Co je Hallův senzor – deaktivace imobilizéru

Hallův senzor
Oficiální název je Hallův snímač polohy.
Hallův senzor je senzor, který pracuje na základě Hallova jevu, jehož podstatou je, že když je vodič se stejnosměrným proudem umístěn v magnetickém poli, vzniká v tomto vodiči příčný potenciálový rozdíl. Nazývá se také Hallovo napětí.

Digitální senzory určují přítomnost nebo nepřítomnost pole. To znamená, že pokud indukce dosáhne určité prahové hodnoty, senzor zobrazí přítomnost pole ve formě logické jednotky; pokud prahové hodnoty není dosaženo, Hallův senzor zobrazí logickou nulu. To znamená, že při slabé indukci a tedy i citlivosti senzoru nemusí být přítomnost pole zaznamenána. Nevýhodou takového senzoru je přítomnost mrtvé zóny mezi prahovými hodnotami.

Digitální Hallovy senzory se také dělí na: bipolární a unipolární.
Unipolární – spouštějí se v přítomnosti pole určité polarity a vypínají se, když indukce pole klesne.
Bipolární – reagují na změnu polarity pole, tj. jedna polarita senzor zapne, druhá ho vypne.

Analogový Hallův senzor – převádí indukci pole na napětí, hodnota zobrazená senzorem závisí na polaritě pole a jeho síle. Opět je však třeba zvážit vzdálenost, ve které je senzor instalován.

Kde se používá Hallův senzor?

Hallovy senzory se staly součástí mnoha zařízení. V zásadě se samozřejmě používají k určenému účelu a měří sílu magnetického pole. Používají se v elektromotorech a dokonce i v takových inovacích, jako jsou iontové raketové motory. Nejčastěji se s Hallovým senzorem setkáte při použití zapalovacího systému automobilu.
Takové jednoduché příklady: bezkontaktní spínače, hladinoměry, bezkontaktní měření proudu ve vodičích, ovládání motoru, čtení magnetických kódů a samozřejmě Hallovy senzory nemohly jinak než nahradit jazýčkové spínače, protože jejich hlavní výhodou je bezkontaktní akce.

Princip fungování Hallova senzoru

Jak funguje Hallův senzor a kde se bere tento bezkontaktní efekt? Hall si všiml, že pokud je deska pod napětím, to znamená s proudem, který jí protéká, umístěna v magnetickém poli, pak se elektrony v této desce budou vychylovat kolmo ke směru magnetického toku. Směr této výchylky závisí na polaritě magnetického pole. Tento jev se nazývá Hallův jev. Hustota elektronů na různých stranách desky se tedy bude lišit, což také vytvoří potenciálový rozdíl. Tento rozdíl zachycují Hallovy senzory.

Níže můžete jasně vidět proces provozu Hallova senzoru na příkladu jednotky zapalovacího systému automobilu.

Hallův snímač je velmi rozšířený v automobilovém průmyslu, používá se k měření úhlu polohy vačkového hřídele, u některých vozů – úhlu polohy klikového hřídele, u starších vozů signalizuje okamžik vzniku jiskry.

Hallův jev spočívá v tom, že když prochází proud svorkami „a“ polovodičové desky umístěné v poli magnetu, na bočních svorkách „b“ se objeví napětí.

Ještě v roce 1879 objevil americký fyzik E. Hall, který působil na univerzitě v Baltimoru, zajímavý jev, jehož podstata byla následující. Pokud umístíte obdélníkový polovodičový plátek do magnetického pole a na jeho úzké okraje přivedete elektrický proud, pak na širokých okrajích plátku vznikne napětí, jehož hodnota se může pohybovat od desítek mikrovoltů až po stovky milivoltů. Technická aplikace tohoto efektu však byla nucena odložit o téměř 75 let, než začala průmyslová výroba polovodičových filmů požadovaných vlastností.

