Analogi TMR i Hall Effect – 

różnice, zasada działania i zastosowania

W świecie czujników magnetycznych istnieje wiele technologii pozwalających na precyzyjny pomiar pola magnetycznego, położenia, prędkości czy natężenia prądu. Dwie z najczęściej stosowanych to efekt Halla (Hall Effect) oraz magnetorezystancja tunelowa (TMR – Tunnel Magnetoresistance). Choć obie technologie wykorzystują zjawiska magnetyczne, różnią się zasadą działania, dokładnością i zastosowaniem. W tym artykule przyjrzymy się bliżej ich analogowym wersjom i pokażemy, w jakich sytuacjach warto wybrać jedną z nich.

Zasada działania efektu Halla

Efekt Halla został odkryty w XIX wieku przez Edwina Halla i jest podstawą działania milionów czujników obecnych w urządzeniach codziennego użytku.
Zasada jest stosunkowo prosta:
Gdy przez cienką płytkę półprzewodnika płynie prąd, a jednocześnie prostopadle do niej działa pole magnetyczne, pojawia się napięcie Halla – proporcjonalne do natężenia pola.

W analogowych czujnikach Halla to napięcie jest wzmacniane i przetwarzane na sygnał analogowy (np. 0–5 V), który odzwierciedla siłę pola magnetycznego.
Tego typu czujniki są popularne, ponieważ są tanie, trwałe i proste w integracji z elektroniką.

Zalety efektu Halla:

• Niska cena i szeroka dostępność
• Odporność na zanieczyszczenia i wilgoć
• Możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur
• Prosta konstrukcja

Wady:

• Ograniczona czułość
• Mniejsza dokładność i stabilność temperaturowa niż w TMR
• Większe zużycie energii w niektórych aplikacjach

Zasada działania czujników TMR

TMR (Tunnel Magnetoresistance) to technologia znacznie nowsza, oparta na zjawisku tunelowania elektronów przez cienką warstwę izolatora między dwiema warstwami ferromagnetycznymi.
Opór elektryczny takiej struktury zmienia się w zależności od kierunku namagnesowania warstw – a więc wprost proporcjonalnie do pola magnetycznego.

W analogowych czujnikach TMR zmiana oporu przetwarzana jest na sygnał napięciowy, podobnie jak w czujnikach Halla. Różnica tkwi w dużo większej czułości i dokładności pomiaru.

Zalety technologii TMR:

• Bardzo wysoka czułość magnetyczna
• Niskie zużycie energii
• Doskonała stabilność temperaturowa
• Szybka reakcja i niskie szumy
• Możliwość miniaturyzacji

Wady:

• Wyższy koszt w porównaniu do czujników Halla
• Większa wrażliwość na nasycenie magnetyczne (wymaga dobrego doboru magnesu)

Porównanie analogów TMR i Hall Effect

Zastosowania w praktyce

Analogowe czujniki Halla dominują w zastosowaniach ogólnych:

• Pomiar prędkości obrotowej (np. wentylatory, silniki)
• Wykrywanie położenia (np. w dźwigniach, klamkach, zaworach)
• Pomiar prądu w układach mocy
• Zastosowania motoryzacyjne (ABS, pozycjonowanie pedałów)
• Elektronika konsumencka (np. pady do gier)

Analogowe czujniki TMR są z kolei wybierane tam, gdzie wymagana jest wysoka precyzja i stabilność, np.:

• Pomiar mikroruchów w systemach robotycznych
• Czujniki momentu obrotowego
• Urządzenia medyczne i przemysłowe
• Elektronika konsumencka (np. joysticki, pady do gier, systemy AR/VR)

Podsumowanie

Choć czujniki Halla i TMR pełnią podobną funkcję – pomiar pola magnetycznego – różnią się znacznie możliwościami.
Jeśli kluczowa jest niska cena i prostota, wybierz czujnik Halla.
Jeśli natomiast liczy się dokładność, stabilność i energooszczędność, analogowy czujnik TMR będzie zdecydowanie lepszym rozwiązaniem.

Technologia TMR to przyszłość precyzyjnych pomiarów magnetycznych – i coraz częściej zastępuje tradycyjny efekt Halla w nowoczesnych urządzeniach przemysłowych i konsumenckich.

Analogi (TMR oraz Hall) wymieniamy w naszym serwisie, napisz przez formularz na stronie 

https://pc-master.net.pl/kontakt lub zadzwoń pod numer 732 496 014.