Hallův snímač: vše, co potřebujete vědět pro vaše projekty Arduino

Hallův snímač

Možná hledáte zařízení, které vám umožní detekovat blízká magnetická pole nebo použít jako bezkontaktní spínač pro aplikace, které vyžadují ochranu proti vodě atd. V takovém případě můžete použít Senzory Hal efektuTen, který vám ukážu vše, co potřebujete vědět, abyste jej mohli integrovat do svých budoucích projektů s Arduino. Ve skutečnosti, pokud je budete používat společně s neodymovými magnety, existuje mnoho aplikací, které od nich můžete získat.

Jak vidíte, připojení tohoto typu zařízení je velmi jednoduché. Kromě toho se jedná o elektronické součástky  velmi levné a které snadno najdete v mnoha specializovaných prodejnách nebo online. Pokud se chcete dozvědět více, můžete pokračovat ve čtení ...

Hallův efekt

Hallův efektový diagram

Jeho jméno pochází od prvního objevitele, amerického fyzika Edwina Herberta Halla. The Hallův efekt Jedná se o fyzikální jev, ke kterému dochází, když se objeví elektrické pole v důsledku oddělení elektrických nábojů uvnitř vodiče, kterým cirkuluje magnetické pole. Toto elektrické pole (Hallovo pole) bude mít složku kolmou na pohyb nábojů a na kolmou složku aplikovaného magnetického pole. Tímto způsobem lze mimo jiné detekovat přítomnost magnetických polí.

Jinými slovy, když proud protéká vodičem nebo polovodičem a v jeho blízkosti je magnetické pole, je ověřeno, že magnetická síla v nosičích nákladu, který je přeskupuje v materiálu. To znamená, že nosiče náboje se odkloní a shluknou na jedné straně vodiče / polovodiče. Jak si dokážete představit, způsobuje to variaci elektrického potenciálu v tomto vodiči / polovodiči a vytváří to elektrické pole kolmo na magnetické pole.

Co je to snímač Hallova jevu?

Hallův snímač

Jakmile tedy víte, jak Hallův efekt funguje, můžete mluvit o komponentách nebo Hallovy senzory že jsou schopni tento jev využít pro některé praktické aplikace. Například s nimi můžete provádět měření magnetického pole.

Tyto prvky jsou široce používány v mnoho elektronických projektů a často používaná zařízení. Například ve vozidlech je najdete v některých bezpečnostních systémech, pro měření polohy vačkového hřídele v motoru, pro měření rychlosti kapalin, detekci kovů a dlouhé atd.

Dobrá věc na tomto typu snímačů s Hallovým efektem, na rozdíl od jiných, je to nepotřebujete kontakt. To znamená, že mohou tyto úkoly provádět na dálku, kromě toho, že jsou zcela imunní vůči elektronickému šumu, prachu atd., Takže jsou při měření celkem trvanliví a spolehliví. Jejich dosah je však omezený, protože musí být v určité vzdálenosti od generovaného pole, aby jej bylo možné zachytit.

Typ

Mezi senzory Hall efektu najdete dva základní typy:

  • Analogový: jsou to velmi základní zařízení s kolíkem nebo výstupem, který bude dodávat signál úměrný intenzitě magnetického pole, které zachycují. To znamená, že jsou podobné Teplotní čidlo, napětía další senzory, které jsme podrobně popsali v tomto blogu.
  • digitální: v případě digitálních jsou mnohem podstatnější než analogové. Vzhledem k tomu, že neposkytují výstup úměrný poli, dávají vysokou hodnotu napětí, pokud existuje magnetické pole, a nízkou hodnotu, pokud neexistuje magnetické pole. To znamená, že je nelze použít k měření magnetických polí jako analogových, jednoduše k detekci jejich přítomnosti. Tyto digitální číslice lze dále rozdělit do dvou dalších podkategorií:
    • Západka: ty tohoto typu se aktivují, když se jeden přiblíží, a udržují svou hodnotu na výstupu, dokud se nepřiblíží opačný pól.
    • Přepínač: v těchto ostatních nebude výstup udržován, jsou deaktivovány, když je sloup odstraněn. Pro změnu výstupu není nutné přibližovat opačný pól ...

Doporučuji vám použít neodymové magnety, jsou nejlepší pro to, aby tyto snímače s Hallovým efektem fungovaly dobře.

