Arduino датчик холла. Датчик Холла для Arduino: принцип работы, подключение и применение

Что такое датчик Холла. Как работает датчик Холла. Какие бывают типы датчиков Холла. Как подключить датчик Холла к Arduino. Где применяются датчики Холла.

Что такое датчик Холла и принцип его работы

Датчик Холла — это электронное устройство, которое обнаруживает наличие магнитного поля. Принцип его работы основан на эффекте Холла, открытом в 1879 году Эдвином Холлом. Суть эффекта заключается в возникновении разности потенциалов (напряжения Холла) в проводнике с током, помещенном в магнитное поле.

Как это работает на практике?

• Через полупроводниковую пластину пропускается электрический ток
• При появлении магнитного поля, перпендикулярного току, носители заряда отклоняются
• Это приводит к возникновению разности потенциалов на краях пластины
• Величина этого напряжения пропорциональна силе магнитного поля

Таким образом, измеряя напряжение Холла, можно определить наличие и силу магнитного поля рядом с датчиком.

Основные типы датчиков Холла

Существует несколько основных типов датчиков Холла, различающихся по принципу работы и области применения:

1. Аналоговые датчики Холла

Выдают аналоговый сигнал, пропорциональный силе магнитного поля. Используются для точного измерения напряженности поля.

2. Цифровые (пороговые) датчики Холла

Срабатывают при превышении определенного порога магнитного поля, выдавая дискретный сигнал. Применяются в качестве бесконтактных переключателей.

3. Линейные датчики Холла

Обеспечивают линейную зависимость выходного сигнала от напряженности поля в широком диапазоне. Используются в измерительных системах.

4. Дифференциальные датчики Холла

Содержат две чувствительные области и реагируют на разность магнитных полей. Позволяют компенсировать внешние помехи.

Преимущества и недостатки датчиков Холла

Датчики Холла обладают рядом достоинств, но также имеют некоторые ограничения. Рассмотрим основные плюсы и минусы:

Преимущества:

• Бесконтактное измерение
• Высокая надежность и долговечность
• Нечувствительность к загрязнениям
• Широкий диапазон рабочих температур
• Высокое быстродействие
• Малые габариты

Недостатки:

• Чувствительность к электромагнитным помехам
• Зависимость от температуры
• Необходимость источника питания
• Ограниченная чувствительность

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества датчиков Холла обеспечивают их широкое применение в различных областях техники.

Подключение датчика Холла к Arduino

Для работы с датчиком Холла на базе Arduino понадобится:

• Плата Arduino (например, Arduino Uno)
• Датчик Холла (например, A3144)
• Резистор 10 кОм
• Макетная плата и провода

Схема подключения выглядит следующим образом:

1. VCC датчика подключаем к 5V на Arduino
2. GND датчика — к GND Arduino
3. Выход датчика — к цифровому пину Arduino (например, D2)
4. Подтягивающий резистор 10 кОм — между выходом датчика и VCC

Пример кода для Arduino:

«`cpp const int hallPin = 2; const int ledPin = 13; void setup() { pinMode(hallPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { int hallState = digitalRead(hallPin); if (hallState == LOW) { digitalWrite(ledPin, HIGH); Serial.println(«Магнитное поле обнаружено!»); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); Serial.println(«Магнитное поле отсутствует»); } delay(100); } «`

Этот код считывает состояние датчика Холла и выводит результат в Serial Monitor. При обнаружении магнитного поля также загорается встроенный светодиод Arduino.

Применение датчиков Холла в различных областях

Датчики Холла нашли широкое применение в различных сферах техники и промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Рассмотрим основные области их использования:

Автомобильная промышленность

• Системы зажигания
• Датчики положения коленвала и распредвала
• Системы ABS
• Датчики скорости вращения колес

Робототехника и автоматизация

• Определение положения и перемещения механизмов
• Энкодеры для измерения угла поворота
• Бесконтактные концевые выключатели

Измерительная техника

• Датчики тока (на основе эффекта Холла)
• Измерители магнитного поля
• Бесконтактные амперметры

Бытовая техника

• Датчики закрытия дверей холодильников
• Системы защиты электродвигателей
• Бесконтактные переключатели

Это лишь небольшая часть возможных применений датчиков Холла. Их универсальность и надежность обеспечивают постоянное расширение областей использования.