I později, s rozvojem mikroelektroniky, bylo možné vyrobit miniaturní snímač obsahující vše potřebné – permanentní magnet a mikroobvod s citlivým prvkem. Toto zařízení má řadu nepopiratelných výhod.
Za prvé, malá velikost.
Za druhé, a to je obzvláště důležité, změna pracovní frekvence (jinými slovy otáček motoru) nezpůsobí posun v momentu měření.
Za třetí, elektrický signál ze snímače má v terminologii odborníků pravoúhlý tvar: po zapnutí okamžitě získá určitou a konstantní hodnotu a nemá povahu shluků. To je významné plus pro elektronické ovládání.
Senzor má další výhody, ale zmiňme nevýhody. Hlavní je ten, který je vlastní každému elektronickému obvodu: snímač je citlivý na elektromagnetické rušení, ke kterému dochází v napájecím obvodu (o opatřeních diktovaných touto okolností budeme hovořit níže). Hallův senzor je navíc dražší než magnetoelektrický senzor a je teoreticky méně spolehlivý, protože obsahuje elektronické obvody, ale velkosériová výroba a vývoj technologií tyto faktory minimalizovaly.
Hallův senzor funguje následovně. Když mezerou projde kovový list rotoru, magnetický tok se posune a indukce na čipu je nulová. V tomto případě má signál na výstupu snímače vzhledem k zemi vysokou úroveň, tedy téměř stejnou jako napájecí napětí.

Nejlepší je zkontrolovat snímač osciloskopem. Ale s jistou opatrností je to možné s jednodušším zařízením, přímo na stroji.
První věc, kterou musíte udělat, je odpojit konektor kabelu, který vede ke snímači. Nejdůležitější podmínka, kterou je nutné bezpodmínečně dodržet: zapalování musí být vypnuté! Nedodržení této podmínky je jedním z hlavních důvodů selhání Hallových snímačů v provozu. Nyní sestavte jednoduchý obvod znázorněný na obrázku. Když magnet prochází senzorem, LED by se měla střídavě rozsvěcovat a zhasínat, což indikuje přítomnost signálu.
Další důležité upozornění: senzor v žádném případě nezkoušejte zkušební lampou! Takto bylo zničeno mnoho zařízení.

Pokud uživatel mobilního zařízení stále neví, čím je vědec Edwin Hall známý, je čas tuto mezeru zaplnit. Senzory založené na Hallově objevu jsou nyní instalovány v každém třetím smartphonu – ačkoli dříve byly takové senzory instalovány pouze v elitních zařízeních.

V seznamu senzorů, kterými je chytrý telefon vybaven, se někdy můžete setkat Hallův senzor – možná nejzáhadnější ze všech známých senzorů. Pokud jsou funkce například monitoru tepové frekvence a krokoměru jasné a zřejmé, pak účel Hallova senzoru není znám každému uživateli. V tomto článku si řekneme, kdo je Hall a proč se senzor pojmenovaný po něm stává stále populárnějším.

Obsah Ukázat

Trocha fyziky

Edwin Hall je americký fyzik. Svůj slavný objev učinil v 19. století. Hall zjistil, že pokud je vodič (například kovová deska) připojená ke zdroji stejnosměrného proudu umístěna do magnetického pole, pohybující se elektrony budou ovlivněny Lorentzovou silou. V důsledku toho se elektrony budou pohybovat podél oblouku a přitahovat se k jednomu z okrajů desky. Na tomto okraji elektrony akumulují záporný náboj a na opačném okraji kladný náboj. Rozdíl potenciálů na obou okrajích desky se nazývá Hallovo napětí.

Toto video stručně a výstižně vysvětluje Hallův jev:

Praktické využití Hallova jevu bylo objeveno až 15 let po vědcově smrti. Nyní je tento jev základem pro fungování diskových jednotek počítačů, chladičů počítačů, zapalovacích systémů automobilů a dokonce i iontových tryskových motorů. Vývojáři přišli na to, jak Hallův objev uplatnit ve výrobě chytrých telefonů, relativně nedávno.

K čemu slouží Hallův senzor v chytrém telefonu?

