Схема датчика холла: принцип работы, как проверить своими руками, применение

Содержание

принцип работы, как проверить своими руками, применение

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Кратко о принципе работы

В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).

Рис .1. Демонстрация эффекта Холла

В соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения U

холла довольно мала, в пределах от 10 мкВ до 100 мВ, она зависит как от силы тока, так и напряженности электромагнитного поля.

До середины прошлого века открытие не находило серьезного технического применения, пока не было налажено производство полупроводниковых элементов на основе кремния, сверхчистого германия, арсенида индия и т.д., обладающих необходимыми свойствами. Это открыло возможности для производства малогабаритных датчиков, позволяющих измерять как напряженность поля, так и силу тока, идущего по проводнику.

Типы и сфера применения

Несмотря на разнообразие элементов, применяющих эффект Холла, условно их можно разделить на два вида:

  • Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля. На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота). Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток
  • Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.

Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:

  • униполярный – срабатывание происходит при определенной силе поля, и после ее снижения датчик переходит в изначальное состояние;
  • биполярный – данный тип реагирует на полярность магнитного поля, то есть один полюс производит включение прибора, а противоположный – выключение.
Внешний вид цифрового датчика Холла

Как правило, большинство датчиков представляет собой компонент с тремя выводами, на два из которых подается двух- или однополярное питание, а третий является сигнальным.

Пример использования аналогового элемента

Рассмотрим в качестве примера конструкцию датчика тока ы основе работы которого используется эффект Холла.

Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта Холла

Обозначения:

  • А – проводник.
  • В – незамкнутое магнитопроводное кольцо.
  • С – аналоговый датчик Холла.
  • D – усилитель сигнала.

Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение UДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.
https://www.youtube.com/watch?v=fmLs9WsKx3I

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ. Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

  • А – датчик.
  • B – магнит.
  • С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

  • При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
  • В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
  • В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

  • Происходит резкое увеличение потребления топлива.
    Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
  • Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
  • Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
  • Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
  • В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП.

Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

  • попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
  • произошел обрыв сигнального провода;
  • в разъем ДП попала вода;
  • сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
  • порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
  • повреждение проводов, подающих питание к ДП;
  • перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
  • проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
  • проблемы с блоком управления;
  • неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
  • возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:

  1. Имитируем наличие ДХ. Это наиболее простой способ, позволяющий быстро провести проверку.
    Но его эффективности может идти речь только в том случае, если не формируется искра при наличии питания на основных узлах системы. Для тестирования следует выполнить следующие действия:
  • отключаем от трамблера трехпроводной штекер;
  • запускаем систему зажигания и одновременно с этим «коротим» проводом массу и сигнал с датчика (контакты 3 и 2, соответственно). При наличии искры на катушке зажигания, можно констатировать, что датчик СБЗ потерял работоспособность и ему необходима замена.

Обратим внимание, что для выявления искрообразования высоковольтный проводок должен находиться рядом с массой.

  1. Применение мультиметра для проверки. Это способ наиболее известный, и приводится в руководстве к автомобилю. Нужно подключить щупы прибора, как продемонстрировано на рисунке 7, и произвести замеры напряжения.
Схема подключения мультиметра для проверки ДХ

На исправном датчике напряжение будет колебаться в диапазоне от 0,4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока). Следует заметить, что проверка осциллографом будет намного эффективней. Подключается он таким же образом, как и мультиметр. Пример осциллограммы рабочего ДХ приведен ниже.

Осциллограмма исправного датчика Холла СБЗ
  1. Установка заведомо рабочего ДХ. Если в наличии имеется еще один однотипный датчик, или имеется возможность взять его на время, то данный вариант тоже имеет место на существование, особенно если первые два сделать затруднительно.

Ест еще один вариант проверки, по принципу напоминающий второй способ. Он может быть полезен, если под рукой нет измерительных приборов. Для тестирования понадобиться резистор номиналом 1,0 кОм, светодиод, например, из фонарика зажигалки и несколько проводков. Из всего этого набора собираем прибор в соответствии с рисунком 9.

Рис. 9. Светоиндикаторный тестер для проверки ДХ

Тестирование осуществляем по следующему алгоритму:

  1. Проверяем питание на датчике. Для этой цели подключаем (соблюдая полярность) наш тестер к клеммам 1 и 3 ДХ. Включаем зажигание, если с питанием все нормально, светодиод загорится, в противном случае потребуется проверять цепь питания (предварительно убедившись в правильном подключении светодиода).
  2. Проверяем сам датчик. Для этого провод с первой клеммы «перебрасываем» на вторую (сигнал с ДХ). После этого начинаем крутить распредвал (руками или стартером). Моргание светодиода засвидетельствует исправность ДХ. В противном случае, на всякий случай проверяем соблюдение полярности при подключении светодиода, и если оно выполнено правильно, — меняем датчик на новый.