Pokud hledáte analogový snímač, dobrá volba může být Hall 49E senzor. S ním můžete detekovat přítomnost magnetických polí a také je měřit. Můžete například měřit blízká magnetická pole, vyrobit tachometr pomocí magnetu k měření otáček osy nebo rychlosti za minutu, detekovat otevření nebo zavření dveří magnetem atd. Tento senzor najdete v několika obchodech za pár centů nebo pro něco jiného, ​​pokud ho chcete namontovat na desku plošných spojů se vším, co potřebujete, v modulu připraveném k použití s ​​Arduino:

Kromě toho, pokud to, co hledáte, je digitální, pak si můžete koupit Hallův senzor A3144, který je také typu spínače, to znamená, že nebude nutné měnit pól. Tímto způsobem budete schopni detekovat přítomnost kovového předmětu, nebo zda je či není magnetické pole, a dokonce vytvořit počítadlo otáček jako v předchozím případě. To je také snadné najít a je to stejně levné nebo více než předchozí, volné i v modulu:

V případě analogu musíte nahlédněte do datasheetu zakoupeného modelu. Pro například v 49E Najdete graf, jak lze měřit magnetické pole, a pomůže vám vytvořit vzorec, který budete muset implementovat do zdrojového kódu Arduino pro výpočet hustoty detekovaného magnetického toku (mT). V případě 49E by to bylo: B = 53.33 V-133.3, kvůli magnetickému dosahu a napětí, které může dodávat na svůj výstup ...

Společné pro digitální a analogové je počet pinů, které má (pinout), v obou případech je to 3. Pokud umístíte Hallovo čidlo obličejem k sobě, tj. obličejem, kde má nápisy směrem k vám, bude kolík vlevo 1, střední bude 2 a ten po vaší pravici bude 3:

  • 1: na 49E i A3144 je 5V napájecí kolík.
  • 2: řídicí jednotka je v obou případech připojena k GND nebo k zemi.
  • 3: v obou případech je to výstup, tj. Výstup, který měří nebo detekuje magnetické pole a generuje přes něj napětí. Nezapomeňte, že v digitálním režimu bude trvat pouze dvě hodnoty, vysoká nebo nízká, zatímco v analogovém můžete použít předchozí vzorec, abyste věděli, jak je toto pole detekováno ...

Integrace snímače Hallova jevu s Arduinem

Schéma zapojení snímače Hallova jevu s Arduino

Jakmile jste viděli, jak to funguje a co potřebujete vědět o tomto senzoru Hall efektu, s popsaným pinoutem, měli byste již vědět, jak to je připojte se k desce Arduino. V tomto případě se připojí takto:

  • Už víte, že pin 1 musí být připojen k napěťovému výstupu Arduina na 5 V, aby jej mohl napájet, a to jak v případě digitálního, tak analogového.
  • Středový kolík nebo 2, musíte jej připojit k GND nebo uzemnění vaší desky Arduino.
  • V případě kolíku 3 se liší podle toho, zda jde o analogový nebo digitální:
    • Analogový: přímo připojte pin 3 Hallova senzoru k jednomu z analogových vstupů na desce Arduino.
    • Digitální: musíte propojit vývody 1 a 3 pomocí vytahovacího rezistoru, například 10 K, aby obvod správně fungoval s A3144. Jiné modely mohou potřebovat různé hodnoty odporu ... Jakmile to vezmete v úvahu, můžete připojit pin 3 k digitálnímu vstupu na desce Arduino.

Nezáleží na počtu vstupu desky, ke které jste ji připojili, jen si číslo zapamatujte a poté vytvořte správně zdrojový kód, aby váš projekt fungoval. V tomto případě budou také rozdíly mezi tím, zda jste se rozhodli pro analogové nebo digitální:

  • Jednoduchý kód pro analogový Je to:
const int pinHall = A0;
 
void setup() {
  pinMode(pinHall, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
 
  //Filtro para ruido con 10 medidas
  long measure = 0;
  for(int i = 0; i < 10; i++){
      int value = 
      measure += analogRead(pinHall);
  }
  measure /= 10;
  
  //Calcular el voltaje en mV que da la salida del sensor Hall
  float outputV = measure * 5000.0 / 1023;
  Serial.print("Voltaje de salida = ");
  Serial.print(outputV);
  Serial.print(" mV   ");
  
  //Interpolación a densidad del campo magnético (fórmula)
  float magneticFlux =  outputV * 53.33 - 133.3;
  Serial.print("La densidad del flujo magnético del campo es = ");
  Serial.print(magneticFlux);
  Serial.print(" mT");
  
  delay(2000);
}

  • Jednoduchý kód pro digitální bylo by:
const int HALLPin = 2;
const int LEDPin = 13;
//El pin 13 en el esquema de nuestro ejemplo no pinta nada, pero se podría agregar un LED a dicho pin para que se encienda si detecta campo magnetico
 
void setup() {
  pinMode(LEDPin, OUTPUT);
  pinMode(HALLPin, INPUT);
}
 
void loop() {
  if(digitalRead(HALLPin)==HIGH)
  {
    digitalWrite(LEDPin, HIGH);   
  }
  else
  {
    digitalWrite(LEDPin, LOW);
  }
}

Doufám, že vám tento průvodce pomohl ...


Obsah článku se řídí našimi zásadami redakční etika. Chcete-li nahlásit chybu, klikněte zde.

Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.