Bengkeltv.id – Pembahasan Mendalam : Pengertian Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor). Dalam era digital yang serba canggih ini, teknologi semakin mendominasi berbagai aspek kehidupan kita. Salah satu elemen teknologi yang paling sering kita temui, namun jarang kita pahami sepenuhnya, adalah sensor. Ada berbagai jenis sensor dengan berbagai fungsi dan prinsip kerja.
Salah satu sensor yang memiliki peran penting dalam dunia elektronik dan otomasi adalah Sensor Efek Hall atau Hall Effect Sensor. Namun, apakah kita benar-benar mengerti apa itu Sensor Efek Hall? Melalui artikel ini, kita akan mengupas tuntas mengenai pengertian Sensor Efek Hall, prinsip kerja, serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
Pengertian Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor)
Dikenal dalam bahasa Inggris sebagai Hall Effect Sensor, Sensor Efek Hall merupakan sejenis transduser yang berfungsi untuk merubah informasi magnetik menjadi sinyal listrik, yang nantinya akan diproses oleh suatu rangkaian elektronik.
Sensor ini kerap dimanfaatkan untuk mendeteksi berbagai hal, mulai dari kedekatan, posisi, hingga kecepatan, arah pergerakan dan arus listrik. Dibuat dari bahan semikonduktor, Sensor Efek Hall menjadi pilihan utama bagi para perancang perangkat elektronik untuk keperluan non-kontak, berkat keandalan dan perawatan yang mudah. Jika dilindungi dengan baik, sensor ini juga tahan terhadap air, debu, dan getaran.
Produk otomotif adalah salah satu bidang utama yang memanfaatkan Sensor Efek Hall, seperti dalam mendeteksi posisi kursi mobil, sensor sabuk pengaman, indikator minyak, dan kecepatan roda untuk sistem rem anti terkunci (Anti-Lock Braking System, ABS). Selain itu, sensor ini juga sering ditemukan dalam produk Smartphone dengan fitur deteksi penutup atau tutup ponsel.
Aktivasi Sensor Efek Hall dipengaruhi oleh medan magnet eksternal, yang memiliki dua karakteristik penting, yaitu densitas fluks dan kutub (utara dan selatan). Densitas medan magnet di sekitar sensor menjadi sinyal masukan. Jika densitas tersebut melebihi batas ambang yang ditentukan, sensor akan mendeteksi dan menghasilkan tegangan keluaran yang dikenal sebagai Tegangan Hall (VH).
Sejarah Singat Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)
Efek Hall, yang ditemukan oleh Dr. Edwin Hall pada tahun 1879, menciptakan perbedaan potensial di seluruh perangkat dengan memastikan garis fluks magnetik berorientasi tegak lurus, atau 90 derajat, terhadap arus listrik dengan polaritas yang tepat.
Penamaan “Hall” dalam “Efek Hall” diambil dari nama sang penemu, Dr. Edwin Hall. Prinsip dasar yang melandasi efek Hall ini berakar pada konsep gaya Lorentz. Gaya ini muncul akibat gerakan muatan listrik dalam suatu medan magnet (B).
Bentuk dan Simbol Sensor Efek Hall (Sensor Hall Effect)
Sensor ini umumnya berbentuk persegi yang tipis dan dilengkapi dengan tiga atau empat terminal kaki. Berikut ini merupakan bentuk dan simbol dari Sensor Efek Hall atau Hall Effect Sensor, yang namanya berasal dari sang penemu, Hall.
Prinsip Kerja Sensor Efek Hall (Sensor Hall Effect)
Setelah memahami Pengertian Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor), mari kita cermati lebih lanjut. Sensor Efek Hall ini terbuat dari selembar semikonduktor tipe P yang tipis dan berbentuk persegi panjang. Bahan semikonduktor yang biasa digunakan mencakup gallium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb), indium phosphide (InP), atau indium arsenide (InAs).
Arus listrik dialirkan melalui semikonduktor tipis tersebut secara terus-menerus. Ketika sensor ini ditempatkan dekat dengan medan magnet atau berada di area yang dipengaruhi medan magnet, garis fluks magnetik akan mempengaruhi semikonduktor tersebut dan mengarahkan muatan pembawa (elektron dan hole) ke kedua sisi plat semikonduktor. Gerakan muatan ini terjadi sebagai akibat dari gaya magnet yang melintasi semikonduktor tersebut.