принцип работы, применение, принципиальная схема, подключение

Датчики стали незаменимой частью жизни людей. Они делают ее проще. Датчики света, звука, движения управляют разными техническими системами. Ту же функцию – управление системами выполняют датчики на основе эффекта Холла (далее ДХ – датчик Холла). Далее будет рассмотрено устройство и особенности датчика Холла, разновидности контроллера, его применение, а также принцип работы.

Описание и применение

Контроллер, в основе которого лежит действие эффекта Холла, относится к датчикам магнитного типа. Они выдают электрический сигнал в зависимости от изменения магнитного поля вокруг них.

Эффект Холла состоит в появлении напряжения в проводнике при прохождении через него электрического тока. Электрический ток меняет магнитное поле, за ним меняется индукция этого поля, в итоге создается разность потенциалов.

Регистр Холла работает следующим образом:

  • вокруг него создается магнитное поле, активирующее контроллер;
  • при внесении в поле какого-либо объекта, оно выходит за первоначальные границы; датчик этот процесс фиксирует и генерирует напряжение, пропорциональное изменению.

Напряжение называется напряжением Холла.

На основе датчика Холла собирают контроллеры приближения, движения, переключатели и другие полезные в быту и промышленности устройства.

Виды, устройство и принцип действия

Всего выделяют два вида датчиков на основе эффекта Холла. Первые – цифровые, вторые – аналоговые. Они значительно отличаются друг от друга в плане конструкции и принципа функционирования.

Цифровые

Цифровые регистры имеют два устойчивых положения: ноль или единица – то есть они срабатывают при определенной величине изменения магнитного поля. В основе таких датчиков лежит устройство под названием триггер Шмитта, которое имеет два устойчивых состояния: логический ноль и логическая единица.

Контроллеры подобного типа делятся на три вида:

  1. Униполярные.
  2. Биполярные.
  3. Омниполярные.

Каждый из этих видов далее будет подробно рассмотрен.

Униполярные

Контроллеры подобного вида работают только в том случае, если к ним прикладывается магнитное поле положительной полярности от южного полюса. Только при этом условии происходит срабатывание и отпускание контроллера.

Биполярные

Эти цифровые датчики работают под действием магнитного поля и южного, и северного полюса. Их особенность состоит в том, что срабатывают они под действием поля от южного полюса, а отпускаются под действием северного полюса.

Омниполярные

Уникальность этих контроллеров Холла состоит в том, что они могут включаться и выключаться под действием поля от любого полюса.

Аналоговые

В отличие от цифровых аналоговые датчики способны выдавать на выходе не два стабильных уровня сигнала, а бесконечное множество. Их принцип работы основан на преобразовании величины индукции поля в напряжение.

Конструкция этих устройств содержит элемент Холла (сам контроллер) и усилитель сигнала.

Применение

И аналоговые (линейные), и цифровые контроллеры нашли широкое применение во всех сферах жизни.

Линейные

Из-за большого количества уровней выходного напряжения такие контроллеры часто применяют в измерительной технике.

Датчик тока

Регистр тока на ДХ сделать очень просто. Необходимо установить лишь правильный преобразователь, который из напряжения, создаваемого в результате прохождения тока через проводник, будет получать ток. Ток с напряжением связаны законом Ома.

Тахометр

Тахометр измеряет частоту вращения чего-либо. Например, вала. Сделать такое устройство на ДХ очень просто. Достаточно установить датчик рядом с вращающимся объектом, а на сам объект повесить небольшой магнит.

Как только магнит будет проходить рядом с датчиком, индукция поля будет изменятся, как и величина напряжения на выходе соответственно.

По изменению последней можно судить о скорости вращения вала.

Датчик вибраций

На основе ДХ можно сконструировать простой регистр вибрации, который будет реагировать на изменение магнитного поля в результате микроперемещений магнита, создающего поле для проводника с током.

Детектор ферромагнетиков

Ферромагнетики – магнитоактивные вещества. Они искажают магнитное поле планеты. По величине этого искажения можно определить, насколько сильный тот или иной ферромагнетик.

Как измерить это искажение? Это можно сделать с помощью ДХ. Если внести в поле магнита, создающего напряжение в проводнике, магнитный материал (ферромагнетик), то поле изменит индукцию и это повлияет на создаваемую разность потенциалов.

Датчик угла поворота

ДХ способны измерять угол вращения какого-то либо объекта. Например, если на нем установлены магнит и контроллер Холла, то по величине индукции (близости магнита к датчику) можно определить угол вращения.

Потребуется лишь правильно определить зависимость между индукцией и углом. В этом поможет университетский курс физики и механики.

Бесконтактный потенциометр

Напряжение с током связаны по закону Ома через сопротивление. Зная ток через проводник и напряжение, не сложно рассчитать подключенное к проводнику сопротивление. Этот факт позволяет строить на ДХ бесконтактные потенциометры.

