Hall-Effekt-Sensor: Alles, was Sie für Ihre Arduino-Projekte wissen müssen

Hall-Effekt-Sensor

Möglicherweise suchen Sie nach einem Gerät, mit dem Sie Magnetfelder in der Nähe erkennen oder als berührungslosen Schalter für Anwendungen verwenden können, die Wasserschutz usw. benötigen. In diesem Fall können Sie verwenden Hal-Effekt-SensorenDie eine davon zeige ich Ihnen alles, was Sie wissen müssen, um sie in Ihre zukünftigen Projekte mit Arduino zu integrieren. Wenn Sie sie zusammen mit Neodym-Magneten verwenden, gibt es viele Anwendungen, die Sie von ihnen erhalten können.

Der Anschluss dieses Gerätetyps ist sehr einfach, wie Sie sehen können. Darüber hinaus sind sie elektronische Komponenten  sehr billig und das finden Sie leicht in vielen Fachgeschäften oder online. Wenn Sie mehr wissen möchten, können Sie weiterlesen ...

Der Hall-Effekt

Hall-Effekt-Diagramm

Sein Name stammt vom ersten Entdecker, dem amerikanischen Physiker Edwin Herbert Hall. Das Hall-Effekt Es ist das physikalische Phänomen, das auftritt, wenn ein elektrisches Feld aufgrund der Trennung elektrischer Ladungen innerhalb eines Leiters auftritt, durch den ein Magnetfeld zirkuliert. Dieses elektrische Feld (Hallfeld) hat eine Komponente senkrecht zur Ladungsbewegung und zur senkrechten Komponente des angelegten Magnetfelds. Auf diese Weise kann unter anderem das Vorhandensein von Magnetfeldern erfasst werden.

Mit anderen Worten, wenn ein Strom durch einen Leiter oder Halbleiter fließt und ein nahe gelegenes Magnetfeld vorhanden ist, wird überprüft, dass a Magnetkraft in den Ladungsträgern, die sie innerhalb des Materials neu gruppieren. Das heißt, die Ladungsträger werden auf einer Seite des Leiters / Halbleiters abgelenkt und gebündelt. Wie Sie sich vorstellen können, verursacht dies eine Variation des elektrischen Potentials in diesem Leiter / Halbleiter, wodurch dieses elektrische Feld senkrecht zum Magnetfeld erzeugt wird.

Was ist ein Hall-Effekt-Sensor?

Hall-Effekt-Sensor

Sobald Sie wissen, wie der Hall-Effekt funktioniert, können Sie über die Komponenten oder sprechen Hall-Effekt-Sensoren dass sie dieses Phänomen für eine praktische Anwendung nutzen können. Mit ihnen können Sie beispielsweise ein Magnetfeld messen.

Diese Elemente sind weit verbreitet in viele elektronische Projekte und häufig verwendete Geräte. Zum Beispiel können Sie sie in Fahrzeugen in einigen Sicherheitssystemen finden, um die Position der Nockenwelle im Motor zu messen, um Flüssigkeitsgeschwindigkeiten zu messen, Metalle zu erkennen und eine lange usw.

Das Gute an dieser Art von Hall-Effekt-Sensoren ist im Gegensatz zu anderen brauche keinen Kontakt. Das heißt, sie können diese Aufgaben aus der Ferne erledigen und sind außerdem absolut unempfindlich gegen elektronisches Rauschen, Staub usw., sodass sie bei ihren Messungen sehr langlebig und zuverlässig sind. Ihre Reichweite ist jedoch begrenzt, da sie sich in einem bestimmten Abstand vom erzeugten Feld befinden müssen, um es erfassen zu können.

Unsere

Innerhalb der Hall-Effekt-Sensoren finden Sie zwei Grundtypen:

  • Analoge: Es handelt sich um sehr einfache Geräte mit einem Pin oder Ausgang, der ein Signal liefert, das proportional zur Intensität des Magnetfelds ist, das sie erfassen. Das heißt, sie sind ähnlich wie Temperatursensor, zur Spannungund andere Sensoren, die wir in diesem Blog detailliert beschrieben haben.
  • Digital: Bei digitalen sind sie viel grundlegender als bei analogen. Da sie keinen zum Feld proportionalen Ausgang liefern, geben sie bei einem Magnetfeld einen hohen Spannungswert und bei keinem Magnetfeld einen niedrigen. Das heißt, sie können nicht verwendet werden, um Magnetfelder wie analoge zu messen, sondern nur um ihre Anwesenheit zu erfassen. Darüber hinaus können diese Ziffern in zwei zusätzliche Unterkategorien unterteilt werden:
    • Latch: Solche werden aktiviert, wenn man sich nähert, und behalten ihren Wert am Ausgang bei, bis sich der Gegenpol nähert.
    • Schalter: Bei diesen anderen wird der Ausgang nicht aufrechterhalten, sie werden deaktiviert, wenn der Pol entfernt wird. Es ist nicht erforderlich, den Gegenpol näher zu bringen, damit sich der Ausgang ändert ...

