Подключение датчика холла. Датчик Холла: принцип работы, подключение к Arduino и применение

Как работает датчик Холла. Какие существуют типы датчиков Холла. Как подключить датчик Холла к Arduino. Где применяются датчики Холла в современной технике.

Что такое датчик Холла и как он работает

Датчик Холла — это устройство, работающее на основе эффекта Холла. Этот эффект заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (называемой ЭДС Холла) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Датчик Холла преобразует магнитное поле в электрический сигнал.

Основные компоненты датчика Холла:

• Элемент Холла (полупроводниковая пластина)
• Источник постоянного тока
• Усилитель сигнала
• Триггер Шмитта
• Выходной транзистор

При поднесении магнита к датчику Холла, в элементе Холла возникает ЭДС, которая усиливается и преобразуется в выходной сигнал.

Типы датчиков Холла

Существует несколько основных типов датчиков Холла:

1. Аналоговые датчики Холла

Выдают аналоговый сигнал, пропорциональный силе магнитного поля. Используются для измерения расстояния до магнита.

2. Цифровые (пороговые) датчики Холла

Срабатывают при превышении определенного порога магнитного поля, выдавая логический сигнал.

3. Линейные датчики Холла

Измеряют линейное перемещение магнита вдоль оси чувствительности.

4. Угловые датчики Холла

Определяют угол поворота магнита относительно датчика.

Подключение датчика Холла к Arduino

Для подключения датчика Холла к Arduino понадобится:

• Плата Arduino (Uno, Nano, Mega и т.д.)
• Датчик Холла (например, A3144)
• Резистор 10 кОм
• Провода для соединения

Схема подключения:

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

Пример кода для Arduino:

«`cpp const int hallPin = 2; // Пин, к которому подключен датчик Холла void setup() { pinMode(hallPin, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { int hallState = digitalRead(hallPin); if (hallState == LOW) { Serial.println(«Магнит обнаружен!»); } else { Serial.println(«Магнит не обнаружен»); } delay(100); // Небольшая задержка для стабильности чтения } «`

Этот код считывает состояние датчика Холла и выводит сообщение в Serial Monitor при обнаружении магнита.

Применение датчиков Холла

Датчики Холла широко применяются в различных областях техники:

Автомобильная промышленность

В автомобилях датчики Холла используются для:

• Измерения скорости вращения колес (ABS)
• Определения положения коленчатого и распределительного валов
• Контроля положения педали акселератора
• Измерения уровня топлива

Промышленная автоматизация

В промышленности датчики Холла применяются для:

• Контроля скорости вращения двигателей
• Определения положения механизмов
• Измерения линейных перемещений
• Бесконтактного измерения тока

Бытовая техника

В бытовых приборах датчики Холла используются в:

• Стиральных машинах (контроль скорости барабана)
• Холодильниках (управление компрессором)
• Кондиционерах (контроль вентиляторов)
• Электронных замках

Преимущества и недостатки датчиков Холла

Датчики Холла имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами датчиков:

Преимущества:

• Бесконтактное измерение
• Высокая надежность и долговечность
• Нечувствительность к загрязнениям
• Работа в широком диапазоне температур
• Малые размеры
• Низкая стоимость

Недостатки:

• Чувствительность к внешним магнитным полям
• Необходимость источника питания
• Зависимость от температуры (требуется компенсация)

Как выбрать подходящий датчик Холла

При выборе датчика Холла следует учитывать следующие параметры:

1. Тип выходного сигнала (аналоговый или цифровой)
2. Чувствительность к магнитному полю
3. Напряжение питания
4. Диапазон рабочих температур
5. Быстродействие
6. Размеры и тип корпуса

Для конкретного применения важно выбрать датчик с оптимальными характеристиками, обеспечивающими требуемую точность и надежность измерений.

Интересные факты о датчиках Холла

Несколько интересных фактов о датчиках Холла:

• Эффект Холла был открыт американским физиком Эдвином Холлом в 1879 году
• Первые практические применения датчиков Холла появились в 1950-х годах
• Современный автомобиль может содержать более 10 датчиков Холла
• Датчики Холла используются в космических аппаратах для ориентации по магнитному полю Земли
• В некоторых странах датчики Холла применяются в системах электронного голосования

Перспективы развития технологии датчиков Холла

Технология датчиков Холла продолжает развиваться. Основные направления развития:

• Повышение чувствительности и точности измерений
• Уменьшение размеров датчиков
• Снижение энергопотребления
• Интеграция с другими типами сенсоров
• Применение новых материалов (например, графена)

Ожидается, что в будущем датчики Холла найдут еще более широкое применение в различных областях техники, включая интернет вещей, робототехнику и медицинское оборудование.

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).

Магнитный датчик Холла комбинированный (линейный) – KY-024

KY-024 — Воспринимающий элемент модуля – микросхема датчик Холла SS49E. Она соединена со входом компаратора на микросхеме LM393YD. С помощью подстроечного резистора выполняется установка порога срабатывания компаратора. При этом устанавливается чувствительность датчика магнитного поля. При воздействии поля напряженностью более чем установлена при настройке на выходе D0 меняется уровень напряжения. На аналоговый выход поступает усиленный сигнал воспринимающего элемента. Светодиод L1 показывает включение питания. L2 светится постоянно и гаснет при срабатывании датчика на магнитное поле установленной напряженности. При настройке порога чувствительности помогает светодиод L2, можно обойтись без вольтметра для напряжения выхода. Он легко подключается к платам «Arduino», или другим микроконтроллерам.