ДХ в бесколлекторном двигателе постоянного тока

Подобные контроллеры часто применяются в бесколлекторных двигателях в качестве измерителей угла поворота.

Датчик расхода

Датчик расхода на аналоговом ДХ устроен так, что объем пропущенного через этот датчик вещества пропорционален изменению магнитной индукции поля вокруг него.

Датчик положения

Чтобы собрать датчик положения на ДХ, нужно к отслеживаемой цели подключить магнитную пластину. Когда эта пластина будет менять положение относительно магнита в ДХ, поле будет менять свой состав и по изменению индукции этого поля можно будет определить положение объекта.

Цифровые

Такие контроллеры применяются в электронике и промышленности для управления включением и выключением, например, станков с численным программным управлением, а также для регулирования работы автоматизированных систем.

Датчики

На цифровых ДХ собирают различные контроллеры, способные отслеживать изменение различных величин и реагировать на изменения.

Контроллер частоты вращения

Контроллеры Холла, измеряющие частоту вращения чего-либо, называются энкодерами. Обычно их несколько устанавливается на определенную позицию, через которую проходит несколько магнитов с вращающегося объекта.

Как только магнит пересекает первый датчик, последний выдает на выходе уровень логической единицы. С другими контроллерами аналогично. Момент появления логической единицы на одном из датчиков позволяет оценить частоту вращения объекта.

Контроллер системы зажигания авто

Система зажигания устроена таким образом, что имеет два устойчивых состояния: включено-выключено. Такие же устойчивые логические уровни имеют цифровые ДХ. Соединить эти приборы в одно устройство не составляет труда: к системе зажигания присоединяется магнитная пластина.

Когда система находится в положении «включено», пластина пересекает магнитное поле ДХ и разность потенциалов в проводнике контроллера изменяется. Этим изменением можно управлять различными системами авто.

Контроллер положения клапанов

Если к клапану подсоединить магнитную пластину, а ее расположить рядом с контроллером Холла, то при открытии (или, наоборот, закрытии) клапана индукция поля и, как следствие, напряжение в проводнике изменится, а это изменение переведет контроллер в одно из логических состояний (ноль, единица).

Так можно фиксировать открывание и закрывание клапанов.

Контроллер бумаг в принтере

Наличие бумаги в принтере можно фиксировать точно так же, как и положение клапанов. Есть флажок, который устанавливается и пересекает поле постоянного магнита ДХ, если в принтер поступает бумага.

Устройства синхронизации

Датчики синхронизации активно применяются в автомобилестроении, где они регулируют время и объем подачи топлива, углы опережения зажигания и поворота распределительного вала, а также других показателей.

Такие датчики представляют собой намагниченный сердечник с медной обмоткой, на концах которой фиксируют разность потенциалов.

Счетчик импульсов

С помощью эффекта Холла можно считать поступающие в проводник импульсы. Импульс – сигнал высокого уровня. Соответственно, есть сигнал низкого уровня (обычно это 0). Если импульс поступает на проводник, то на его концах создается разность потенциалов под действием магнитного поля. Когда импульс пропадает, разность потенциалов тоже исчезает. По скорости появления-пропадания напряжения в проводнике можно судить о количестве импульсов: зная время и скорость можно определить количество.

Блокировка дверей

Магнит контроллера располагается на двери машины, например, а сам контроллер – на дверной коробке. Как только замок, не снятый с сигнализации, попытается кто-то открыть и потянет на себя ручку двери, подключенная система заблокирует двери и предотвратит доступ в машину. Так и работает блокировка дверей с применением ДХ.

Вместо системы блокировки дверей к датчику можно подключить сирену или другую сигнализацию.

Измеритель расхода

Расходометр на ДХ устроен таким образом, что каждое изменение магнитного потока, фиксируемое контроллером, равняется определенной порции прошедшего вещества (жидкости, например).

Бесконтактное реле

Бесконтактные реле на ДХ так устроены, что при изменении магнитной индукции поля вокруг проводника на нем меняется напряжение и это изменение разности потенциалов провоцирует переключение реле.

Детектор приближения

Контроллер приближения на цифровом ДХ аналогичен контроллеру на линейном ДХ с той лишь разницей, что цифровой выдает только два уровня сигнала – высокий и низкий – а аналоговый –бесконечное множество, то есть, например, цифровым контроллером можно только включить и выключить свет, а аналоговым включить на определенную величину, сделать свет ярче или тусклее, а потом выключить.

Какие функции выполняет в смартфоне

Когда человек подносит смартфон близко к уху, экран телефона гаснет для предотвращения случайных нажатий. Как это удалось реализовать разработчикам? При помощи цифрового датчика приближения, основанного на эффекте Холла.