Ketika elektron dan hole bergerak ke kedua sisi semikonduktor, akan muncul perbedaan potensial antara kedua sisi tersebut.
Gerakan elektron melalui material semikonduktor ini dipengaruhi oleh medan magnet eksternal yang berada pada sudut atau posisi yang tepat.
Bentuk persegi panjang pipih (Flat Rectangular) pada Sensor Efek Hall ini adalah bentuk yang paling efisien untuk mencapai sudut atau posisi yang diinginkan.
Peristiwa perubahan atau pergeseran aliran listrik (elektron) dalam plat konduktor sebagai hasil dari pengaruh medan magnet ini, disebut Efek Hall (Hall Effect).
Efek ini pertama kali ditemukan oleh Dr. Edwin Hall pada tahun 1879. Untuk menghasilkan perbedaan potensial di seluruh perangkat, garis fluks magnetik harus berorientasi tegak lurus (90 derajat) terhadap aliran listrik dengan kutub yang tepat.
Efek ini dinamai “Hall”, merujuk pada nama penemunya, yaitu Dr. Edwin Hall. Prinsip kerja dari Efek Hall ini berdasarkan pada gaya Lorentz, yaitu gaya yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet (B).
Magnetis Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)
Lanjut pada pembahasan Pengertian Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor), sensor ini dapat ditemui dalam varian output linier atau digital. Pada sensor linier (analog), sinyal keluarannya diperoleh langsung dari penguat operasional, dengan tegangan keluaran yang proporsional terhadap medan magnet yang melintasi sensor Hall.
Tegangan keluaran Hall dapat ditentukan melalui rumus berikut:
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 tesla
Sensor linier atau analog menghasilkan tegangan keluaran yang kontinu dan berubah-ubah, naik seiring dengan peningkatan kekuatan medan magnet dan menurun dengan medan magnet yang lemah.
Pada sensor Efek Hall dengan output linier, seiring bertambahnya kekuatan medan magnet, sinyal keluaran dari penguat juga akan meningkat hingga mencapai titik jenuh yang ditentukan oleh sumber daya.
Peningkatan tambahan dalam kekuatan medan magnet tidak akan mempengaruhi keluaran sensor, melainkan hanya mendorongnya ke arah jenuh.
Tegangan Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)
Tegangan keluaran, atau yang dikenal sebagai tegangan Hall (VH), pada elemen Hall dasar sebanding dengan kekuatan medan magnet yang melintasi material semikonduktor (output ∝ H).
Tegangan keluaran ini bisa sangat rendah, hanya sejumlah mikrovolt, meski dalam kondisi medan magnet yang kuat.
Karenanya, kebanyakan sensor efek Hall yang tersedia di pasaran dilengkapi dengan penguat DC internal, rangkaian logika pengalihan, dan pengatur tegangan untuk meningkatkan sensitivitas sensor, mengurangi histeresis, dan menghasilkan tegangan keluaran yang lebih baik.
Fitur ini juga memungkinkan sensor efek Hall untuk beroperasi dalam berbagai jangkauan daya dan kondisi medan magnet.
Dengan mengukur tegangan Hall melalui material semikonduktor, kita dapat mengetahui kekuatan medan magnet yang ada. Hal ini dapat dihitung dengan rumus berikut:
VH = (IB)/(ned)
Dimana:
VH: Tegangan yang melintasi lebar pelat
I: Arus yang melintasi panjang pelat
B: Medan magnet
d: Ketebalan pelat
e: Muatan elektron
n: Kepadatan pembawa elektron
Dalam kondisi medan magnet yang kuat dan suhu rendah, dapat diamati fenomena yang dikenal sebagai efek Hall kuantum, yang melibatkan kuantisasi resistansi Hall.
Penutup
Demikianlah pembahasan dari bengkeltv.id tentang Pengertian Sensor Efek Hall (Hall Effect Sensor). Sensor ini, yang dinamai berdasarkan penemunya, Dr. Edwin Hall, telah membuka peluang baru dalam bidang teknologi, khususnya dalam mendeteksi perubahan medan magnet.
Dengan kemampuan untuk beroperasi dalam berbagai kondisi dan kisaran daya, Sensor Efek Hall telah menjadi komponen penting dalam berbagai aplikasi, dari otomotif hingga telekomunikasi. Harapannya, pemahaman mendalam tentang prinsip kerja sensor ini dapat memicu inovasi baru dan membantu kita memanfaatkan teknologi ini dengan lebih efisien dan efektif di masa depan.
