În acest proiect, vom învăța despre senzorul cu efect Hall, cum funcționează un circuit integrat cu efect Hall, diagrama bloc a unui circuit integrat tipic cu efect Hall și cum să interfațăm un senzor cu efect Hall cu Arduino. În plus, vă voi arăta cum să controlați un releu folosind un senzor cu efect Hall și Arduino.
Sinteză
- Introducere
- Scurtă notă despre senzorul cu efect Hall
- Diagrama bloc a senzorului cu efect Hall
- Pini ai senzorului cu efect Hall A1104
- Funcționarea senzorului cu efect Hall
- Tipuri de dispozitive Hall
- Interfațarea senzorului cu efect Hall cu Arduino
- Componente necesare
- Cârlige-up Guide of Hall Effect Sensor with Arduino
- Cod
- Funcționare
- Controlați un releu cu Arduino și senzorul cu efect Hall
- Cod
- Funcționare
- Aplicații ale senzorului cu efect Hall
Introducere
Dacă vă amintiți tutorialul Arduino WaterFlow Sensor Tutorial pe care l-am implementat mai devreme, componenta principală a senzorului de debit de apă este circuitul integrat cu efect Hall.
Un senzor cu efect Hall funcționează pe principiul, ei bine, efectului Hall. Pur și simplu vorbind, un senzor sau un circuit integrat cu efect Hall detectează mișcarea, poziția sau modificarea intensității câmpului magnetic fie al unui magnet permanent, fie al unui electromagnet sau al oricărui material feromagnetic.
Circuitele integrate cu efect Hall sunt întrerupătoare activate magnetic fără contact. Acestea sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații, cum ar fi automobilele, computerele, sistemele de control, sistemele de securitate etc.
Acum, în acest proiect, voi discuta despre un circuit integrat cu efect Hall A11004, cum funcționează acest senzor cu efect Hall și, în cele din urmă, cum să interfațăm un senzor cu efect Hall cu Arduino.
Scurtă notă despre senzorul cu efect Hall
După cum am menționat mai devreme, un senzor cu efect Hall este un comutator activat magnetic cu declanșare fără contact. IC cu efect Hall pe care mă voi concentra în acest proiect este A1104 de la Allegro Micro Systems. Acesta este disponibil în pachete SIP cu 3 pini, precum și în pachete SOT23.
Imaginea de mai sus prezintă circuitul integrat cu efect Hall A1104 utilizat în acest proiect. Acesta se bazează pe tehnologia BiCMOS, care combină avantajele tehnologiilor bipolare și CMOS.
Diagrama bloc a senzorului cu efect Hall
Cele mai importante componente ale circuitului integrat cu efect Hall A1104 sunt: Regulator de tensiune, dispozitiv Hall, amplificator de semnal mic, declanșator Schmitt și un tranzistor NMOS de ieșire. Următoarea imagine prezintă diagrama bloc a acestui circuit integrat cu efect Hall.
Pini ai senzorului cu efect Hall A1104
Înainte de a vedea funcționarea unui circuit integrat cu efect Hall, permiteți-mi să vă ofer o prezentare generală a pinilor circuitului integrat cu efect Hall A1104. Există trei pini pe circuitul integrat cu efect Hall A1104: VCC, GND și OUT.
- VCC (1): Alimentare electrică a circuitului integrat. 3,8V până la 24V.
- GND (2): Masa.
- OUT (3): Ieșirea circuitului integrat.
Următoarea imagine prezintă pinii circuitului integrat cu efect Hall A1104.
Funcționarea senzorului cu efect Hall
Elementul Hall sau dispozitivul Hall (uneori numit zonă activă) este o mică placă semiconductoare. Aceasta este reprezentată ca în imaginea următoare.
Când o tensiune constantă este dată la VCC, un anumit curent mic, dar constant, circulă prin foaia semiconductoare. Atunci când nu există un câmp magnetic, tensiunea VHALL, care este măsurată pe lățimea elementului Hall (foaia semiconductoare) va fi aproximativ egală cu 0V.
