자성의 기초

암페어의 법칙

전류가 흐르는 선(도선) 주위에 자기장이 형성된다.

• 암페어의 법칙(오른나사 법칙)
  

홀 센서 (Hall effect sensor)

홀 효과 (Hall Effect)

• 홀 효과 : 전류와 자기장의 상호작용에 의한 물리현상.
• 자기장 내에서 전하가 움직이면 이동방향에 수직으로 힘을 받는다.
  (로렌츠 힘 by 플레밍의 왼손법칙)
  
  • 홀 소자는 로렌츠 힘 때문에 위로 들린다.

홀 센서

• 홀 센서 : 홀 효과를 이용한 센서

홀 센서 동작원리(플레밍 왼손 법칙의 로렌츠 힘)

• 동작원리
  
  • 윗 그림 : 자계가 없는 경우, 홀전압 $V_H = 0$
  • 아랫 그림 : 자계가 있는 경우, 홀전압 $V_H \not= 0$

전기자동차 구동 시스템

Schmitt trigger

• Schmitt trigger : 입력진폭이
  소정의 값을 넘으면 급격히 작동하여 거의 일정한 출력을 얻고,
  소정의 값 이하가 되면 즉시 복구하는 동작을 하는 회로

• ON, OFF ➡️ 출력을 Digital Pulse(디지털)로 만들어준다.

Unipolar Switch

• Unipolar Switch : 단극의 Switch. 단일한 전압 레벨에 대해 작동하는 스위치이다.

• Unipolar Type Hall Sensor : 다음과 같이 자석의 S부분(단극)만 Unipolar Type의 Hall Sensor에 가까워졌다, 멀어졌다를 반복한다.
  

  • 그러면 다음과 같은 결과를 볼 수 있다.
    

    $B_{OP}$ : Operating Point. 이 곳에 도달하면 출력전압이 ON
    $B_{RP}$ : Releasing Point. 이 곳에 도달하면 출력전압이 OFF

  • Hall Sensor가 이렇게 출력으로 ON, OFF로 된 Digital Pusle를 내보낼 수 있는 이유는,
    Hall Sensor 안에 Schmitt Trigger가 내장되어 있기 때문이다.
    Unipolar Type Hall Sensor 안의 Schmitt Trigger를 모방한 형태는 다음과 같다.
    

Biopolar Switch (= latching switch)

• Bipolar Switch : 양극의 Switch. 양극성 전압 레벨에 대해 작동하는 스위치이다.

• Bipolar Type Hall Sensor : 다음과 같이 자석의 N, S부분을 Bipolar Type의 Hall Sensor에 가까워졌다, 멀어졌다를 반복한다(=Rotation).
  

  • 그러면 다음과 같은 그래프가 그려진다.
    
  • Bipolar Type Hall Sensor도 마찬가지로 Schimitt Trigger가 내장되어 있다.
    Bipolar Type Hall Sensor 안의 Schmitt Trigger를 모방한 형태는 다음과 같다.
    

응용분야

• Window Lifter : 전기 모터를 사용하여 창문을 위아래로 움직인다.
  이 때, Hall sensor는 모터 회전과 함께 자기장을 생성하고,
  이를 감지하여 모터의 위치와 속도를 측정한다.
  이 정보를 이용하여 창문의 위치를 정확하게 제어하고, Window Lifter의 안전한 동작을 보장한다.

• Break Light Switch