Pengertian Hall Sensor (Sensor Jarak)


Pengertian Hall Sensor (Sensor Jarak) – Half Effect Sensor atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan sensor efek hall merupakan komponen jenis transduser yang memiliki kemampuan untuk mengubah informasi magnetik menjadi sinyal listrik untuk pemrosesan rangkaian elektronik berikutnya.

Pengertian Hall Sensor

Pada umumnya, sensor efek hall digunakan sebagai pendeteksi kedekatan (proximity), pendeteksi posisi (positioning), pendeteksi kecepatan (speed), pendeteksi pergerakan arah (directional) dan juga pendeteksi arus listrik (current sensing).

Sensor magnetik yang dibuat dari bahan semikonduktor ini adalah komponen populer pilihan para produsen elektronika untuk berbagai aplikasi non-contact mereka karena memiliki kemampuan yang tidak diragukan lagi serta mudah dalam masalah perawatannya. Sensor efek hall juga memiliki ketahanan yang cukup baik terhadap debu, air, dan juga getaran jika dibungkus dengan menggunakan pelindung yang benar.

Jenis sensor ini banyak digunakan di berbagai produk otomotif seperti untuk mendeteksi posisi jok mobil, sensor sabuk pengaman, indikator minyak dan juga kecepatan roda pada sistem pengereman ABS (Anti-Lock Braking System).  Tidak hanya digunakan pada produk otomotif saja, half effect sensor juga bisa kita jumpai di berbagai produk smartphone (ponsel pintar) yang mempunyai fitur deteksi cover atau penutup ponsel.

Half Effect Sensor adalah suatu perangkat atau komponen yang bisa diaktifkan oleh medan magnet eksternal. Seperti yang kita ketahui bersama bahwa medan magnet sendiri mempunyai dua karakteristik penting, yaitu densitas flux (flux density) dan kutub (kutub utara dan selatan).

Pengertian Hall Sensor

Sinyal masukan atau input dari sensor efek hall ini merupakan densitas medan magnet yang berada disekitar sensor tersebut, jika densitas medan magnet melampui batas ambang yang telah ditentukan maka sensor akan langsung mendeteksi serta menghasilkan tegangan keluar atau output yang biasa disebut sebagai tegangan hall (VH).

Baca juga: Pengertian Dan Fungsi Sensor Proximity

Bentuk dan Simbol Sensor Hall Effect (Sensor Efek Hall)

Perlu diketahui bahwa nama sensor ini diambil langsung dari nama penemunya (hall). Jenis sensor ini memiliki bentuk seperti petak tipis dan terdiri dari tiga kaki terminal maupun empat kaki terminal. Selanjutnya kami akan berikan gambaran bentuk dan simbol dari hall effect sensor (sensor efek hall). Untuk lebih jelasnya silahkan simak gambar berikut ini.

Bentuk dan Simbol Sensor Efek Hall

Prinsip Kerja Sensor Hall Effect (Sensor Efek Hall)

Prinsip Kerja Sensor Hall Effect

Pada dasarnya sensor efek hall terdiri dari potongan tipis semikonduktor yang bertipe P yang memiliki bentuk persegi panjang. Bahan semikonduktor yang biasa digunakan adalah gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), indium antimonide (InSb) dan indium arsenide (InAs). Potongan tipis semikonduktor ini dilalui oleh arus listrik secara terus menerus.

Saat didekatkan dengan medan magnet atau diletakkan di sebuah lokasi yang mengandung medan magnet, maka garis fluks magnetik akan memanfaatkan gaya pada semikonduktor tersebut untuk dapat mengalihkan muatan pembawa (elektron dan holes) ke bagian sisi pelat semikonduktor. Gerakan yang membawa muatan ini adalah hasil dari gaya magnet yang melalui semikondukto tersebut.

Jika elektron dan holes berger menuju kedua sisi semikonduktor, maka akan tampak perbedaan potensial dari kedua sisi ini. Elektron yang bergerak melewati bahan semikonduktor dipengaruhi oleh keberadaaan medan magnet eksternal di sudut atau posisi yang tepat. Adapun bentuk yang paling baik untuk bisa mendapatkan sudut atau posisi secara tepat adalah menggunakan bentuk persegi panjang yang pipih atau flat rectangular pada komponen ini.

Berbeloknya atau beralihnya aliran listrik (elektron) pada pelat konduktor yang dipengaruhi oleh medan magnet ini biasa disebut sebagai efek hall (hall effect). Efek hall ini sendiri pertama kali ditemukan pada tahun 1879 oleh Dr. Edwin Hall.

Prinsip Kerja Sensor Efek Hall

Untuk bisa menghasilkan perbedaan potensial di semua perangkat maka garis fluks magnetik diharuskan tegak lurus hingga (90 derajat) pada aliran listrik dengan kutub yang tepat. Seperti yang sudah kami jelaskan diatas bahwa jenis sensor yang satu ini dinamakan dengan “Hall” karena diambil dari nama penemunya yang bernama Dr. Edwin Hall.