Практические проекты с датчиком Холла и Arduino

Рассмотрим несколько интересных проектов, которые можно реализовать, используя датчик Холла и платформу Arduino:

1. Бесконтактный тахометр

Измеряет скорость вращения вала двигателя или другого механизма. Магнит крепится на вращающуюся часть, а датчик Холла фиксирует каждый оборот.

2. Счетчик оборотов велосипедного колеса

Позволяет измерять пройденное расстояние и скорость велосипеда. Датчик устанавливается на вилку, а магнит — на спицу колеса.

3. Детектор открытия двери

Магнит крепится на дверь, а датчик — на косяк. При открывании двери срабатывает сигнализация или отправляется уведомление.

4. Измеритель уровня жидкости

Датчик Холла и магнит устанавливаются на поплавок. По положению поплавка определяется уровень жидкости в емкости.

Для каждого из этих проектов потребуется соответствующая доработка схемы и программного кода. Например, для тахометра понадобится добавить расчет частоты вращения на основе количества импульсов за единицу времени.

Заключение и перспективы развития технологии датчиков Холла

Датчики Холла прочно вошли в нашу жизнь, став неотъемлемой частью многих устройств и систем. Их простота, надежность и универсальность обеспечивают широкое применение в различных областях техники.

Каковы перспективы развития этой технологии?

• Повышение чувствительности датчиков
• Уменьшение энергопотребления
• Интеграция с другими типами сенсоров
• Развитие 3D-датчиков Холла
• Применение в квантовых вычислениях и спинтронике

Можно с уверенностью сказать, что датчики Холла будут и дальше развиваться, находя новые области применения и способствуя технологическому прогрессу.

Датчик Холла на базе «44E» для Arduino KY-003

Устройство фиксирует наличие постоянного магнитного поля. Модуль датчика холла KY-003 в основном используется в автоматике, электромеханике для определения параметров движения деталей механизмов. KY-003 применяется в системах и приборах бытового, учебного и развлекательного назначения. Хорошо подходит в качестве наглядного пособия для изучения эффекта Холла.

Принципиальные преимущества

Датчик Холла срабатывает при поднесении постоянного магнита. Для работы KY-003 хорошо подходят неодимовые магниты. Благодаря эффективности неодимового сплава достаточно магнита небольшого размера. Датчик реагирует только на один полюс магнита. Определить полюс магнита на который реагирует датчик следует экспериментально. Для определения параметров вращательного движения на колесе закрепляют один или несколько магнитов. При прохождении мимо датчика на его выходе формируется импульс. Чем больше магнитов установлено на вращающемся колесе, тем точнее измерение.

Есть другая схема использования датчика Холла. Установить много магнитов на колесе дорого и сложно. При установке следует соблюдать полярность. Можно использовать всего один. Магнит и модуль датчика Холла закреплены неподвижно друг напротив друга. Между ними находится диск с отверстиями связанный механически с осью двигателя. Диск изготовлен из немагнитной стали экранирующей слабое поле магнита. Благодаря чередованию при движении прорезей и металла на выходе датчика присутствуют импульсы. Эта конструкция аналогична фотопрерывателю, но имеет ряд преимуществ. Магнит в отличии от светодиода неможет погаснуть, а это существенно повышает надежность. Экономиться ток питания, ненужны провода светодиода. Важное преимущество – работа в условиях повышенной влажности. При конденсации влаги на линзе фотоприбора оптопара прекращает работу, а для датчика Холла конденсация совершенно незаметна.

Делают еще проще. Ненужен диск с прорезями и отдельный магнит. Если в редукторе применены металлические шестерни, то намагничивают зубцы шестерни и рядом закрепляют модуль датчика Холла. Но для этого понадобится специальная намагничивающая шестерню установка.