Ich rate Ihnen zu verwenden Neodym-Magneten, Sie sind das Beste, damit diese Hall-Effekt-Sensoren gut funktionieren.

Wenn Sie nach einem analogen Sensor suchenkann eine gute Option sein Halle 49E Sensor. Damit können Sie das Vorhandensein von Magnetfeldern erkennen und auch messen. Sie können beispielsweise nahegelegene Magnetfelder messen, mit einem Magneten einen Drehzahlmesser erstellen, um die Umdrehungen pro Minute einer Achse oder Geschwindigkeit zu messen, erkennen, wann sich eine Tür mit einem Magneten öffnet oder schließt usw. Dieser Sensor ist in mehreren Geschäften für ein paar Cent oder für etwas anderes erhältlich, wenn Sie ihn auf einer Leiterplatte montieren möchten, mit allem, was Sie in einem Modul benötigen, das für die Verwendung mit Arduino bereit ist:

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Ferner wenn das, was Sie suchen, ein digitales ist, dann kannst du kaufen Hallsensor A3144, der ebenfalls vom Schaltertyp ist, dh der Polwechsel ist nicht erforderlich. Auf diese Weise können Sie das Vorhandensein eines metallischen Objekts oder das Vorhandensein eines Magnetfelds erkennen und sogar einen Drehzahlzähler wie im vorherigen Fall erstellen. Dies ist auch leicht zu finden und genauso billig oder teurer als das vorherige, sowohl lose als auch im Modul:

Im Falle von Analog müssen Sie Konsultieren Sie das Datenblatt des Modells, das Sie gekauft haben. Zum Beispiel in der 49E Sie finden ein Diagramm, wie das Magnetfeld gemessen werden kann, und es hilft Ihnen, die Formel zu erstellen, die Sie dann im Arduino-Quellcode implementieren müssen, um die Dichte des erfassten Magnetflusses (mT) zu berechnen. Im Fall des 49E wäre es: B = 53.33 V-133.3, aufgrund des Magnetbereichs und der Spannung, die er an seinem Ausgang liefern kann ...

Was für digital und analog üblich ist, ist das Anzahl der Pins (Pinbelegung)In beiden Fällen ist es 3. Wenn Sie den Hallsensor so platzieren, dass sein Gesicht zu Ihnen zeigt, dh mit dem Gesicht, auf dem die Inschriften zu Ihnen zeigen, ist der Stift links 1, der mittlere 2 und der zu deiner Rechten wird 3 sein:

  • 1: Sowohl beim 49E als auch beim A3144 befindet sich der 5-V-Stromanschluss.
  • 2: Die Steuereinheit ist in beiden Fällen an GND oder Masse angeschlossen.
  • 3: In beiden Fällen ist es der Ausgang, dh derjenige, der das Magnetfeld misst oder erfasst und dadurch eine Spannung erzeugt. Denken Sie daran, dass in digital nur zwei Werte akzeptiert werden, hoch oder niedrig, während Sie in analog die vorherige Formel anwenden können, um zu wissen, wie dieses Feld erkannt wird ...

Integration des Hall-Effekt-Sensors in Arduino

Anschlussdiagramm des Hall-Effekt-Sensors mit Arduino

Wenn Sie gesehen haben, wie es funktioniert und was Sie über diesen Hall-Effekt-Sensor mit der beschriebenen Pinbelegung wissen müssen, sollten Sie bereits wissen, wie es ist Verbinde dich mit deinem Arduino Board. In diesem Fall wird die Verbindung folgendermaßen hergestellt:

  • Sie wissen bereits, dass Pin 1 an den 5-V-Spannungsausgang des Arduino angeschlossen werden muss, damit er sowohl digital als auch analog mit Strom versorgt werden kann.
  • Den zentralen Pin oder 2 müssen Sie mit GND oder Masse Ihrer Arduino-Platine verbinden.
  • Im Fall von Pin 3 variiert dies je nachdem, ob es sich um einen analogen oder einen digitalen handelt:
    • Analog: Verbinden Sie Pin 3 des Hallsensors direkt mit einem der analogen Eingänge Ihrer Arduino-Karte.
    • Digital: Sie müssen Pin 1 und 3 mit einem Pull-up-Widerstand überbrücken, z. B. 10 KB, damit die Schaltung mit dem A3144 ordnungsgemäß funktioniert. Andere Modelle benötigen möglicherweise andere Widerstandswerte ... Wenn Sie dies berücksichtigen, können Sie Pin 3 mit einem digitalen Eingang auf Ihrer Arduino-Platine verbinden.

Die Nummer des Eingangs der Karte, an die Sie sie angeschlossen haben, spielt keine Rolle. Merken Sie sich einfach die Nummer und erstellen Sie sie korrekt Der Quellcode für Ihr Projekt. In diesem Fall gibt es auch Unterschiede, ob Sie sich für analog oder digital entschieden haben:

  • Der einfache Code für die analog ist:
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);
}

  • Der einfache Code für die digital würde:
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);
  }
}

Ich hoffe, dieser Leitfaden hat Ihnen geholfen ...


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