Как изготовить своими руками

Чтобы сделать простейший ДХ своими руками, понадобится:

  1. Ферритовое кольцо.
  2. Проводник для тока.
  3. Элемент Холла (микросхема ACS 711, например).
  4. Дифференциальный усилитель.

В кольце необходимо пропилить зазор, в котором расположится элемент Холла. Его потребуется подключить к дифференциальному усилителю, который представляет особой ОУ с отрицательной обратной связью.

Если изменение индукции – это своеобразная «ошибка», то ОУ выступает в роли усилителя ошибки, как показано на принципиальной схеме подключения на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема подключения элемента Холла.

Вместо усилителя можно установить микроконтроллер и через ограничительный резистор подключить его к выводу микросхемы ACS 711 в режиме АЦП. Тогда к другому выводу микроконтроллера можно подключить полевой транзистор и получится генератор импульсов, который можно использовать в режиме широтно-импульсной модуляции, например.

Преимущества и недостатки

К преимуществам ДХ можно отнести:

  1. Многофункциональность. Контроллеры Холла, как описано выше, могут играть роль десятков видов датчиков.
  2. Надежность. Не подвержены износу т.к. не имеют движущихся частей. На их работе не влияет ни влага, ни пыль (вибрация в меньшей степени).
  3. Простота. Практически не требует обслуживания.

Среди недостатков ДХ выделяют:

  1. Низкий радиус действия. Обычно ДХ не работает на расстоянии больше 10 см. В противном случае придется использовать очень сильный магнит.
  2. Сложно обеспечить стабильность измерений. Из-за постоянно меняющегося магнитного поля точность измерений ДХ всегда будет немного колебаться.

Главный недостаток ДХ – температурная нестабильность.

Чем выше температура, тем быстрее движутся заряды в проводнике, тем чувствительнее датчик ко всем колебаниям магнитного поля.

Датчик Холла Схема Принципиальная - tokzamer.ru

Назначение датчика Холла Датчик Холла предназначен для определения момента искрообразования в бесконтактной системе зажигания БСЖ автомобиля. В зависимости от того, на каком проводе появляется сигнал, схема распознает направление перемещения.


Стальной экран, имеющий несколько прорезанных ровных отверстий. Потребует применения такого датчика контроль оборотов выходных валов редукторов, контроль направления вращения двух и более синхронизируемых механизмов, учет расхода жидкости.

Такое явления называется ЭДС электродвижущей силой Холла. Сделаем его сами.
Датчик Холла.Что это и как работает.Простые токовые клещи своими руками.

Датчик Холла: на самом деле — всё просто Прибор основан на эффекте Холла, который заключается в следующем: если на любой полупроводник, вдоль которого протекает электрический ток, оказать воздействие пересекающим поперёк магнитным полем, то возникнет поле электрическое, называемое электродвижущей силой ЭДС Холла.

Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала. Это и есть генератор Холла.

Проводятся эксперименты по использованию датчика Холла в качестве чувствительного элемента магнитного компаса. Соответственно коммутатор прерывает электрический ток, подающийся на катушку зажигания, магнитное поле в ней резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС кВ ток высокого напряжения.

Но наибольшее применение генератор Холла получил в автомобильной промышленности — для измерения положения распределительного и коленчатого валов, в качестве бесконтактного электронного зажигания и в других целях.

Сигнал скорости управляет переключателем К2. Мы рекомендуем внимательно прочитать данную статью и добавить ее в закладки, потому как она позволит Вам сэкономить ни много ни мало, а американских долларов.

Как подключить датчик Холла Где найти для мотора

Принцип работы датчика Холла

Нужно, чтобы выходной ток датчика был достаточен для принимающего прибора в целях уменьшения влияния помех, искажающих передаваемую информацию. Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.

Итак, как же работает датчик Холла? Так как при работе двигателя на датчик будет воздействовать высокая температура и пластмасса может вытечь, а это приведет к более серьёзной поломке.

Сопротивления R1, R2 задают выходной ток импульсного датчика. Таким образом, будет наблюдаться разница плотности электронов на противоположных концах пластины.

В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.

Разделить системы зажигания по принципу работы можно на три ступени системы : Контактная.

Радиодетали в схеме Параметры импульсного датчика во многом обуславливают примененные компоненты его электрической схемы. Если вернуть обогреватель в вертикальное положение, то обогреватель снова включится.

Есть и более простой способ: подвижные контакты и элементы просто намагничивают.
Простая проверка датчика Холла! A simple Hall sensor check!

Признаки неисправности датчика Холла

Оцените статью: Поделитесь с друзьями! Преобразователь может использоваться в системах автоматизации, транспортных системах и т.

Принцип работы датчика Холла Датчики Холла являются составной частью различных приборов. Фото 1. Назначение и устройство датчика Холла Название датчик берет от фамилии своего изобретателя.

Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.

