Pengertian Hall Effect Sensor dan Prinsip Kerjanya Lengkap

Baca Cepat Buka

Finoo.id – Pengertian Hall Effect Sensor dan Prinsip Kerjanya Lengkap. Apakah sebelumnya kamu sudah pernah tahu atau mendengar tentang Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor)? Jika belum, saya akan membahasnya di sini.

Pada kesempatan kali ini, saya akan menjelaskan pengertian Sensor Efek Hall, prinsip kerjanya, simbolnya, bentuknya, kelebihannya, dan tegangannya. Oleh karena itu, mari simak penjelasannya di bawah ini.

Sejarah Singat Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Efek Hall ini ditemukan oleh Dr. Edwin Hall pada tahun 1879. Untuk menghasilkan perbedaan potensial di seluruh perangkat, garis fluks magnetik harus tegak lurus (90 derajat) terhadap arus listrik dengan polaritas yang tepat.

Nama “Hall” diambil dari nama penemu efek ini, yaitu Dr. Edwin Hall. Dasar dari prinsip kerja efek Hall ini adalah gaya Lorentz, yaitu gaya yang timbul akibat muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet (B).

Pengertian Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Sensor efek Hall, juga dikenal sebagai sensor Hall, adalah jenis transduser yang dapat mengubah informasi magnetik menjadi sinyal listrik untuk diproses oleh rangkaian elektronik selanjutnya.

Sensor efek Hall sering digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi kedekatan, posisi, kecepatan, pergerakan arah, dan arus listrik.

Sensor magnetik ini terbuat dari bahan semikonduktor dan merupakan pilihan populer bagi para perancang elektronik untuk berbagai aplikasi non-kontak karena kehkalianlannya dan kemudahan perawatannya.

Sensor efek Hall juga tahan terhadap air, debu, dan getaran jika dilindungi dengan benar.

Salah satu penggunaan umum sensor efek Hall adalah dalam produk otomotif, seperti mendeteksi posisi jok mobil, sensor sabuk pengaman, indikator minyak, dan kecepatan roda untuk sistem pengereman ABS (Anti-Lock Braking System).

Selain dalam produk otomotif, sensor efek Hall juga dapat ditemukan dalam produk smartphone yang memiliki fitur deteksi penutup ponsel.

Sensor efek Hall adalah perangkat atau komponen yang diaktifkan oleh medan magnet eksternal.

Seperti yang kita ketahui, medan magnet memiliki dua karakteristik penting, yaitu kepadatan fluks dan kutub (kutub utara dan selatan).

Sinyal masukan dari sensor efek Hall ini merupakan kepadatan medan magnet di sekitar sensor tersebut.

Jika kepadatan medan magnet melebihi ambang batas yang ditentukan, maka sensor akan mendeteksi dan menghasilkan tegangan keluar yang disebut sebagai Tegangan Hall (VH).

Simbol dan Bentuk Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Sensor ini dinamakan berdasarkan nama penemunya, yaitu Hall. Umumnya, sensor ini memiliki bentuk persegi tipis dan ada yang memiliki tiga atau empat kaki terminal.

Berikut ini adalah simbol dan bentuk dari Sensor Efek Hall.

Prinsip Kerja Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Sensor efek Hall pada dasarnya terdiri dari potongan tipis semikonduktor yang memiliki bentuk persegi panjang.

Bahan semikonduktor yang umumnya digunakan adalah gallium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb), indium phosphide (InP), atau indium arsenide (InAs).

Potongan tipis semikonduktor tersebut dilalui oleh arus listrik secara kontinu.

Ketika didekatkan dengan medan magnet atau ditempatkan di daerah yang terkena medan magnet, garis fluks magnetik akan mempengaruhi semikonduktor tersebut dan mengalihkan muatan pembawa (hole dan elektron) ke kedua sisi pelat semikonduktor.

Gerakan pembawa muatan ini terjadi karena adanya gaya magnet yang berpengaruh pada semikonduktor.

Karena elektron dan hole bergerak ke arah yang berlawanan ke kedua sisi semikonduktor, terjadi perbedaan potensial antara kedua sisi tersebut.

Pergerakan elektron dalam bahan semikonduktor ini dipengaruhi oleh medan magnet eksternal yang memiliki sudut dan posisi yang tepat.

Bentuk persegi panjang yang pipih (Flat Rectangular) digunakan untuk mendapatkan sudut atau posisi yang optimal dalam komponen sensor efek Hall.

Peristiwa pembelokan atau perubahan arah aliran listrik (elektron) dalam pelat konduktor akibat pengaruh medan magnet ini disebut dengan efek Hall sensor.

Magnetis Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Sensor efek Hall tersedia dalam varian output linier atau digital. Pada sensor linier (analog), sinyal keluaran diambil langsung dari penguat operasional dengan tegangan keluaran yang berbanding lurus dengan medan magnet yang melewati sensor Hall.

Tegangan keluaran Hall ini dinyatakan sebagai:

Di mana:

VH : Tegangan Hall dalam volt
RH : Koefisien efek Hall
I : Arus yang mengalir melalui sensor dalam ampere
t : Ketebalan sensor dalam milimeter
B : Kerapatan fluks magnet dalam Teslas

Sensor linier atau analog menghasilkan tegangan keluaran kontinu yang meningkat seiring dengan meningkatnya medan magnet dan berkurang seiring dengan melemahnya medan magnet.

