Hallsensoren

Hall-Sensoren nutzen das Hall-Phänomen, um Magnetfelder zu messen. Sie basieren auf dem Hall-Effekt, der 1879 von Edwin Hall entdeckt wurde. Wird durch einen Halbleiter ein elektrischer Strom geführt und ein magnetisches Feld senkrecht zum Stromfluss angelegt, entsteht eine quer zum Stromfluss gerichtete Hall-Spannung. Diese Spannung ist proportional zur magnetischen Flussdichte und wird als analoger Ausgang aufgenommen oder in einen digitalen Schaltzustand umgewandelt.

Es gibt verschiedene Betriebsarten und Typen. Open-Loop-Hall-Sensoren messen das Feld direkt, während Closed-Loop- oder Kompensationssensoren das gemessene Feld durch eine Gegenwirkung in einer Schleife kompensieren, was eine höhere Genauigkeit ermöglicht. Hall-Sensoren lassen sich weiter nach dem Polwechsel des zu messenden Magneten unterscheiden: unipolar, bipolar, omnipolar und latching. Unipolare Sensoren reagieren nur auf eine Polrichtung, bipolare auf zwei Polrichtungen, omnipolare können unabhängig von der Polarität messen, und latching-Sensoren behalten ihren Zustand bis zum Gegenpol.

Aufbau und Eigenschaften: Typischerweise besteht das Hall-Element aus Silizium, kann aber auch aus anderen Halbleitermaterialien wie GaAs oder Ge gefertigt sein. Die Ausgangsspannung ist relativ klein und wird durch Verstärkerstufen aufbereitet. Temperaturabhängigkeiten von Offset und Empfindlichkeit erfordern Kalibrierung oder Temperaturs compensation in vielen Anwendungen.

Anwendungen reichen von Positions- und Abstandsmessung über die Drehzahl-/Geschwindigkeitsmessung in Motoren bis hin zur berührungslosen Strommessung in Leitern. Ihre Stärken liegen in der Berührungslosigkeit, Robustheit und schnellen Reaktionszeit, während Temperaturdrift und lineare Reichweite berücksichtigt werden müssen.