Выглядит он так: Поэтому при наличии неисправного датчика Холла бежим в ближайший радиомагазин или рынок и приобретаем SSA. Если в запасе нет уже готового исправного датчик — не беда. Поэтому для измерения слабых токов применяют конструкцию рис. Ток высокого напряжения идет от катушки зажигания по проводу через угольный контакт на пластину ротора, и затем через клемму крышки распределителя по проводу высокого напряжения, в наконечнике которого установлен помехоподавительный экран, попадает на соответствующую свечу зажигания и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.

Писали, что очень удобна для выставления зажигания… Удачи! Схема подключения датчика Холла В качестве примера использования, на картинке ниже показана электрическая цепь бесконтактной системы зажигания автомобиля, с преобразователем Холла. Существует несколько способов проверки исправности автомобильного датчика Холла.

Что такое датчик Холла и как он работает


На холостом ходу в работе двигателя появляются перебои и рывки. При выполнении этой операции будьте внимательны!

Именно он заметил, что если в созданное каким-то образом магнитное поле поместить металлическую пластину пот электрическим напряжением, то такие действия вызовут появление импульсов и электроны в этой пластине примут траекторию отклонения перпендикулярно направления самого магнитного потока. Обычно ток через транзистор датчика не должен превышать 20 мА. ЗЫ, в продаже встречал приблуду, вставляется между датчиком и проводкой, и светодиодом показывает момент срабатывания. Похожие статьи: autodont.

Полученная величина будет зависеть от силы поля и его полярности. Для этого достаточно разместить между пластинкой и магнитом движущийся экран с щелями в нём.
КАК РАБОТАЕТ ДАТЧИК ХОЛЛА [РадиолюбительTV 84]

Искать на сайте

Это и есть генератор Холла.

Все очень просто. Следующим этапом нам потребуется аккуратно отпаять ножки элемента от тестовой схемы и подключить его к стандартным контактам разъема.

Включаешь зажигание.

В схему датчика входит источник питания, преобразующий однополярное напряжение питания в двухполярное питание схемы. Вытяните штифт пассатижами. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Импульсы же возникают благодаря тому, что прорези идут не через одинаковое расстояние, а через разное, то есть они чередуются. Замена датчика: инструкция для автомобилистов Для установки нового датчика зажигания нужно правильно вынуть тот, который вышел из строя. Резисторы R1, R2 задают выходной ток нашего импульсного датчика.

Отсоедините крышку трамблера. Третий провод используется для передачи сигнала, полярность которого изменяется относительно общего провода питания. Подключите вольтметр к выходу датчика. Потребует применения такого датчика контроль оборотов выходных валов редукторов, контроль направления вращения двух и более синхронизируемых механизмов, учет расхода жидкости.

Датчики магнитного поля. Датчики Холла в схемах на МК

Еще раз проверяем работу тестером и на этом работа по ремонту датчика Холла можно считать завершенным. Если же невозможно установить исправный датчик, можно воспользоваться несложным устройством, которое будет дублировать его работу. Но наибольшее применение генератор Холла получил в автомобильной промышленности — для измерения положения распределительного и коленчатого валов, в качестве бесконтактного электронного зажигания и в других целях. Первые приборы получались довольно громоздкими и не очень эргономичными.

Применение неодимовых магнитов самых сильных постоянных магнитов позволяет уместить на диске достаточное количество малогабаритных магнитов. Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов: Прежде всего, трамблер снимается с машины. Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания , встречающиеся в автомобилях. Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности. Наиболее легким способом считается замена прибора на исправный.
установка зажигания с датчиком холла на мотоцикле .БАШКИРИЯ СТЕРЛИТАМАК

Датчик Холла | Виды, принцип работы, как проверить

Что такое датчик Холла

Датчики Холла представляют из себя твердотельные радиоэлементы, которые становятся все более популярными в радиолюбительской среде и разработке радиоэлектронных устройств. Они применяются в датчиках измерения положения, скорости или направленного движения. Они все чаще заменяют собой путевые выключатели и герконы. Так как такие датчики являются абсолютно герметичными и представляют из себя простой радиоэлемент, то они не боятся вибрации, пыли и влаги. То есть по сути датчик Холла простыми словами – это радиоэлемент, который реагирует на внешнее магнитное поле.

Эффект Холла

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странный эффект. Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я пометил гранями ABCD.

Он пропускал постоянный ток через грани D и B. Потом поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и обнаружил напряжение на гранях А и C!  Этот эффект и был назван в честь этого великого ученого. Основной физический принцип данного эффекта был основан на силе Лоренца. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, стали называть датчиками Холла. 

