Hoe gebruik je een Hall-effectsensor met Arduino?

In dit project leren we over de Hall-effectsensor, hoe een Hall-effect-IC werkt, het blokschema van een typisch Hall-effect-IC en hoe je een Hall-effectsensor met Arduino kunt aansturen. Bovendien zal ik laten zien hoe je een relais kunt aansturen met behulp van een Hall Effect Sensor en Arduino.

Introduction

Als je je de Arduino WaterFlow Sensor Tutorial herinnert die we eerder hebben geïmplementeerd, is de belangrijkste component van de waterstroomsensor het Hall Effect IC.

Een Hall Effect Sensor werkt op het principe van, nou ja, Hall Effect. Eenvoudig gezegd, een Hall-effectsensor of IC detecteert beweging, positie of verandering in de magnetische veldsterkte van een permanente magneet, een elektromagneet of een ferromagnetisch materiaal.

Hall Effect IC zijn contactloze, magnetisch geactiveerde schakelaars. Ze worden gebruikt in een breed scala van toepassingen, zoals auto’s, computers, besturingssystemen, beveiligingssystemen, enz.

Dus, in dit project, zal ik het hebben over een Hall Effect IC A11004, hoe deze Hall Effect Sensor werkt en tenslotte hoe een Hall Effect Sensor te interfacen met Arduino.

Een korte noot over Hall Effect Sensor

Zoals eerder vermeld, een Hall Effect Sensor is een magnetisch geactiveerde schakelaar met contactloze trigger. Het Hall Effect IC waarop ik me in dit project zal richten is A1104 van Allegro Micro Systems. Het is verkrijgbaar in zowel 3-pins SIP- als SOT23-pakketten.

Op de afbeelding hierboven ziet u het A1104 Hall Effect IC dat in dit project wordt gebruikt. Het is gebaseerd op BiCMOS-technologie, die de voordelen van zowel de bipolaire als de CMOS-technologie combineert.

Blokdiagram van de Hall Effect Sensor

De belangrijkste componenten van het A1104 Hall Effect IC zijn: Spanningsregelaar, Hall Device, Klein Signaalversterker, Schmitt Trigger en een Uitgaande NMOS Transistor. De volgende afbeelding toont het blokschema van dit Hall Effect IC.

Pinnen van A1104 Hall Effect Sensor

Voordat ik de werking van een Hall Effect IC ga bekijken, zal ik eerst een overzicht geven van de pinnen van het A1104 Hall Effect IC. Er zijn drie pennen op het A1104 Hall Effect IC: VCC, GND en OUT.

• VCC (1): Voeding van het IC. 3,8V tot 24V.
• GND (2): Massa.
• OUT (3): Uitgang van het IC.

De volgende afbeelding toont de pennen van het A1104 Hall Effect IC.

Werking van de Hall Effect Sensor

Het Hall Element of de Hall Device (soms ook wel het Actieve Gebied genoemd) is een kleine halfgeleiderplaat. Dit wordt voorgesteld als de volgende afbeelding.

Wanneer een constante spanning wordt gegeven op VCC, vloeit een kleine maar constante stroom door de halfgeleiderplaat. Wanneer er geen magnetisch veld is, zal de spanning VHALL, die wordt gemeten over de breedte van het Hall-element (halfgeleiderplaat) ongeveer gelijk zijn aan 0V.

Als het Hall-element wordt onderworpen aan een magnetisch veld zodanig dat, de magnetische flux van het magnetisch veld loodrecht staat op de stroom die door de plaat vloeit, is de uitgangsspanning VHALL recht evenredig met de sterkte van het magnetisch veld.

Soorten Hall-apparaten

Gebaseerd op de oriëntatie en karakteristieken van het actieve gebied (Hall-element), kunnen Hall Effect Sensoren worden gecategoriseerd in drie typen.

• Planair Hall-apparaat
• Verticaal Hall-apparaat
• 3D Hall-apparaat

In Planaire Hall-apparaten moeten de fluxlijnen van het magnetisch veld loodrecht door het actieve gebied gaan om de schakelaar optimaal te laten werken. Hier is het actieve gebied parallel aan de gemerkte zijde van het IC, d.w.z. de zijde gemarkeerd met het onderdeelnummer van de fabrikant.

Naar het verticale Hall-apparaat kunnen de gevoelige gebieden zich aan de bovenrand, rechterzijrand of linkerzijrand bevinden. Ten slotte kan een 3D Hall-apparaat het magnetische veld detecteren wanneer de magneet vanuit elke richting wordt benaderd.

NOOT: Een belangrijk punt om te onthouden over de werking van de Hall-effectsensor is dat zowel de magnetische veldsterkte als de polariteit (noord of zuid) even belangrijk zijn. De Hall Effect Sensor zal alleen schakelen als het wordt onderworpen aan een voldoende magnetische fluxdichtheid en de juiste polariteit.

Een Hall Effect Sensor kan gevoelig zijn voor zowel de Noordpool of de Zuidpool, maar niet beide.

Koppeling Hall Effect Sensor met Arduino

Nu dat we een beetje hebben gezien over de Hall Effect Sensor, laat me je door de stappen van de koppeling van een Hall Effect Sensor met Arduino.

Zoals gebruikelijk zal ik twee schakelingen implementeren: een is de basis hook-up handleiding van Hall Effect Sensor met Arduino en de tweede is een applicatie schakeling waar ik een relais zal besturen met behulp van Hall Effect Sensor en Arduino.

Benodigde componenten

De benodigde componenten voor deze twee schakelingen zijn hieronder vermeld.

• Arduino UNO
• A1104 Hall Effect IC
• 10KΩ Weerstand
• LED
• 1KΩ Weerstand
• 5V Relais Module
• Mini Breadboard
• Aansluitdraden

Haak-up Gids van Hall Effect Sensor met Arduino

De volgende afbeelding toont de noodzakelijke verbindingen tussen Arduino UNO en A1104 Hall Effect IC.

Code

Working

Als u het schakelschema bekijkt, zijn de aansluitingen vrij rechttoe rechtaan. De VCC- en GND-pennen van het Hall Effect IC, d.w.z. pennen 1 en 2 van het merk zijn verbonden met +5V en GND van Arduino.

Het OUT-pennetje van het Hall Effect IC wordt met behulp van een weerstand van 10KΩ HIGH getrokken.

Wanneer het magnetische veld in de buurt van het Hall Effect IC wordt geplaatst, wordt de output van het Hall Effect IC LOW. Deze verandering wordt gedetecteerd door Arduino en activeert dienovereenkomstig de LED.

Bedien een relais met Arduino en Hall Effect Sensor

Het schakelschema voor het besturen van een 5V Relay Module met Hall Effect Sensor en Arduino is hieronder weergegeven.

Code

Werking

De werking van deze schakeling is zeer eenvoudig. Wanneer de Hall-effectsensor wordt blootgesteld aan een magnetisch veld, schakelt hij het relais aan (volgens de code).

Toepassingen van de Sensor van het Hall-Effect

De Sensor van het Hall-Effect wordt gebruikt in een brede waaier van toepassingen zoals

• Auto ontstekingssystemen
• Tachometers
• Stroom Sensors
• Ruisloze gelijkstroom motorbesturingen
• Snelheidscontrolesystemen
• Printers
• Toetsenborden
• Schakelaars (toetsen en drukknoppen)
• Beveiligingssystemen
• Positiedetectoren