Устройство фиксирует наличие постоянного магнитного поля. Модуль датчика холла KY-024 в основном используется в автоматике, электромеханике для определения параметров движения деталей механизмов. KY-024 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-024 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, не нужны 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. Не нужен 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

Плата модуля KY-024 имеет отверстие для крепления.

Существуют также аналоговый и цифровой датчики Холла.

Характеристики KY-024:

— напряжение питания, В: 5

— Размеры, мм: 32 X 15 X 12

Подключение KY-024:

“A0” – выходное напряжение в реальном времени (аналоговый выход)

“G” – GND (общий)

“+” – плюс питания

“D0” – цифровой выход , пороговое напряжение регулируется потенциометром

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

Пример кода (скетч) для Arduino и KY-024

Оставьте отзыв об этом товаре первым!

Теги:

KY-024

Сравнение 0

+7 (495) 1434323

Корзина 0ПустоОформить заказ

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.

[adsense1]   

Outline

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 областях, таких как автомобили, компьютеры, системы управления, системы безопасности и т. д.

[adsense2]   

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 подключить датчик на эффекте Холла к Arduino.

Краткая информация о датчике Холла

Как упоминалось ранее, датчик Холла представляет собой магнитный переключатель с бесконтактным срабатыванием. 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.

Контакты датчика Холла A1104

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

• VCC (1): Источник питания ИС. 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 областью) 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 приблизительно равно 0 В.

Если элемент Холла подвергается воздействию магнитного поля таким образом, что магнитный поток магнитного поля перпендикулярен току, протекающему через лист, выходное напряжение V _HALL прямо пропорционально 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
• 3D-устройство Холла

В плоских 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, то его чувствительные области могут располагаться 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 — базовое руководство по подключению датчика Холла к Arduino, а вторая — прикладная схема, 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 релейным модулем 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 широком диапазоне приложений, 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

Датчики Холла: как они работают? — Технические советы по ремонту бытовой техники — Appliantology.org

Часто задаваемые вопросы | Видео по ремонту | Академия | Информационный бюллетень | Контакт

Оставайтесь на связи с нами. ..

Блог Сын самурая в Общий

---

Запись опубликована Сын самурая в технический разговор · 12 августа 2021 г.

2 560 просмотров

Знали вы о них или нет, датчики Холла повсюду . Каждый раз, когда вы видите двигатель на устройстве с какой-либо обратной связью по оборотам или сигналом скорости, на этом двигателе есть датчик Холла. Как и в случае любой повсеместно распространенной технологии бытовой техники, нам, техническим специалистам, важно знать, как они работают. Более глубокое понимание технологии означает более глубокое понимание того, как устранять неполадки.

Итак: что такое датчик Холла и как он работает? это полупроводниковые устройства , так что, как и в случае с большей частью электроники, не нужно слишком углубляться в дебри. Нам просто нужно функциональное понимание их, поскольку это влияет на устранение неполадок. В связи с этим, вот небольшая гифка, показывающая вам датчик Холла в действии:

Эти красные диски — это постоянные магниты — что-то похожее на те, которые можно использовать, чтобы прикрепить что-нибудь к холодильнику. Синяя рамка — это датчик Холла. Обратите внимание, как каждый раз, когда вращающийся белый диск (предположим, что это ротор двигателя) проводит магнит мимо датчика Холла, датчик загорается. Это все, что делают датчики Холла. Они обнаруживают близость магнита. Это так просто.

Как они это делают? Используя электромагнитный принцип, известный как эффект Холла , поэтому они правильно называются датчиками на эффекте Холла . Эффект Холла гласит, что если через проводник протекает ток, а затем вы прикладываете к этому проводнику магнитное поле, это вызывает разность напряжений на этом проводнике, перпендикулярную протеканию тока. Эту индуцированную разность напряжений часто называют напряжением Холла .

Вот изображение, демонстрирующее эффект Холла в действии в датчике Холла.

Опять же, не важно, что вы полностью осознаете все, что происходит внутри одного из этих датчиков. Важно понимать, какие входы нужны датчику Холла и что он выдает .

Ниже показано, как физически выглядит датчик Холла. Обратите внимание, что у него три терминала, и на этом рисунке каждый терминал помечен тем, что несет этот терминал.

Очень просто — у вас есть источник питания 5 В постоянного тока , заземление постоянного тока , а затем сигнал , который представляет собой индуцированное постоянное напряжение — напряжение Холла — от магнита, о котором мы говорили. о перед. 5 В постоянного тока и заземление постоянного тока предназначены для создания постоянного тока через датчик, на котором индуцируется напряжение Холла.

Все три провода будут подключаться обратно к плате управления. Эта плата подает напряжение постоянного тока и заземление и получает сигнал датчика в качестве входа. Логика на доске тогда интерпретирует этот сигнал, чтобы вычислить, работает ли двигатель и как быстро он вращается.

Итак, теперь, когда вы знаете, как они работают, как проверить датчик Холла? Это на самом деле очень просто, и вы уже могли догадаться. Все, что вам нужно сделать, это вручную прокрутить двигатель , к которому прикреплен датчик, пока у вас есть вольтметр, измеряющий сигнальную линию относительно земли постоянного тока. Если вы видите, что во время вращения двигателя появляются колебания напряжения, вы знаете, что датчик выполняет свою работу.

И это все, что нужно! Очень простые, но очень полезные и универсальные устройства. Мы видим их повсюду, и теперь вы знаете, что происходит внутри этого маленького черного полупроводника.

Хотите по-настоящему понять технологии, присутствующие во всех устройствах, и узнать, как применить эти знания для устранения неполадок вашего устройства для получения максимальной прибыли? Нажмите здесь, чтобы ознакомиться с нашим онлайн-курсом обучения ремонту основной бытовой техники в Master Samurai Tech Academy.