Dacă elementul Hall este supus unui câmp magnetic astfel încât, fluxul magnetic al câmpului magnetic este perpendicular pe curentul care circulă prin foaie, tensiunea de ieșire VHALL este direct proporțională cu intensitatea câmpului magnetic.
Tipuri de dispozitive Hall
Pe baza orientării și a caracteristicilor zonei active (elementul Hall), senzorii cu efect Hall pot fi clasificați în trei tipuri.
- Dispozitiv Hall planar
- Dispozitiv Hall vertical
- Dispozitiv Hall 3D
În dispozitivele Hall planare, liniile de flux ale câmpului magnetic trebuie să treacă perpendicular prin zona activă pentru a opera în mod optim comutatorul. Aici, zona activă este paralelă cu fața marcată a circuitului integrat, adică fața marcată cu numărul de piesă al producătorului.
Venind la dispozitivul Hall vertical, zonele sale sensibile pot fi pe marginea superioară, pe marginea laterală dreaptă sau pe marginea laterală stângă. În cele din urmă, un Dispozitiv Hall 3D poate detecta câmpul magnetic atunci când magnetul este apropiat din orice direcție.
NOTA: Un punct important de reținut cu privire la funcționarea senzorului cu efect Hall este că atât intensitatea câmpului magnetic, cât și polaritatea (Nord sau Sud) sunt la fel de importante. Senzorul cu efect Hall va comuta numai dacă este supus unei densități suficiente a fluxului magnetic, precum și polarității corecte.
Un senzor cu efect Hall poate fi sensibil fie la Polul Nord, fie la Polul Sud, dar nu la ambele.
Interfațarea senzorului cu efect Hall cu Arduino
Acum că am văzut câte ceva despre senzorul cu efect Hall, permiteți-mi să vă prezint pașii de interfațare a unui senzor cu efect Hall cu Arduino.
Ca de obicei, voi implementa două circuite: unul este ghidul de bază de conectare a senzorului cu efect Hall cu Arduino și al doilea este un circuit de aplicație în care voi controla un releu cu ajutorul senzorului cu efect Hall și Arduino.
Componente necesare
Componentele necesare pentru ambele circuite sunt menționate mai jos.
- Arduino UNO
- A1104 Hall Effect IC
- 10KΩ Resistor
- LED
- 1KΩ Rezistor
- 5V Modul releu
- Mini Breadboard
- Fire de conectare
Cârlige-up Guide of Hall Effect Sensor with Arduino
În imaginea următoare sunt prezentate conexiunile necesare între Arduino UNO și A1104 Hall Effect IC.
Cod
Funcționare
Dacă observați diagrama circuitului, conexiunile sunt destul de simple. Pinii VCC și GND ai circuitului integrat cu efect Hall, adică pinii 1 și 2 de pe fața de marcaj, sunt conectați la +5V și GND de la Arduino.
Principiul OUT al circuitului integrat cu efect Hall este tras la nivel HIGH cu ajutorul unui rezistor de 10KΩ.
De fiecare dată când câmpul magnetic este plasat în apropierea circuitului integrat cu efect Hall, ieșirea circuitului integrat cu efect Hall devine LOW. Această schimbare este detectată de Arduino și, în consecință, activează LED-ul.
Controlați un releu cu Arduino și senzorul cu efect Hall
Diagrama circuitului pentru controlul unui modul releu de 5V cu senzor cu efect Hall și Arduino este prezentată mai jos.
Cod
Funcționare
Funcționarea acestui circuit este foarte simplă. Ori de câte ori senzorul cu efect Hall este supus unui câmp magnetic, acesta comută releul (conform codului).
Aplicații ale senzorului cu efect Hall
Senzorul cu efect Hall este utilizat într-o gamă largă de aplicații cum ar fi
- Sisteme de aprindere pentru autovehicule
- Tacometre
- Senzori de curent
- Controlere de motoare de curent continuu fără percuție
- Sisteme de control al vitezei
- Imprimante
- Clavițe
- Interuptoare (cu taste și butoane)
- Sisteme de securitate
- Detectoare de poziție
.
.