Компоненты

Микросхема 44E 938 имеет 3 вывода, содержит чувствительный к магнитному полю полупроводник, усилитель сигнала и цепи обеспечивающие логический сигнал на выходе.

Светодиод L1 светится при срабатывании датчика.

Плата модуля KY-003 имеет отверстия для крепления.

Существуют также аналоговый и комбинированный датчики Холла.

Характеристики KY-003:

— напряжение питания, В: 5

— Размеры, мм: 32 X 15 X 12

Подключение KY-003:

«S» — цифровой выход

«средний контакт» — +5 В

«-» — общий

Данный модуль возможно приобрести в наборе с дополнительными датчиками и модулями.

Пример кода (скетч) для Arduino и KY-003

Оставьте отзыв об этом товаре первым!

Сравнение 0

+7 (495) 1434323, 8 (800) 201-14-62

Корзина 0ПустоОформить заказ

Аналоговый магнитный датчик Холла Arduino

Описание Подключение аналогового магнитного датчика Холла Применение

Аналоговый магнитный датчик Холла Arduino

Описание

Аналоговый магнитный датчик Холла (рисунок 1), входящий в состав ARDUINO SENSOR KIT, предназначен для определения присутствие поля постоянного магнита или магнитного поля катушки проволоки, подключенной к постоянному току (фиксирует наличие постоянного магнитного поля). Воспринимающим элементом данного модуля является датчик Холла. Датчик срабатывает при поднесении постоянного магнита и реагирует только на один полюс магнита. Определить полюс магнита, на который реагирует датчик, следует экспериментально (для данного датчика, как правило, это северный полюс магнита). При наличии рядом постоянного магнита электроны в пластине датчика, с протекающим через неё током, будут отклоняться в направлении, перпендикулярном направлению тока (в какую именно сторону будут отклоняться электроны, зависит от полярности магнитного поля). В результате на выходе датчика появляется сигнал. Различная плотность электронов на сторонах пластины создаёт разность потенциалов, которую можно усилить и измерить.

Рисунок 1 — Аналоговый магнитный датчик Холла Arduino.

Аналоговый магнитный датчик Холла состоит из платы, на которой смонтированы 3 порта подключения к плате Arduino и датчик Холла. Данный модуль может отправлять аналоговый сигнал. Аналоговый выход преобразует индукцию магнитного поля в напряжение, знак и величина которого будут зависеть от полярности и силы поля. Технические характеристики аналогового магнитного датчика Холла представлены в таблице.

Таблица – Технические характеристики аналогового магнитного датчика Холла.

Параметр	Значение
Номинальное рабочее напряжение	5 В
Рабочая температура	от -40 °C до +100 °C
Габаритные размеры	32 мм x 15 мм x 12 мм

Подключение аналогового магнитного датчика Холла

Распиновка аналогового магнитного датчика Холла представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Распиновка аналогового магнитного датчика Холла Arduino.

Для его подключения потребуются:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• провода типа «папа-мама»;
• аналоговый магнитный датчика Холла;
• USB кабель для подключения платы Arduino к персональному компьютеру с установленной средой Arduino IDE.

Схема подключения аналогового магнитного датчика Холла к плате Arduino представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Подключение аналогового магнитного датчика Холла к Arduino UNO.

Схемы подключения аналогового магнитного датчика Холла к микроконтроллерам Arduino Uno, Arduino Nano или Arduino Mega принципиально ничем не отличаются.
Подключается аналоговый магнитный датчик Холла к Arduino Uno следующим образом:

• GND — GND;
• VCC — 5V;
• In — любой аналоговый порт (на схеме – А0).

После сборки электрической схемы, необходимо загрузить управляющую программу (скетч) в микроконтроллер. Затем можно открыть монитор порта и понаблюдать за получаемыми аналоговым магнитным датчиком Холла значениями.