Но здесь один маленький нюанс. Дело в том, что напряжение Холла даже при самой большой напряженности магнитного поля будет какие-то микровольты. Согласитесь, это очень мало. Поэтому, помимо самой пластинки в датчик Холла устанавливают усилители постоянного тока, логические схемы переключения, регулятор напряжения а также триггер Шмитта. В самом простом переключающем датчике Холла все это выглядит примерно вот так:

где

Supply Voltage – напряжение питания датчика

Ground – земля

Voltage Regulator – регулятор напряжения

А – операционный усилитель

Hall Sensor – собственно сама пластинка Холла

Output transisitor Switch – выходной переключающий транзистор (транзисторный ключ)

Линейные (аналоговые) датчики Холла

В линейных датчиках напряжение Холла (напряжение на гранях А и С) будет зависеть от напряженности магнитного поля. Или простыми словами, чем ближе мы поднесем магнит к датчику, тем больше будет напряжение Холла. Это и есть прямолинейная зависимость.

В линейных датчиках Холла выходное напряжение берется сразу с операционного усилителя. То есть в линейных датчиках вы не увидите триггер Шмитта, а также выходного переключающего транзистора. То есть все это будет выглядеть примерно вот так:

О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку.

Теоретически, если подавать ну очень сильный магнитный поток на датчик Холла, то напряжение Холла будет бесконечно большим? Как бы не так). Выходное напряжение будет лимитировано напряжением питания. То есть график будет выглядеть примерно вот так:

Как вы видите, до какого-то момента у нас идет линейная зависимость выходного напряжения датчика от плотности магнитного потока. Дальнейшее увеличение магнитного потока бесполезно, так как оно достигло напряжения насыщения, которое ограничено напряжением питанием самого датчика Холла.

Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого провода, например, токовые клещи.

Существуют также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах, называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально плотности магнитного потока.

Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер. Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью. Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.

Цифровые датчики Холла

Как только наступила  эра цифровой элек троники, в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Самый простой датчик Холла на триггере Шмитта мы уже рассмотрели выше и он выглядит вот так:

По сути такой датчик имеет только два состояние на выходе. Либо сигнал есть (логическая единица), либо его нет (логический ноль). Гистерезис на триггере Шмитта просто устраняет частые переключения, поэтому в цифровых датчиках Холла он используется всегда.

В результате промышленность стала выпускать датчики Холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:

Униполярные

Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. К примеру, подносим южный полюс магнита и датчик сработает. На северный магнитный полюс он реагировать не будет.

Биполярные

Подносим магнит одним полюсом – датчик сработает и будет продолжать работать даже тогда, когда мы уберем магнит от датчика. Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Как проверить датчик Холла

Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:

Судя по даташиту, на первую ножку подаем плюс питания, на вторую – минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого соберем простейшую схему: светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и сам датчик Холла.

Теперь цепляемся к нашей схеме от блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс питания – на первый.

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

Чтобы не перепутать полюса, я пометил красным бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно – я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать, где северный полюс, а где южный.

Как только я поднес магнит “красным” полюсом к датчику холла, то у меня светодиод сразу потух.

Переворачиваю магнит другим полюсом, подношу его к датчику Холла и вуаля!

Если магнит не переворачивать, то есть не менять полюса, то светодиод также останется потухшим, потому что датчик биполярный.

А вот и видео работы

Как вы видите на видео, мы с помощью магнита управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть – единичка, сигнала нет – ноль. То есть светодиод горит – единичка, светодиод потух – ноль.

Применение датчиков Холла

В настоящее время область применения датчиков Холла очень обширна и с каждым годом становится все шире и шире. Вот основные применения:

Применение линейных датчиков

  • датчики тока
  • тахометры
  • датчики вибрации
  • детекторы ферромагнетиков
  • датчики угла поворота
  • бесконтактные потенциометры
  • бесколлекторные двигатели постоянного тока
  • датчики расхода
  • датчики положения

Применение цифровых датчиков

  • датчики частоты вращения
  • устройства синхронизации
  • датчики систем зажигания автомобилей
  • датчики положения
  • счетчики импульсов
  • датчики положения клапанов
  • блокировка дверей
  • измерители расхода
  • бесконтактные реле
  • детекторы приближения
  • датчики бумаги (в принтерах)

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Они не имеют электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона  и электромагнитного реле. В настоящее время они уже почти полностью заменили герконы.

Датчик Холла Arduino: инструкция по подключению

Датчик Холла представляет собой устройство, регистрирующее, когда изменяется напряжение магнитного поля. Он применяется, чтобы измерять:

  • скорость вращения — прибор применяется в автомобилестроительной отрасли, прочих сферах, где нужно устанавливать скорость, с которой вращается предмет; датчики, основанные на эффекте Холла, заменили собой герконы;
  • приближение — в качестве примера можно назвать складной чехол телефона, подсвечивающий дисплей при раскрытии;
  • поворотный угол;
  • уровень вибрационного воздействия;
  • параметры магнитного поля — прибор задействуется в магнитометрах, цифровых компасах;
  • силу электротока;
  • воздушные зазоры, количество жидкости.