Prinsip kerja yang dimiliki oleh efek hall adalah gaya lorentz, yakni sebuah gaya yang bisa timbul karena adanya muatan listrik yang mengalami pergerakan pada sebuah medan magnet (B).

Mengukur Tegangan Hall Sensor

Tegangan keluaran, disebut tegangan Hall, ( VH ) dari Elemen Hall dasar berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet yang melewati material semikonduktor (output ∝ H).

Tegangan output ini bisa sangat kecil, hanya beberapa microvolt bahkan ketika mengalami medan magnet yang kuat sehingga sebagian besar perangkat Efek Hall yang tersedia secara komersial diproduksi dengan amplifier DC built-in, rangkaian pengalihan logika, dan pengatur tegangan untuk meningkatkan sensitivitas sensor, histerisis, dan tegangan output.

Ini juga memungkinkan sensor efek Hall beroperasi pada kisaran yang lebih luas dari catu daya dan kondisi medan magnet.

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

V_{H}=\frac{IB}{ned}

Dimana VH adalah tegangan yang melalui lebar pelat, I adalah arus yang melalui panjang pelat, B adalah medan magnet, d adalah tebal pelat, e adalah elektron, dan n adalah kerapatan elektron pembawa. Dalam keberadaan kekuatan medan magnetik yang besar dan temperatur rendah, kita dapat meneliti quantum Hall effect, yang dimana adalah kuantisasi tahanan Hall.

Magnetis Hall Efek Sensor

Sensor Efek Hall dan Bagaimana Magnet membuatnya Bekerja

Sensor Efek Hall tersedia dengan output linier atau digital. Sinyal keluaran untuk sensor linier (analog) diambil langsung dari output Op-amp (penguat operasional) dengan tegangan output berbanding lurus dengan medan magnet yang melewati sensor Hall. Tegangan output Hall ini diberikan sebagai:

Sensor Efek Hall dan Bagaimana Magnet membuatnya Bekerja

Dimana:
VH adalah Tegangan Aula dalam volt
RH adalah Efek Hall co-efisien
I adalah arus yang mengalir melalui sensor dalam amp
t adalah ketebalan sensor dalam mm
B adalah kerapatan Fluks Magnet dalam Teslas

Sensor Efek Hall dan Bagaimana Magnet membuatnya Bekerja

Sensor linear atau analog menghasilkan output tegangan kontinu yang meningkat dengan medan magnet yang kuat dan berkurang dengan medan magnet yang lemah.

Dalam sensor efek Hall output linear, karena kekuatan medan magnet meningkatkan sinyal output dari amplifier juga akan meningkat hingga mulai jenuh/saturasi oleh batas yang dikenakan padanya oleh catu daya. Setiap penambahan tambahan dalam medan magnet tidak akan berpengaruh pada output tetapi lebih mendorongnya ke saturasi.

Keunggulan Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Keunggulan Hall Effect Senso

Hall effect sensor biasa digunakan sebagai sakelar elektronik karena memang menawarkan banyak keunggulan. Adapun keunggulan yang dimiliki oleh sensor efek hall adalah sebagai berikut:

  • Memiliki harga yang lebih murah dan terjangkau jika dibandingkan dengan sakelar mekanik. Bahkan untuk masalah kemampuan, sensor efek hal ini juga jauh lebih handal.
  • Bisa beroperasi dengan baik hingga 100 kHz.
  • Sama sekali tidak bisa dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, ini karena sensor terletak di dalam paket tertutup atau terbungkus dengan rapat sehingga bisa digunakan pada lingkungan yang kurang bersahabat.
  • Dapat digunakan untuk mendeteksi rentang medan magnet yang cukup luas.
  • Dapat digunakan untuk mendeteksi kutub utara dan kutub selatan.
  • Memiliki bentuk yang pipih atau datar sehingga bisa digunakan di berbagai perangkat elektronik yang lebih tipis.

Baca juga: Cara Kerja Dan Rangkaian Sensor Sentuh

Itulah beberapa keunggulan dari hall sensor yang penting untuk diketahui. Namun selain memiliki banyak kelemahan, ternyata hall effect sensor juga tak luput dari kekurangan. Adapun kekurangan yang dimiliki oleh hall effect sensor adalah memiliki tingkat akurasi pengukuran yang lebih rendah daripada sensor sejenisnya seperti magnetometer maupun sensor yang berbasis magnetoresistance. Meskipun hall sensor memiliki kekurangan, tapi kekurangan ini tidak sebanding dengan kelebihan yang dimilikinya.

Demikian informasi kali ini mengenai pengertian hall sensor lengkap beserta prinsip kerja dan kelebihannya. Semoga bermanfaat.

Leave a Comment