חיישן זרם הול הוא חיישן נפוץ למדידת זרם. הוא משתמש באפקט הול כדי למדוד זרם. אפקט הול אומר שכאשר מוליך עובר דרך שדה מגנטי מסוים, הזרם מייצר הפרש מתח בכיוון המאונך לכיוון השדה המגנטי והזרם.
על מנת להסביר את עקרון המדידה של חיישן זרם הול בפירוט, נוכל להסביר אותו מההיבטים הבאים: אפקט הול, המבנה ועקרון העבודה של חיישן זרם הול, ואת המאפיינים והיישומים של החיישן.
1. אפקט הול
כאשר מוליך או חומר מוליך למחצה עוברים בשדה מגנטי, הרכיבים הניצבים לכיוון השדה המגנטי ולכיוון הזרם יגרמו להפרדת מטען, וכתוצאה מכך הפרש פוטנציאלים משני הצדדים. תופעה זו נקראת אפקט הול.
אפקט הול מתרחש מכיוון שהנשאים מושפעים מכוח לורנץ. כוח לורנץ מתייחס לכוח שחווה זרם העובר דרך שדה מגנטי. כאשר השדה המגנטי והזרם מאונכים זה לזה, כוח לורנץ מסיט אלקטרונים או חורים בתוך המוליך ויוצר הפרש פוטנציאלים משני צידי המוליך.
2. מבנה חיישן זרם הול
חיישני זרם הול מורכבים בדרך כלל משלושה חלקים: אלמנט הול, מבנה המעגל המגנטי ומעגל הפלט.
2.1 אלמנט הול: אלמנט היכל הוא החלק המרכזי של החיישן. זה בדרך כלל מורכב משבב הול. לאלמנט הול יש מבנה מוליכים למחצה מיוחד, הכולל אזור העברת זרם, אזור פעולת הול ואזור מדידת מתח. כאשר זרם עובר דרך החיישן, האזור הפעיל בהול יושפע מכוח לורנץ, מה שיגרום לפוטנציאל ההול.
2.2 מבנה המעגל המגנטי: מבנה המעגל המגנטי משמש בעיקר לשליטה בחלוקת השדה המגנטי והעברתו לאלמנט הול. מבנה המעגל המגנטי מורכב בדרך כלל מליבת ברזל, רכיבי התאמת שדה מגנטי ורכיבי מיגון שדה מגנטי. ליבת הברזל משמשת להנחיית קווי שדה מגנטי, אלמנט התאמת השדה המגנטי משמש לכוונון החוזק והכיוון של השדה המגנטי, ואלמנט מיגון השדה המגנטי משמש להפחתת הפרעות של שדות מגנטיים חיצוניים.
2.3 מעגל פלט: מעגל המוצא משמש למדידה והגברה של פוטנציאל הול ולהמיר אותו לאות זרם או מתח. מעגל המוצא מורכב בדרך כלל ממגבר תפעולי, מעגל מסנן ומעגל מגבר. באמצעות עיבוד מעגל המוצא, ניתן לקבל אות מתח פרופורציונלי לזרם הכניסה, ובכך לממש את מדידת הזרם.
