Como usar o Sensor de Efeito Hall com Arduino?

Neste projeto, aprenderemos sobre o Sensor de Efeito Hall, como funciona um CI de Efeito Hall, diagrama de blocos de um CI de Efeito Hall típico e como fazer a interface de um Sensor de Efeito Hall com Arduino. Adicionalmente, mostrarei a você como controlar um Relé usando o Sensor de Efeito Hall e Arduino.

Introdução

Se se lembrar do Tutorial do Sensor de Efeito Hall do Arduino que implementámos anteriormente, o componente principal do Sensor de Efeito Hall é o Sensor de Efeito Hall IC.

Um Sensor de Efeito Hall funciona com base no princípio de, bem, Efeito Hall. Simplesmente falando, um Sensor de Efeito Hall ou IC detecta o movimento, posição ou mudança na força do campo magnético de um ímã permanente, um eletroímã ou qualquer material ferromagnético.

> Sensor de Efeito Hall interfaceado com Controle de Relé Arduino 1

IC de Efeito Hall são interruptores ativados magneticamente sem contato. Eles são usados em uma ampla gama de aplicações como automóveis, computadores, sistemas de controle, sistemas de segurança, etc.

Então, neste projeto, vou discutir sobre um IC de Efeito Hall A11004, como esse sensor de efeito Hall funciona e, finalmente, como fazer a interface de um sensor de efeito Hall com Arduino.

Uma breve nota sobre o sensor de efeito Hall

Como mencionado anteriormente, um sensor de efeito Hall é um interruptor ativado magneticamente com gatilho sem contato. O IC de Efeito Hall que eu estarei focando neste projeto é o A1104 da Allegro Micro Systems. Ele está disponível em SIP de 3 pinos assim como em pacotes SOT23.

Acima da imagem mostra o IC de efeito Hall A1104 usado neste projeto. Ele é baseado na tecnologia BiCMOS, que combina os benefícios das tecnologias Bipolar e CMOS.

Diagrama de Bloco do Sensor de Efeito Hall

Os principais componentes do IC de Efeito Hall A1104 são: Regulador de Tensão, Dispositivo Hall, Amplificador de Pequeno Sinal, Gatilho Schmitt e um Transistor NMOS de Saída. A imagem seguinte mostra o diagrama de blocos deste IC de efeito Hall.

Pinos do A1104 Hall Effect Sensor

Antes de ver o funcionamento de um IC de efeito Hall, deixe-me dar uma visão geral dos Pinos do IC de efeito Hall A1104. Existem três pinos no IC de Efeito Hall A1104: VCC, GND e OUT.

• VCC (1): Fonte de alimentação para o CI. 3.8V a 24V.
• GND (2): Terra.
• OUT (3): Saída do IC.

A imagem seguinte mostra os pinos do IC de efeito Hall A1104.

Trabalho do Sensor de efeito Hall

O Elemento Hall ou o Dispositivo Hall (às vezes chamado de Área Activa) é uma pequena folha semicondutora. Isto é representado como a seguinte imagem.

Quando uma tensão constante é dada no VCC, alguma pequena mas constante corrente flui através da folha semicondutora. Quando não há campo magnético, a tensão VHALL, que é medida através da largura do Elemento de Hall (folha semicondutora) será aproximadamente igual a 0V.

Se o Elemento de Hall estiver sujeito a um campo magnético tal que, o fluxo magnético do campo magnético é perpendicular à corrente que flui através da folha, a tensão de saída VHALL é directamente proporcional à intensidade do campo magnético.

Tipos de dispositivos Hall

Baseado na orientação e características da Área Activa (Elemento Hall), os Sensores de efeito Hall podem ser categorizados em três tipos.

• Dispositivo de Hall Planar
• Dispositivo de Hall Vertical
• 3Dispositivo de Hall

Em dispositivos de Hall Planar, as linhas de fluxo do campo magnético devem passar perpendicularmente através da área activa para operar o interruptor de forma óptima. Aqui, a área ativa é paralela à face de marca do CI, ou seja, a face marcada com o número de peça do Fabricante.

Com o Dispositivo Hall Vertical, suas áreas sensíveis podem estar na borda superior, borda lateral direita ou borda lateral esquerda. Finalmente, um Dispositivo de Hall 3D pode detectar o campo magnético quando o ímã é abordado de qualquer direção.

NOTE: Um ponto importante a lembrar sobre o funcionamento do Sensor de Efeito Hall é que tanto a força do campo magnético como a polaridade (Norte ou Sul) são igualmente importantes. O Sensor de Efeito Hall só mudará se for submetido a uma densidade de fluxo magnético suficiente bem como a uma polaridade correcta.

Um Sensor de Efeito Hall pode ser sensível tanto ao Pólo Norte como ao Pólo Sul mas não a ambos.

Interface do Sensor de Efeito Hall com o Arduino

Agora que vimos um pouco sobre o Sensor de Efeito Hall, deixe-me levá-lo através dos passos de interface de um Sensor de Efeito Hall com o Arduino.

Como de costume, irei implementar dois circuitos: um é o guia básico de ligação do Sensor de Efeito Hall com o Arduino e o segundo é um circuito de aplicação onde irei controlar um relé com a ajuda do Sensor de Efeito Hall e do Arduino.

Componentes Necessários

Os componentes necessários para estes dois circuitos são mencionados abaixo.

• Arduino UNO
• A1104 CI de efeito Hall
• 10KΩ Resistor
• LED
• 1KΩ Resistor
• Módulo de relé 5V
• Mini Placa de Pão
• Fios de Ligação

Hook-up Guia do sensor de efeito Hall com Arduino

A imagem seguinte mostra as ligações necessárias entre o Arduino UNO e o A1104 CI de efeito Hall.

Código

Trabalho

Se reparar no diagrama de circuito, as ligações são bastante rectas. Os pinos VCC e GND do CI de efeito Hall, ou seja, os pinos 1 e 2 da face da marca estão ligados a +5V e GND do Arduino.

O pino OUT do CI de efeito Hall é puxado ELEVADO usando um 10KΩ Resistor.

Quando o campo magnético é colocado perto do CI de efeito Hall, a saída do CI de efeito Hall torna-se BAIXA. Esta alteração é detectada pelo Arduino e consequentemente activa o LED.

Controle um Relé com Arduino e Sensor de Efeito Hall

O diagrama de circuito para controlar um Módulo de Relé 5V com Sensor de Efeito Hall e Arduino é mostrado abaixo.

Código

Trabalho

O funcionamento deste circuito é muito simples. Sempre que o Sensor de Efeito Hall é submetido a um campo magnético, ele alterna o Relé (de acordo com o código).

Aplicações do sensor de efeito Hall

Sensor de efeito Hall é usado em uma ampla gama de aplicações como

• Sistemas de ignição automobilística
• Tachómetros
• Sensores de corrente
• Controladores de motores CC sem escovas
• Sistemas de controle de velocidade

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• Printores
• Tecinadores
• Comutadores (chave e botão de pressão)

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• Sistemas de segurança

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• Detectores de posição

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