Основные преимущества данного прибора:

  • выполнение нескольких функций — посредством устройства можно определять расположение, скорость, вектор движения;
  • длительный эксплуатационный период — в приборе нет подвижных элементов;
  • отсутствие необходимости в особом техобслуживании;
  • высокая прочность;
  • невосприимчивость к вибрационному воздействию, защита от пылевых частичек, влаги.

Минусы прибора заключаются в следующем:

  1. Невозможность измерения электротока на дистанции больше 0.1 м. Решить данную проблему возможно, используя мощный магнит, генерирующий поле большой ширины.
  2. Влияние внешних полей на показания прибора.
  3. Повышенные температурные показатели действуют на сопротивлении проводника. Это отражается на подвижности носителя электрозаряда, делает устройство менее чувствительным.

Принцип работы

Прибор функционирует по следующему принципу:

  1. Когда электроток проходит через сенсор, электроны прямо двигаются к нему.
  2. Когда на прибор действует внешнее поле, происходит отклонение носителей электрозаряда (сила Лоренца).
  3. Из-за отклонения отрицательно заряженные частички будут сдвигаться к одной стороне прибора, а частицы с положительным зарядом — к другой.
  4. Из-за подобного скопления отрицательно и положительно заряженных частиц на различных сторонах пластинки напряжение может наблюдаться промеж сторон пластинки. Данное напряжение прямо зависит от электротока и напряжения магнитного поля.

Сенсоры с аналоговым выводом включают в себя регулятор напряжения, элемент Холла, усилитель. Их чаще всего применяют, когда нужно измерить приближение. Также все сенсоры можно поделить на би- и униполярные. Первым для работы нужно частицы, которые заряжены как положительно, так и отрицательно. Вторым необходимы только частицы с положительным зарядом.

Как подключить модуль с датчиком Холла к плате «Ардуино»

Устройство, базирующееся на эффекте Холла, включает в себя такие элементы:

  • резистор подстройки;
  • компаратор с 2 каналами;
  • несколько резисторов для согласования;
  • 2 светодиодных элемента;
  • сенсор.

Резистор подстройки предназначен для того, чтобы настраивать чувствительность сенсора. 1-й светодиодный элемент показывает, есть ли напряжение электропитания на модуле. 2-й светодиод подает сигнал, когда магнитное поле превышает определенный порог срабатывания.

Устройство содержит 4 вывода. Подключение датчика Холла к Arduino выполняется так:

  • вывод G подключается к разъему GND на плате «Ардуино», служит для заземления;
  • + подсоединяется к 5V, предназначен для электропитания от +2 до +10 В;
  • AO подсоединяется к A0, представляет собой аналоговый вывод, служит для измерения напряжения магнитного поля;
  • DO подключается к 12, является цифровым выводом, который подает сигнал, когда магнитное поле превышает установленный уровень напряженности.

Таким же образом можно подключить четыре и более датчиков Холла к Arduino, но постарайтесь не забыть расширить программу для всех устройств, это будет делаться обычным копированием и заменой номеров пинов.

Как считать показания с прибора

После подключения сенсора к плате можете выполнить проверку работы системы. Для этого можно создать стандартный скетч, выводящий полученные параметры в порт. Выполните загрузку скетча, проверьте, какая информация выводится в порт.

Как установить быстроту кручения предмета

Для вычисления скорости кручения нужно применять информацию с цифрового вывода сенсора на эффекте Холла. Подобная схема будет полезна, если вы, например, создаете велосипедный спидометр.

Расположите устройство так, что оно было неподвижным. Например, можете использовать тиски. На поверхности крутящегося объекта зафиксируйте постоянный магнит. В качестве крутящейся платформы можно использовать HDD, где закреплен магнит.

Угловая скорость равна частному от деления поворотного угла на время, за которое произошел поворот. В данном случае угол будет равняться 360 градусам. Требуется только посчитать время, за которое поворачивается диск.

В скетче будут происходить «отлов» поступления информации с устройства от HIGH к LOW, вычисление разницы между 2 производимыми последовательно переходами. Чтобы определить временной промежуток, воспользуйтесь базовой функцией millis(), возвращающей число миллисекунд, которые прошли после запуска платы «Ардуино».

Выполните загрузку скетча, запускайте кручение предмета с магнитом. Период оборота и угловая скорость будут выведены в консольное окно. Если на маленькой дистанции друг за другом на диске расположить 2 магнита, то можно будет установить не только скорость кручения, но и вектор. Для этого потребуется более сложный скетч.

Если говорить именно о велосипедном спидометре, то понадобится вспомнить еще одну формулу, показывающую зависимость линейной скорости от угловой. Соответственно с ней, линейная скорость равна произведению угловой скорости и радиуса велосипедного колеса. Благодаря данной формуле можно сделать усложненную версию скетча и определить направление вращения.

