Hogyan használjuk a Hall Effect érzékelőt az Arduino-val?

Ebben a projektben megismerkedünk a Hall Effect érzékelővel, hogyan működik egy Hall Effect IC, egy tipikus Hall Effect IC blokkdiagramja és hogyan lehet egy Hall Effect érzékelőt az Arduino-val összekapcsolni. Ezenkívül megmutatom, hogyan lehet egy relét vezérelni a Hall Effect érzékelő és az Arduino segítségével.

Bevezetés

Ha emlékszel a korábban megvalósított Arduino WaterFlow Sensor Tutorialra, a vízáramlás érzékelő fő összetevője a Hall Effect IC.

A Hall Effect érzékelő a Hall Effect elvén működik, nos, Hall Effect. Egyszerűen szólva, egy Hall Effect érzékelő vagy IC érzékeli a mozgást, a pozíciót vagy a mágneses térerősség változását akár egy állandó mágnes, egy elektromágnes vagy bármilyen ferromágneses anyag esetében.

A Hall Effect IC érintkező nélküli, mágnesesen aktivált kapcsolók. Számos alkalmazásban használják őket, például autókban, számítógépekben, vezérlőrendszerekben, biztonsági rendszerekben stb.

Szóval, ebben a projektben egy A11004 Hall Effect IC-ről fogok beszélni, hogyan működik ez a Hall Effect érzékelő, és végül hogyan lehet egy Hall Effect érzékelőt az Arduino-val összekapcsolni.

Egy rövid megjegyzés a Hall Effect érzékelőről

Amint korábban említettük, a Hall Effect érzékelő egy mágnesesen aktivált kapcsoló, érintésmentes kioldóval. A Hall Effect IC, amelyre ebben a projektben összpontosítok, az A1104 az Allegro Micro Systems-től. Ez elérhető 3 tűs SIP és SOT23 csomagokban is.

A fenti képen látható a projektben használt A1104 Hall Effect IC. Ez a BiCMOS technológián alapul, amely egyesíti a bipoláris és a CMOS technológiák előnyeit.

A Hall Effect érzékelő blokkdiagramja

Az A1104 Hall Effect IC fő összetevői a következők: Feszültségszabályozó, Hall-eszköz, kis jelerősítő, Schmitt-trigger és egy kimeneti NMOS-tranzisztor. A következő kép mutatja ennek a Hall Effect IC-nek a blokkdiagramját.

Az A1104 Hall Effect Sensor csapjai

Mielőtt megnéznénk a Hall Effect IC működését, hadd adjak áttekintést az A1104 Hall Effect IC csapjairól. Az A1104 Hall Effect IC-n három csap van: VCC, GND és OUT.

• VCC (1): Az IC tápellátása. 3,8V és 24V között.
• GND (2):
• OUT (3): Az IC kimenete.

A következő képen az A1104 Hall Effect IC csapjai láthatók.

A Hall Effect Sensor működése

A Hall elem vagy a Hall eszköz (néha aktív területnek nevezik) egy kis félvezető lap. Ezt a következő képen ábrázoljuk.

Amikor a VCC-nél állandó feszültséget adunk, a félvezető lapon keresztül némi kis, de állandó áram folyik. Ha nincs mágneses tér, a VHALL feszültség, amelyet a Hall-elem (félvezető lap) szélességén keresztül mérünk, körülbelül 0V lesz.

Ha a Hall-elemet mágneses térnek vetjük alá úgy, hogy a mágneses tér mágneses fluxusa merőleges a lapon átfolyó áramra, a VHALL kimeneti feszültség közvetlenül arányos a mágneses tér erősségével.

A Hall-eszközök típusai

A Hall-hatásérzékelők az aktív terület (Hall-elem) orientációja és jellemzői alapján három típusba sorolhatók.

• Planáris Hall-eszköz
• Vertikális Hall-eszköz
• 3D Hall-eszköz

A planáris Hall-eszközöknél a mágneses tér fluxusvonalainak merőlegesen kell áthaladniuk az aktív területen a kapcsoló optimális működéséhez. Itt az aktív terület párhuzamos az IC márkázott felületével, azaz a Gyártó cikkszámával jelölt felülettel.

A függőleges Hall-eszközre térve, annak érzékeny területei lehetnek a felső szélén, a jobb oldali szélén vagy a bal oldali szélén. Végül a 3D Hall Device képes érzékelni a mágneses mezőt, amikor a mágnest bármilyen irányból megközelítik.

MEGJEGYZÉS: A Hall Effect Sensor működésével kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy mind a mágneses térerősség, mind a polaritás (északi vagy déli) egyaránt fontos. A Hall Effect érzékelő csak akkor kapcsol, ha elegendő mágneses fluxussűrűségnek, valamint megfelelő polaritásnak van kitéve.

A Hall Effect érzékelő érzékeny lehet az északi vagy a déli pólusra, de nem mindkettőre.

A Hall Effect érzékelő összekapcsolása az Arduino-val

Most, hogy láttunk egy kicsit a Hall Effect érzékelőről, hadd mutassam be a Hall Effect érzékelő és az Arduino összekapcsolásának lépéseit.

A szokásos módon két áramkört fogok megvalósítani: az egyik a Hall Effect érzékelő alapvető bekötési útmutatója az Arduino-val, a másik pedig egy alkalmazási áramkör, ahol egy relét fogok vezérelni a Hall Effect érzékelő és az Arduino segítségével.

Szükséges alkatrészek

Az alábbiakban megemlítjük a két áramkörhöz szükséges alkatrészeket.

• Arduino UNO
• A1104 Hall Effect IC
• 10KΩ ellenállás
• LED
• 1KΩ ellenállás
• 5V relé modul
• Mini Breadboard
• Kapcsoló vezetékek

Hook-ba-up Guide of Hall Effect Sensor with Arduino

A következő kép az Arduino UNO és az A1104 Hall Effect IC közötti szükséges csatlakozásokat mutatja.

Kód

Munka

Ha észreveszed az áramköri rajzot, a csatlakozások elég egyszerűek. A Hall Effect IC VCC és GND csapjai, azaz a márkafelület 1. és 2. csapjai az Arduino +5V és GND-hez vannak csatlakoztatva.

A Hall Effect IC OUT csapját egy 10KΩ ellenállással HIGH-ra húzzuk.

Amikor a mágneses mező a Hall Effect IC közelébe kerül, a Hall Effect IC kimenete LOW lesz. Ezt a változást az Arduino érzékeli, és ennek megfelelően aktiválja a LED-et.

Relé vezérlése Arduino és Hall Effect érzékelővel

Az alábbiakban látható egy 5V-os relé modul vezérlésének áramköri diagramja Hall Effect érzékelővel és Arduino-val.

Kód

Munka

Az áramkör működése nagyon egyszerű. Amikor a Hall Effect érzékelőt mágneses mező éri, akkor kapcsolja a relét (a kód szerint).

A Hall-érzékelő alkalmazásai

A Hall-érzékelőt számos alkalmazásban használják, például

• Autó gyújtásrendszerek
• Tachométerek
• áramérzékelők
• .
• Bushless DC motorvezérlők
• Sebességszabályozó rendszerek
• NYomtatók
• Billentyűzetek
• Kapcsolók (kulcsos és nyomógombos)
• Biztonsági rendszerek
• Pozícióérzékelők