Pada sensor efek Hall linier, ketika kekuatan medan magnet meningkat, sinyal keluaran dari penguat juga akan meningkat hingga mencapai batas jenuh yang ditentukan oleh pasokan daya.

Penambahan medan magnet tambahan setelah mencapai jenuh tidak akan berpengaruh pada keluaran, tetapi akan mendorongnya ke dalam keadaan jenuh.

Tegangan Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Tegangan keluaran, yang disebut Tegangan Hall (VH), pada elemen Hall dasar memiliki hubungan sebanding dengan kekuatan medan magnet yang melewati bahan semikonduktor (output ∝ H).

Tegangan keluaran ini dapat sangat kecil, bahkan hanya beberapa mikrovolt, meskipun dalam medan magnet yang kuat.

Karena itu, sebagian besar sensor efek Hall yang tersedia secara komersial dilengkapi dengan penguat DC internal, rangkaian logika pengalihan, dan pengatur tegangan untuk meningkatkan sensitivitas sensor, mengurangi histeresis, dan memperkuat tegangan keluaran.

Fitur-fitur ini memungkinkan sensor efek Hall beroperasi dengan berbagai tingkat daya dan kondisi medan magnet.

Dengan mengukur tegangan Hall melalui bahan semikonduktor, kita dapat menentukan kekuatan medan magnet yang ada. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

Di mana:

VH: Tegangan melalui lebar pelat
I: Arus melalui panjang pelat
B: Medan magnet
d: Ketebalan pelat
e: Muatan elektron
n: Kepadatan muatan pembawa elektron

Dalam kehadiran medan magnet yang kuat dan suhu rendah, fenomena Quantum Hall dapat diteliti, yang melibatkan kuantisasi resistansi Hall.

Kelebihan Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Hall effect sensor memiliki beberapa kelebihan sebagai saklar elektronik, antara lain:

Dapat beroperasi hingga frekuensi 100 kHz: Hall effect sensor dapat mendeteksi perubahan medan magnet dengan kecepatan tinggi, sehingga cocok untuk aplikasi yang membutuhkan respons cepat.
Dapat mendeteksi kutub utara atau kutub selatan: Sensor efek Hall mampu mengidentifikasi polaritas medan magnet, sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi arah atau orientasi magnet.
Dapat mendeteksi rentang medan magnet yang luas: Sensor efek Hall memiliki sensitivitas yang baik terhadap medan magnet yang lemah maupun kuat, sehingga mampu mendeteksi variasi medan magnet dalam rentang yang luas.
Relatif lebih murah dan hkalianl: Hall effect sensor umumnya lebih terjangkau secara harga dibandingkan dengan saklar mekanik, dan juga lebih hkalianl karena tidak bergantung pada komponen mekanis yang dapat aus atau rusak.
Berbentuk datar/pipih: Bentuk fisik sensor efek Hall yang datar atau pipih memungkinkannya digunakan dalam perangkat elektronik yang memiliki ketebalan yang lebih tipis, seperti ponsel pintar, tablet, atau perangkat wearable.
Tidak terpengaruh oleh kondisi lingkungan: Sensor efek Hall terlindungi di dalam paket tertutup atau dibungkus, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh kondisi lingkungan eksternal seperti air, debu, atau getaran. Hal ini membuatnya dapat digunakan dalam lingkungan yang tidak bersahabat.

Dengan kelebihan-kelebihan ini, Hall effect sensor menjadi pilihan yang populer dalam berbagai aplikasi elektronik, termasuk dalam kendaraan, perangkat elektronik konsumen, sistem keamanan, dan banyak lagi.

Baca Juga :

Penutup

Secara keseluruhan, Hall Effect Sensor telah terbukti menjadi komponen teknologi yang sangat penting dalam berbagai aplikasi, mulai dari industri otomotif hingga elektronik konsumen.

Setelah membahas secara mendalam tentang pengertian Hall Effect Sensor, kita dapat melihat betapa penting dan beragam penggunaannya.

Hal ini menjadikan komponen ini menjadi alat yang efisien dan efektif dalam mendeteksi perubahan medan magnet, memberikan solusi yang luar biasa bagi banyak tantangan teknis dan inovasi teknologi.

Selain itu, melalui pemahaman yang lebih mendalam terhadap Hall Effect Sensor, kita bisa menghargai betapa teknologi ini telah memajukan dunia kita dan mempengaruhi berbagai aspek kehidupan sehari-hari.

Dengan potensi lebih banyak penggunaan dan aplikasi di masa depan, kita pasti dapat mengharapkan perkembangan lebih lanjut dalam teknologi ini.

Seperti yang telah kita pelajari, Hall Effect Sensor adalah salah satu teknologi yang telah menjadi dasar bagi banyak perangkat dan sistem yang kita gunakan setiap hari, menunjukkan betapa pentingnya untuk terus menjelajah dan memahami teknologi yang canggih ini.

Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang Pengertian Hall Effect Sensor dan Prinsip Kerjanya Lengkap. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel kami.