Применение

Аналоговый магнитный датчика Холла используется в автоматике, электромеханике для определения параметров движения деталей механизмов (например, применяется для определения скорости вращения различных деталей механизмов). Кроме того, его можно использовать вместо модуля с герконом, так как благодаря отсутствию подвижных элементов данный датчик обладает большей долговечностью. Аналоговый магнитный датчика Холла так же может использоваться в приборах бытового, развлекательного назначения и учебного (например, при применении как наглядного пособия для ознакомления с эффектом Холла).

Как использовать датчик Холла с Arduino?

В этом проекте мы узнаем о датчике Холла, о том, как работает интегральная схема на эффекте Холла, о блок-схеме типичной микросхемы на эффекте Холла и о том, как связать датчик Холла с Arduino. Кроме того, я покажу вам, как управлять реле с помощью датчика Холла и Arduino.

Краткое описание

Введение

Если вы помните учебник Arduino WaterFlow Sensor Tutorial , который мы реализовали ранее, основным компонентом датчика расхода воды является интегральная схема на эффекте Холла.

Датчик Холла работает по принципу эффекта Холла. Проще говоря, датчик Холла или ИС обнаруживает движение, положение или изменение напряженности магнитного поля постоянного магнита, электромагнита или любого ферромагнитного материала.

ИС на эффекте Холла представляют собой бесконтактные переключатели с магнитным управлением. Они используются в самых разных приложениях, таких как автомобили, компьютеры, системы управления, системы безопасности и т. д.

Итак, в этом проекте я расскажу об микросхеме на эффекте Холла A11004, о том, как работает этот датчик на эффекте Холла, и, наконец, о том, как его подключить. датчик Холла с Arduino.

Краткая информация о датчике Холла

Как упоминалось ранее, датчик Холла представляет собой магнитный переключатель с бесконтактным триггером. ИС на эффекте Холла, на которой я сосредоточусь в этом проекте, — это A1104 от Allegro Micro Systems. Он доступен в 3-контактных корпусах SIP, а также в корпусах SOT23.

На изображении выше показана микросхема на эффекте Холла A1104, используемая в этом проекте. Он основан на технологии BiCMOS, которая сочетает в себе преимущества технологий Bipolar и CMOS.

Блок-схема датчика Холла

Основными компонентами интегральной схемы на эффекте Холла A1104 являются: регулятор напряжения, устройство Холла, усилитель слабого сигнала, триггер Шмитта и выходной NMOS-транзистор. На следующем изображении показана блок-схема этой микросхемы на эффекте Холла.

Выводы датчика Холла A1104

Прежде чем перейти к работе микросхемы Холла, позвольте мне дать обзор выводов микросхемы Холла A1104. Микросхема на эффекте Холла A1104 имеет три контакта: VCC, GND и OUT.

• VCC (1): Электропитание микросхемы. от 3,8В до 24В.
• GND (2): Земля.
• OUT (3): Выход микросхемы.

На следующем рисунке показаны выводы микросхемы на эффекте Холла A1104.

Работа датчика Холла

Элемент Холла или устройство Холла (иногда называемое активной зоной) представляет собой небольшой лист полупроводника. Это представлено в виде следующего изображения.

Когда на VCC подается постоянное напряжение, через лист полупроводника протекает небольшой, но постоянный ток. При отсутствии магнитного поля напряжение V _HALL , измеренное по ширине элемента Холла (полупроводникового листа), будет примерно равно 0 В.

Если элемент Холла подвергается воздействию магнитного поля таким образом, что магнитный поток магнитного поля перпендикулярен току, протекающему через лист, выходное напряжение В _HALL прямо пропорциональна силе магнитного поля.

Типы датчиков Холла

В зависимости от ориентации и характеристик активной области (элемента Холла) датчики Холла можно разделить на три типа.

• Планарное устройство Холла
• Устройство вертикального зала
• Устройство Холла 3D

В планарных устройствах Холла силовые линии магнитного поля должны проходить перпендикулярно через активную область для оптимальной работы переключателя. Здесь активная область параллельна фирменной лицевой стороне ИС, то есть лицевой стороне, отмеченной номером детали производителя.

Что касается устройства вертикального зала, его чувствительные области могут быть на верхнем, правом или левом боковых краях. Наконец, 3D-устройство Холла может обнаруживать магнитное поле при приближении к магниту с любого направления.

