Comment utiliser un capteur à effet Hall avec Arduino?

Dans ce projet, nous allons apprendre ce qu’est un capteur à effet Hall, comment fonctionne un circuit intégré à effet Hall, le schéma fonctionnel d’un circuit intégré à effet Hall typique et comment interfacer un capteur à effet Hall avec Arduino. De plus, je vous montrerai comment contrôler un relais en utilisant un capteur à effet Hall et Arduino.

Introduction

Si vous vous souvenez du tutoriel Arduino sur le capteur de débit d’eau que nous avons mis en œuvre plus tôt, le composant principal du capteur de débit d’eau est le CI à effet Hall.

Un capteur à effet Hall fonctionne sur le principe de, eh bien, l’effet Hall. En termes simples, un capteur ou un CI à effet Hall détecte le mouvement, la position ou le changement de l’intensité du champ magnétique d’un aimant permanent, d’un électroaimant ou de tout matériau ferromagnétique.

Le CI à effet Hall est un interrupteur sans contact activé magnétiquement. Ils sont utilisés dans une large gamme d’applications comme les automobiles, les ordinateurs, les systèmes de contrôle, les systèmes de sécurité, etc.

Donc, dans ce projet, je vais discuter d’un CI à effet Hall A11004, comment ce capteur à effet Hall fonctionne et enfin comment interfacer un capteur à effet Hall avec Arduino.

Une brève note sur le capteur à effet Hall

Comme mentionné précédemment, un capteur à effet Hall est un interrupteur activé magnétiquement avec un déclencheur sans contact. Le circuit intégré à effet Hall sur lequel je vais me concentrer dans ce projet est le A1104 d’Allegro Micro Systems. Il est disponible dans des boîtiers SIP à 3 broches ainsi que dans des boîtiers SOT23.

L’image ci-dessus montre le CI à effet Hall A1104 utilisé dans ce projet. Il est basé sur la technologie BiCMOS, qui combine les avantages des technologies bipolaire et CMOS.

Diagramme à blocs du capteur à effet Hall

Les principaux composants du CI à effet Hall A1104 sont : Un régulateur de tension, un dispositif à effet Hall, un amplificateur à petit signal, un déclencheur de Schmitt et un transistor NMOS de sortie. L’image suivante montre le schéma-bloc de ce CI à effet Hall.

Broches du capteur à effet Hall A1104

Avant de voir le fonctionnement d’un CI à effet Hall, laissez-moi donner un aperçu des broches du CI à effet Hall A1104. Il y a trois broches sur le CI à effet Hall A1104 : VCC, GND et OUT.

• VCC (1) : Alimentation électrique du CI. 3,8V à 24V.
• GND (2) : Masse.
• OUT (3) : Sortie du CI.

L’image suivante montre les broches du CI à effet Hall A1104.

Fonctionnement du capteur à effet Hall

L’élément Hall ou le dispositif Hall (parfois appelé zone active) est une petite feuille de semi-conducteur. Celle-ci est représentée par l’image suivante.

Lorsqu’une tension constante est donnée à VCC, un certain courant, petit mais constant, circule à travers la feuille semi-conductrice. Lorsqu’il n’y a pas de champ magnétique, la tension VHALL, qui est mesurée sur la largeur de l’élément Hall (feuille semi-conductrice) sera approximativement égale à 0V.

Si l’élément Hall est soumis à un champ magnétique tel que, le flux magnétique du champ magnétique est perpendiculaire au courant circulant dans la feuille, la tension de sortie VHALL est directement proportionnelle à l’intensité du champ magnétique.

Types de dispositifs à effet Hall

Sur la base de l’orientation et des caractéristiques de la zone active (élément Hall), les capteurs à effet Hall peuvent être classés en trois types.

• Dispositif à effet Hall planaire
• Dispositif à effet Hall vertical
• Dispositif à effet Hall 3D

Dans les dispositifs à effet Hall planaire, les lignes de flux du champ magnétique doivent passer perpendiculairement à travers la zone active pour faire fonctionner le commutateur de manière optimale. Ici, la zone active est parallèle à la face marquée du CI c’est-à-dire la face marquée avec le numéro de pièce du fabricant.

En ce qui concerne le dispositif à effet Hall vertical, ses zones sensibles peuvent être sur le bord supérieur, le bord latéral droit ou le bord latéral gauche. Enfin, un dispositif de Hall 3D peut détecter le champ magnétique lorsque l’aimant est approché de n’importe quelle direction.

NOTE : Un point important à retenir concernant le fonctionnement du capteur à effet Hall est que l’intensité du champ magnétique ainsi que la polarité (Nord ou Sud) sont toutes deux aussi importantes. Le capteur à effet Hall ne commute que s’il est soumis à une densité de flux magnétique suffisante ainsi qu’à une polarité correcte.

Un capteur à effet Hall peut être sensible soit au pôle Nord, soit au pôle Sud, mais pas aux deux.

Interfaçage d’un capteur à effet Hall avec Arduino

Maintenant que nous avons vu un peu le capteur à effet Hall, laissez-moi vous montrer les étapes de l’interfaçage d’un capteur à effet Hall avec Arduino.

Comme d’habitude, je vais mettre en œuvre deux circuits : l’un est le guide de branchement de base du capteur à effet Hall avec Arduino et le second est un circuit d’application où je vais contrôler un relais à l’aide du capteur à effet Hall et d’Arduino.

Composants requis

Les composants requis pour ces deux circuits sont mentionnés ci-dessous.

• Arduino UNO
• A1104 CI à effet Hall
• Résistance 10KΩ
• LED
• Résistance 1KΩ
• Module relais 5V
• Mini planche à pain
• Connexion des fils

Connexion.up Guide of Hall Effect Sensor with Arduino

L’image suivante montre les connexions nécessaires entre Arduino UNO et le CI à effet Hall A1104.

Code

Fonctionnement

Si vous remarquez le schéma du circuit, les connexions sont assez simples. Les broches VCC et GND du CI à effet Hall c’est-à-dire les broches 1 et 2 de la face de marquage sont connectées au +5V et au GND de l’Arduino.

La broche OUT du CI à effet Hall est tirée vers le HAUT en utilisant une résistance de 10KΩ.

Chaque fois que le champ magnétique est placé près du CI à effet Hall, la sortie du CI à effet Hall devient BASSE. Ce changement est détecté par Arduino et en conséquence, il active la LED.

Contrôle d’un relais avec Arduino et un capteur à effet Hall

Le schéma de circuit pour contrôler un module relais 5V avec un capteur à effet Hall et Arduino est présenté ci-dessous.

Code

Fonctionnement

Le fonctionnement de ce circuit est très simple. Chaque fois que le capteur à effet Hall est soumis à un champ magnétique, il bascule le relais (selon le code).

Applications du capteur à effet Hall

Le capteur à effet Hall est utilisé dans une large gamme d’applications comme

• Systèmes d’allumage automobile
• Tachymètres
• Capteurs de courant

.

• Contrôleurs de moteurs à courant continu sans balais
• Systèmes de contrôle de vitesse
• Imprimantes
• Claviers
• Commutateurs (à clé et à bouton-poussoir)
• Systèmes de sécurité
• Détecteurs de position

.