت ٹرگرنگ پوائنٹ سے نیچے آنا چاہیے، یا اس کا مقابلہ منفی گاؤس ویلیو کے ساتھ مخالف قطب شمالی سے بھی ہو سکتا ہے۔
نتیجہ
ہال ایفیکٹ سینسر سمت کا پتہ لگانے کے ساتھ ساتھ مقناطیسی شعبوں کی طاقت کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ وہ مختلف قسم کے ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جن میں آٹوموٹو، قربت سینسنگ، ہیڈ آن، سائیڈ ویز اور مختلف مقناطیسی شعبوں کے لیے پوزیشن کا پتہ لگانا شامل ہیں۔