ПРИМЕЧАНИЕ: При работе с датчиком Холла важно помнить, что как напряженность магнитного поля, так и полярность (север или юг) одинаково важны. Датчик Холла будет переключаться только в том случае, если на него воздействует достаточная плотность магнитного потока, а также правильная полярность.

Датчик Холла может быть чувствителен либо к северному, либо к южному полюсу, но не к обоим сразу.

Взаимодействие датчика Холла с Arduino

Теперь, когда мы немного узнали о датчике Холла, позвольте мне рассказать вам о шагах взаимодействия датчика Холла с Arduino.

Как обычно, я реализую две схемы: одна представляет собой базовое руководство по подключению датчика Холла к Arduino, а вторая представляет собой прикладную схему, в которой я буду управлять реле с помощью датчика Холла и Arduino.

Необходимые компоненты

Компоненты, необходимые для обеих этих цепей, указаны ниже.

• Arduino UNO [Купить здесь]
• A1104 ИС на эффекте Холла
• Резистор 10 кОм
• Светодиод
• Резистор 1 кОм
• Релейный модуль 5 В 
• Мини-макет
• Соединительные провода

Руководство по подключению датчика Холла к Arduino

На следующем рисунке показаны необходимые соединения между Arduino UNO и микросхемой на эффекте Холла A1104.

Код

Рабочий

Если вы обратите внимание на принципиальную схему, соединения довольно просты. Контакты VCC и GND микросхемы на эффекте Холла, т. е. контакты 1 и 2 на фирменной лицевой стороне, подключены к +5 В и GND Arduino.

На выводе OUT микросхемы на эффекте Холла установлен ВЫСОКИЙ уровень с помощью резистора 10 кОм.

Всякий раз, когда магнитное поле помещается рядом с ИС на эффекте Холла, выходной сигнал ИС на эффекте Холла становится НИЗКИМ. Это изменение обнаруживается Arduino и, соответственно, активирует светодиод.

Управление реле с помощью Arduino и датчика Холла

Принципиальная схема управления модулем реле 5 В с датчиком Холла и Arduino показана ниже.

Код

Работа

Работа этой схемы очень проста. Всякий раз, когда датчик Холла подвергается воздействию магнитного поля, он переключает реле (согласно коду).

Применение датчика Холла

Датчик Холла используется в самых разных областях, таких как

• Автомобильные системы зажигания
• Тахометры
• Датчики тока
• Контроллеры бесщеточных двигателей постоянного тока
• Системы контроля скорости
• Принтеры
• Клавиатуры
• Переключатели (ключ и кнопка)
• Системы безопасности
• Датчики положения

Модуль датчика Холла коммутатора SunFounder для Arduino и Raspberry Pi

Сохранить 0

SunFounderSKU: TS0215D

наполнитель

---

Поделитесь этим продуктом

Модуль датчика Холла переключателя состоит из датчика Холла переключателя, резистора и конденсатора в интегральной схеме.
На основе эффекта Холла датчик Холла изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле. Датчики Холла можно разделить на линейные (аналоговые) датчики Холла и переключающие датчики Холла. Переключатель Датчик Холла состоит из регулятора напряжения, элемента Холла, дифференциального усилителя, триггера Шмитта и выходной клеммы и выводит цифровые значения.
Модуль может применяться для измерения скорости вращения, скорости вращения, скорости ветра, скорости потока, бесконтактного выключателя, устройства уведомления о дверном замке, сигнализации, схемы автоматического управления и т. д.

Более подробную информацию можно найти в http:/ /wiki.sunfounder.cc/index.php?title=Hall_Sensor_module

 

Характеристики

• Сигналы выводятся до тех пор, пока существует проводник, пересекающий магнитное поле.
• Высокая точность и хорошая линейность, регулируемая чувствительность (точная регулировка). Без контакта, истирания, тряски или привязки.
• Рабочее напряжение: 5 В; Размер печатной платы: 2,0 x 2,0 см.
• С индикатором питания и выходным сигналом.
• Выходные цифровые сигналы с 3-контактным антиреверсивным кабелем в комплекте.

