Come usare il sensore a effetto Hall con Arduino?

In questo progetto, impareremo a conoscere il sensore a effetto Hall, come funziona un circuito integrato a effetto Hall, lo schema a blocchi di un tipico circuito integrato a effetto Hall e come interfacciare un sensore a effetto Hall con Arduino. Inoltre, vi mostrerò come controllare un relè usando il sensore a effetto Hall e Arduino.

Introduzione

Se vi ricordate il tutorial sul sensore di flusso d’acqua Arduino che abbiamo realizzato in precedenza, il componente principale del sensore di flusso d’acqua è il circuito integrato ad effetto Hall.

Un sensore ad effetto Hall funziona sul principio dell’effetto Hall. In parole povere, un sensore a effetto Hall o IC rileva il movimento, la posizione o il cambiamento di intensità del campo magnetico di un magnete permanente, un elettromagnete o qualsiasi materiale ferromagnetico.

Hall Effect IC sono interruttori attivati magneticamente senza contatto. Sono usati in una vasta gamma di applicazioni come automobili, computer, sistemi di controllo, sistemi di sicurezza ecc.

Quindi, in questo progetto, parlerò di un IC ad effetto Hall A11004, come funziona questo sensore ad effetto Hall e infine come interfacciare un sensore ad effetto Hall con Arduino.

Una breve nota sul sensore ad effetto Hall

Come detto prima, un sensore ad effetto Hall è un interruttore attivato magneticamente con trigger senza contatto. L’IC a effetto Hall su cui mi concentrerò in questo progetto è A1104 di Allegro Micro Systems. E ‘disponibile in 3-pin SIP così come i pacchetti SOT23.

L’immagine sopra mostra l’A1104 effetto Hall IC utilizzato in questo progetto. Si basa sulla tecnologia BiCMOS, che combina i vantaggi di entrambe le tecnologie bipolare e CMOS.

Diagramma a blocchi del sensore a effetto Hall

I componenti principali del CI a effetto Hall A1104 sono: Regolatore di tensione, dispositivo di Hall, amplificatore di piccoli segnali, trigger di Schmitt e un transistor NMOS di uscita. L’immagine seguente mostra lo schema a blocchi di questo IC ad effetto Hall.

Pin del sensore ad effetto Hall A1104

Prima di andare a vedere il funzionamento di un IC ad effetto Hall, lasciatemi dare una panoramica dei pin del A1104 IC ad effetto Hall. Ci sono tre pin sul A1104 Hall Effect IC: VCC, GND e OUT.

• VCC (1): Alimentazione a IC. 3.8V a 24V.
• GND (2): Massa.
• OUT (3): Uscita dell’IC.

L’immagine seguente mostra i pin dell’IC ad effetto Hall A1104.

Funzionamento del sensore ad effetto Hall

L’elemento Hall o il dispositivo Hall (talvolta chiamato come area attiva) è un piccolo foglio semiconduttore. Questo è rappresentato come la seguente immagine.

Quando una tensione costante è data a VCC, una piccola ma costante corrente scorre attraverso il foglio semiconduttore. Quando non c’è campo magnetico, la tensione VHALL, che è misurata attraverso la larghezza dell’elemento Hall (foglio di semiconduttore) sarà approssimativamente uguale a 0V.

Se l’elemento Hall è sottoposto a un campo magnetico tale che, il flusso magnetico del campo magnetico è perpendicolare alla corrente che scorre attraverso il foglio, la tensione di uscita VHALL è direttamente proporzionale alla forza del campo magnetico.

Tipi di dispositivi Hall

In base all’orientamento e alle caratteristiche dell’area attiva (elemento Hall), i sensori a effetto Hall possono essere classificati in tre tipi.

• Dispositivo Hall planare
• Dispositivo Hall verticale
• Dispositivo Hall 3D

Nei dispositivi Hall planari, le linee di flusso del campo magnetico devono passare perpendicolarmente attraverso l’area attiva per far funzionare in modo ottimale l’interruttore. Qui, l’area attiva è parallela alla faccia marchiata dell’IC, cioè la faccia segnata con il numero di parte del produttore.

Venendo al dispositivo Hall verticale, le sue aree sensibili possono essere sul bordo superiore, sul bordo laterale destro o sul bordo laterale sinistro. Infine, un dispositivo 3D Hall può rilevare il campo magnetico quando il magnete viene avvicinato da qualsiasi direzione.

NOTA: Un punto importante da ricordare sul funzionamento del sensore a effetto Hall è che sia l’intensità del campo magnetico che la polarità (Nord o Sud) sono ugualmente importanti. Il sensore a effetto Hall commuterà solo se è sottoposto a una densità di flusso magnetico sufficiente e alla corretta polarità.

Un sensore a effetto Hall può essere sensibile sia al polo nord che al polo sud ma non a entrambi.

Interfacciare il sensore a effetto Hall con Arduino

Ora che abbiamo visto un po’ il sensore a effetto Hall, lasciate che vi porti attraverso i passi per interfacciare un sensore a effetto Hall con Arduino.

Come al solito, realizzerò due circuiti: uno è la guida all’aggancio di base del sensore a effetto Hall con Arduino e il secondo è un circuito applicativo dove controllerò un relè con l’aiuto del sensore a effetto Hall e Arduino.

Componenti richiesti

I componenti necessari per entrambi questi circuiti sono indicati di seguito.

• Arduino UNO
• A1104 IC Effetto Hall
• Resistenza 10KΩ
• LED
• Resistenza 1KΩ
• Modulo relè 5V
• Mini Breadboard
• Collegamento fili

Gancio-up Guide of Hall Effect Sensor with Arduino

L’immagine seguente mostra i collegamenti necessari tra Arduino UNO e A1104 Hall Effect IC.

Codice

Funzionamento

Se si nota lo schema del circuito, i collegamenti sono abbastanza semplici. I pin VCC e GND del circuito integrato dell’effetto Hall, cioè i pin 1 e 2 della faccia di branding, sono collegati a +5V e GND di Arduino.

Il pin OUT del circuito integrato dell’effetto Hall è tirato in alto usando una resistenza da 10KΩ.

Ogni volta che il campo magnetico è posto vicino al circuito integrato dell’effetto Hall, l’uscita del circuito integrato dell’effetto Hall diventa bassa. Questo cambiamento viene rilevato da Arduino e di conseguenza attiva il LED.

Controllo di un relè con Arduino e sensore a effetto Hall

Lo schema del circuito per il controllo di un modulo relè a 5V con sensore a effetto Hall e Arduino è mostrato di seguito.

Codice

Funzionamento

Il funzionamento di questo circuito è molto semplice. Ogni volta che il sensore ad effetto Hall è sottoposto ad un campo magnetico, aziona il relè (come da codice).

Applicazioni del sensore ad effetto Hall

Il sensore ad effetto Hall è usato in una vasta gamma di applicazioni come

• Sistemi di accensione delle automobili
• Tachimetri
• Sensori di corrente
• Controllori di motori DC senza spazzole
• Sistemi di controllo della velocità
• Stampanti
• Tastiere
• Interruttori (tasti e pulsanti)
• Sistemi di sicurezza
• Rilevatori di posizione