Hallův senzor (také nazývaný magnetický senzor) jsou vybaveny mnoha modely populárních výrobců a některými chytrými telefony méně známých čínských značek. Tento senzor je určen k zaznamenávání Hallova napětí.

Senzor neměří napětí, ale pouze určuje jeho přítomnost nebo nepřítomnost, načež odešle signál do smartphonu. Po přijetí signálu zařízení provede nějakou naprogramovanou akci.

Použití Hallova senzoru v telefonu zpravidla řeší pouze 2 problémy – zde je důvod, proč zařízení tento senzor potřebuje:

• Senzor zrychluje spuštění GPS navigátoru a zlepšuje geolokaci.
• Hallův senzor umožňuje interakci mezi smartphonem a magnetickými pouzdry.

Navíc díky objevu amerického vědce to bylo možné ovládání gesty – „funkce“, se kterou se uživatelé poprvé setkali Samsung Galaxy S3.

Potenciál Hallova jevu ve výrobě chytrých telefonů samozřejmě nebyl plně využit. Důvodem je řada technických omezení. Kompaktní rozměry moderních mobilních zařízení a nedostatečné baterie neumožňují využít Hallův jev „naplno“.

Princip interakce Hallova senzoru s mobilním příslušenstvím

Díky Hallovu senzoru mohou mobilní zařízení interagovat s tzv. „chytrými“ pouzdry (Chytré pouzdro). V krytu takového flipu je zabudován magnet. Jakmile uživatel zavře kryt pouzdra, dojde k Hallovu efektu, senzor vyšle signál o tom do systému smartphonu – a obrazovka gadgetu se automaticky uzamkne. To vše se samozřejmě stane během několika sekund. Když majitel smartphonu otevře kryt pouzdra, Hallovo napětí „zmizí“. Senzor vydá příkaz k odemčení displeje.

Pokud majitel gadgetu používá pouzdro s okénkem (jako na obrázku výše), pak Hallův senzor dává povel k úplnému vypnutí displeje, ale k jeho přepnutí z jednoho režimu do druhého. Po zavření víka se na přístupné oblasti obrazovky mohou zobrazit hodiny, kalendář, hudební přehrávač nebo seznam oznámení.

Není třeba se obávat, že by magnet chytrého pouzdra poškodil vnitřnosti smartphonu. Magnetické pole zařízení nepoškozuje – to bylo prokázáno řadou profesionálních i amatérských testů.

Hallův senzor umožňuje šetřit energii baterie zařízení – to je hlavní výhoda, kterou tento senzor poskytuje. Aktivovaná obrazovka smartphonu s vysokým jasem spotřebovává impozantní množství drahocenných miliampérů.

Které smartphony mají Hallův senzor?

Bohužel ne všichni výrobci uvádějí v seznamech charakteristik svých zařízení, zda má zařízení Hallův senzor. V krátkém seznamu parametrů se taková informace rozhodně nenachází. Uživatel si však může být jistý: pokud je pro smartphone vydán originální chytrý kryt Smart Case, pak je toto zařízení magnetickým senzorem rozhodně vybaveno.

Zde je jen několik moderních modelů, které mají Hallovy senzory:

• Meizu MX5.
• Meizu M2 Poznámka.
• LG Nexus 5X.
• Lenovo Vibe S1.
• Notebook Lenovo K3.
• Samsung Galaxy S7.
• Google Pixel / Google Pixel XL.
• Sony Xperia XA1 Ultra.
• Nokia 5 Dual SIM.
• Xiaomi MI 5C.

Závěr

Bohužel „nejlepší mozky“ odvětví mobilní elektroniky dosud nepřišly na to, jak využít Hallův objev k realizaci jeho plného potenciálu. Automatické přepínání/střídání zobrazení je „dětská hra“ ve srovnání s tím, co by se dalo udělat, kdyby se podařilo překonat technická omezení. Hledání způsobů, jak implementovat Hallovo pozorování, však stále pokračuje – a pokrok se nezastaví. Důkazem toho je například vznik brýlí pro virtuální realitu. Kartová deska Google, jehož řízení je založeno na interakci magnetu a Hallova senzoru.