 

Список комплектов

• Переключатель Модуль датчика Холла x 1
• 3-контактный антиреверсивный кабель x 1 

 

1. Время обработки заказов

Все заказы обрабатываются в течение 24 часов  после их размещения. Обычно мы можем отправить заказ на следующий день. Заказы выходного дня отправляются в следующий понедельник. Вы получите электронное письмо с подтверждением доставки от нашей системы, когда информация о доставке будет загружена.

2. Бесплатная доставка ВСЕХ заказов

Как правило, мы отправляем заказы с бесплатной доставкой без требования минимальной суммы заказа. Вы можете проверить, доступен ли способ бесплатной доставки в вашу страну, в зоне доставки ниже.
Если вы не нашли свою страну в зоне доставки, напишите по телефону  [email protected] , наши сотрудники отдела продаж свяжутся с вами как можно скорее.
Для дистрибьюторов, пожалуйста, свяжитесь с нами по дистрибьютор@sunfounder.com для получения более подробной информации о доставке.

ПРИМЕЧАНИЕ: Все заказы будут отправлены с нашего склада в Китае.

3. Зона доставки

Азия

САР Гонконг, Япония, САР Макао, Малайзия, Филиппины, Россия, Сингапур, Южная Корея, Таиланд, Вьетнам и т. д.

Европа

Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Венгрия, Италия, Литва, Люксембург, Монако, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словакия, Словения, Испания, Швеция, Швейцария, Турция, Украина, Великобритания и др.

Океания

Австралия, Новая Зеландия

Северная Америка

Канада, Мексика, США

4. Как я могу отследить свой заказ?

ЕСТЬ АККАУНТ SUNFOUNDER?

Полегче! Войдите в свою учетную запись через интернет-магазин, проверьте статус выполнения вашего недавнего заказа. Если заказ был выполнен, нажмите на информацию о заказе, и вы можете найти информацию об отслеживании здесь.

У МЕНЯ ПОКА НЕТ УЧЕТНОЙ ЗАПИСИ

Как только ваш заказ будет упакован и отправлен, вы получите электронное письмо с подтверждением отправки. После этого вы сможете отслеживать свой заказ по ссылке для отслеживания в электронном письме. Если вы еще не получили электронное письмо, свяжитесь с нами по телефону service @sunfounder.com , наши сотрудники отдела продаж свяжутся с вами как можно скорее.

5. Способ доставки и сроки доставки

DHL (заказы на сумму более 400 долларов США)

Срок доставки: 3-7 рабочих дней
Вы можете отслеживать на http://www.dhl.com/ или https://www.17track .net/ru

UPS (заказы на сумму более 400 долларов США)

Срок доставки: 3-7 рабочих дней
Вы можете отслеживать на https://www.ups.com/track или https://www.17track.net/en

USPS

Срок доставки: 7-12 рабочих дней
Вы можете отслеживать на https://www. usps.com/ или https://www.17track.net/en

ЗАРЕГИСТРИРОВАННАЯ АВИА-ПОЧТА

Срок доставки: 12-15 рабочих дней
Вы можете отслеживать на https://www.17track.net/en

Super Economy Global

Срок доставки: 30-60 рабочих дней
Отслеживание недоступно

* Время доставки — это примерные сроки доставки, предоставленные нашими партнерами по доставке, и они применяются с точки отправки, а не с точки продажи. Как только ваша посылка покидает наш склад, мы не можем контролировать любые задержки после этого момента.

6. Таможенные и импортные сборы

Например, товары, которые вы покупаете на нашем сайте, нельзя просто свободно доставлять из страны в страну. Когда товары ввозятся в другую страну или на таможенную территорию, взимается сбор, называемый таможенной пошлиной. Это взимается местным таможенным органом, куда ввозятся товары.

Если таможенная пошлина подлежит уплате на вашей территории, вы несете ответственность за ее уплату властям, поэтому SunFounder не участвует в этом процессе.