Jak používat senzor s Hallovým jevem s Arduinem?

V tomto projektu se dozvíme, co je to senzor s Hallovým jevem, jak funguje integrovaný obvod s Hallovým jevem, blokové schéma typického integrovaného obvodu s Hallovým jevem a jak propojit senzor s Hallovým jevem s Arduinem. Kromě toho vám ukážu, jak ovládat relé pomocí snímače s Hallovým jevem a Arduina.

Úvod

Pokud si vzpomínáte na výukový program Arduino Senzor průtoku vody, který jsme realizovali dříve, hlavní součástí senzoru průtoku vody je integrovaný obvod s Hallovým jevem.

Senzor s Hallovým jevem pracuje na principu, no, Hallova jevu. Zjednodušeně řečeno, snímač nebo IC s Hallovým efektem detekuje pohyb, polohu nebo změnu intenzity magnetického pole buď permanentního magnetu, elektromagnetu, nebo jakéhokoli feromagnetického materiálu.

Snímače s Hallovým efektem jsou bezkontaktní magneticky aktivované spínače. Používají se v široké škále aplikací, jako jsou automobily, počítače, řídicí systémy, bezpečnostní systémy atd.

V tomto projektu tedy budu hovořit o Hallově IC A11004, o tom, jak tento Hallův snímač funguje, a nakonec o tom, jak propojit Hallův snímač s Arduinem.

Stručná poznámka o Hallově snímači

Jak již bylo zmíněno, Hallův snímač je magneticky aktivovaný spínač s bezkontaktní spouští. Integrovaný obvod s Hallovým jevem, na který se v tomto projektu zaměřím, je A1104 od společnosti Allegro Micro Systems. Je k dispozici v třípólových pouzdrech SIP i SOT23.

Na obrázku výše je zobrazen integrovaný obvod s Hallovým efektem A1104 použitý v tomto projektu. Je založen na technologii BiCMOS, která kombinuje výhody bipolární i CMOS technologie.

Blokové schéma snímače s Hallovým jevem

Hlavními součástmi integrovaného obvodu s Hallovým jevem A1104 jsou: Hallovo zařízení, zesilovač malých signálů, Schmittova spoušť a výstupní tranzistor NMOS. Následující obrázek ukazuje blokové schéma tohoto integrovaného obvodu s Hallovým efektem.

Vývody snímače s Hallovým efektem A1104

Než se podíváme na fungování integrovaného obvodu s Hallovým efektem, uvedu přehled vývodů integrovaného obvodu s Hallovým efektem A1104. Na integrovaném obvodu A1104 s Hallovým jevem jsou tři piny: VCC, GND a OUT.

• VCC (1): Napájení integrovaného obvodu. 3,8 V až 24 V.
• GND (2):
• OUT (3): Výstup IC.

Následující obrázek ukazuje vývody IC s Hallovým jevem A1104.

Fungování snímače s Hallovým jevem

Hallův prvek nebo Hallovo zařízení (někdy nazývané jako aktivní oblast) je malý polovodičový plátek. Ten je znázorněn jako na následujícím obrázku.

Pokud je na VCC přivedeno konstantní napětí, protéká polovodičovým plátkem určitý malý, ale konstantní proud. Když neexistuje žádné magnetické pole, bude napětí VHALL, které se měří přes šířku Hallova prvku (polovodičového plechu), přibližně rovno 0 V.

Působí-li na Hallův prvek magnetické pole tak, že magnetický tok magnetického pole je kolmý na proud protékající plechem, je výstupní napětí VHALL přímo úměrné intenzitě magnetického pole.

Typy Hallových zařízení

Na základě orientace a vlastností aktivní oblasti (Hallova prvku) lze snímače s Hallovým jevem rozdělit do tří typů.

• Planární Hallovo zařízení
• Vertikální Hallovo zařízení
• 3D Hallovo zařízení

U planárních Hallových zařízení musí linie toku magnetického pole procházet kolmo přes aktivní oblast, aby spínač optimálně fungoval. Zde je aktivní oblast rovnoběžná se značkovou plochou integrovaného obvodu, tj. s plochou označenou číslem dílu výrobce.

Přistupujeme-li k vertikálnímu Hallovu zařízení, jeho citlivé oblasti mohou být na horní hraně, pravé boční hraně nebo levé boční hraně. A konečně 3D Hallovo zařízení může detekovat magnetické pole, když se k magnetu přiblížíte z libovolného směru.

POZNÁMKA: Důležitým bodem, který je třeba si zapamatovat o fungování Hallova snímače, je, že stejně důležitá je jak intenzita magnetického pole, tak polarita (sever nebo jih). Senzor s Hallovým jevem bude spínat pouze v případě, že je vystaven dostatečné hustotě magnetického toku i správné polaritě.

Senzor s Hallovým jevem může být citlivý buď na severní, nebo na jižní pól, ale ne na oba.

Propojení senzoru s Hallovým jevem s Arduinem

Teď, když jsme si řekli něco málo o senzoru s Hallovým jevem, vás seznámím s kroky propojení senzoru s Hallovým jevem s Arduinem.

Jako obvykle budu realizovat dva obvody: jeden je základní návod na zapojení snímače s Hallovým jevem s Arduinem a druhý je aplikační obvod, kde budu pomocí snímače s Hallovým jevem a Arduina ovládat relé.

Potřebné součástky

Součástky potřebné pro oba tyto obvody jsou uvedeny níže.

• Arduino UNO
• A1104 Hallův jev IC
• 10KΩ rezistor
• LED
• 1KΩ rezistor
• 5V reléový modul
• Mini Breadboard
• Připojovací vodiče

Háček-.Up Guide of Hall Effect Sensor with Arduino

Následující obrázek ukazuje nezbytná propojení mezi Arduino UNO a integrovaným obvodem A1104 s Hallovým jevem.

Kód

Pracovní

Pokud si všimnete schématu zapojení, zapojení jsou poměrně jednoduchá. Vývody VCC a GND integrovaného obvodu s Hallovým jevem, tj. vývody 1 a 2 z čelní strany značky, jsou připojeny k +5 V a GND Arduina.

Vývod OUT integrovaného obvodu s Hallovým jevem je pomocí rezistoru 10 KΩ vytažen HIGH.

Kdykoli se magnetické pole přiblíží k integrovanému obvodu s Hallovým jevem, výstup integrovaného obvodu s Hallovým jevem se stane LOW. Tuto změnu detekuje Arduino a podle toho aktivuje LED diodu.

Ovládání relé pomocí Arduina a senzoru Hallova jevu

Níže je uvedeno schéma zapojení pro ovládání 5V reléového modulu pomocí senzoru Hallova jevu a Arduina.

Kód

Pracovní

Fungování tohoto obvodu je velmi jednoduché. Kdykoli na senzor s Hallovým jevem působí magnetické pole, sepne relé (podle kódu).

Použití snímače s Hallovým jevem

Snímač s Hallovým jevem se používá v celé řadě aplikací, jako jsou

• Automobilové zapalovací systémy
• Tachometry
• Snímače proudu

.

• Brushless DC Motor Controllers
• Systémy řízení rychlosti
• Tiskárny
• Klávesnice
• Spínače (klávesové a tlačítkové)
• Zabezpečovací systémy
• Detektory polohy