Показатели аналогового канала

Определим, что означают показатели датчика тока. Он показывает напряжение, изменяемое в зависимости от параметров поля. Индукционный вектор поля исчисляется в Гауссах. Соответственно с техническим описанием сенсора, измерительные пределы устройства 49Е – от −1.2 тыс. до +1.2 тыс. Гаусс. Примерная чувствительность прибора равна 2.9 мВ/Гс.

Возвращаемся к 1-му скетчу. Значения, которые сняли с датчика Холла связанного с Ардуино, менялись в диапазоне 508–525 отсчетов. Если конвертировать их в вольты, то это будет как раз приблизительно нулевая точка шкалы отсчета сенсора, или 2.5 В. Если приблизить магнит полюсом к сенсору, то значения будут изменяться от 0 в одну сторону. При изменении полюса они будут меняться в противоположную сторону. Делаем вывод, что по показаниям аналогового выхода сенсора можно определять параметры поля, направление силовых линий.

Видео по теме

Хорошая реклама

 

ДАТЧИК ХОЛЛА


   Датчик Холла предназначен для измерения скорости перемещения с целью измерения и индикации параметров работы исполнительных механизмов приборами систем автоматического управления. Информация, поступающая от датчика необходима для формирования управляющих сигналов в системах регулирования и стабилизации параметров перемещения механических узлов автоматизированного объекта. Потребует применения такого датчика контроль оборотов выходных валов редукторов, контроль направления вращения двух и более синхронизируемых механизмов, учет расхода жидкости. Датчик предназначен для применения в системах автоматизации поточных линий, транспортных системах и в других системах автоматического управления. Условное графическое обозначение:


   Широкое применение датчик Холла имеет в транспортных системах. Также Датчик Холла применяется для контроля положения узлов различных механизмов: перемещение деталей механизмов до концевых положений, построение энкодеров. Используется для измерения больших токов. Проводятся эксперименты по использованию датчика Холла в качестве чувствительного элемента магнитного компаса. Основу датчика составляет элемент Холла, соединенный с электрической схемой. Современный датчик Холла представляет собой микросхему, к которой подводится питание, а на выходе микросхемы формируется информационный сигнал. Принцип работы датчика Холла состоит в фиксировании магнитного поля. Для измерения скорости перемещения датчика Холла закрепляется на неподвижном элементе конструкции, а в движущейся части устанавливаются магниты. Применяют и более простое решение, намагничивают подвижные элементы не внося изменений в конструкцию механизма. Для измерения скорости вращения применяется пара постоянный магнит и датчик Холла. Между ними свободно перемещается пластина, экранирующая магнитное поле. При каждом обороте с выхода датчика Холла поступает электрический импульс в схему электронного тахометра. Для увеличения точности измерения устанавливают две и более пар магнит + датчик Холла. 


   Принцип работы датчика Холла позволяет создать регистрирующее устройство не имеющее механического контакта с подвижной частью контролируемого механизма, что позволяет многократно увеличить ресурс работы по сравнению с герконами или механическими переключателями, кнопками. На рисунке показан узел из бесконтактной системы зажигания автомобильной схемы, с использование датчика Холла. 


 1 - аккумулятор; 
 2 - замок зажигания; 
 3 - свечи зажигания; 
 4 - двухвыводная катушка зажигания; 
 5 - вольтметр; 
 6 - коммутатор; 
 7 - датчик Холла.

   Проверить датчик Холла можно по такой технологии. С выхода датчика снимается напряжение, если в его зазоре находится стальной экран. Если экрана в зазоре нет, то напряжение на выходе датчика близко к нулю. На снятом с двигателя датчике-распределителе зажигания датчик можно проверить по схеме, приведенной на рисунке ниже, при напряжении питания 8-14 В. Медленно вращая валик датчика-распределителя зажигания, измерьте вольтметром напряжение на выходе датчика. Оно должно резко меняться от минимального (не более 0,4 В) до максимального (не более, чем на 3 В меньше напряжения питания).


   Использование совместно с датчиком Холла постоянного магнита повышает надежность по сравнению с оптопарами, требующими источника света. Постоянный магнит "не погаснет”, а источник света требует подключения к питанию, постоянно потребляет ток. Обрыв питания источника света приведет к ложному сигналу с выхода оптопары, что не может произойти с датчиком Холла. Автор статьи - Сергей Куприянов.

   Форум по радиодеталям

   Справочники радиодеталей

Лабораторный БП 0-30 вольт

Драгметаллы в микросхемах

Металлоискатель с дискримом

Ремонт фонарика с АКБ

Восстановление БП ПК ATX

Кодировка SMD деталей

Принципиальная схема магнитной дверной сигнализации

с использованием датчика Холла и таймера 555 IC

Дверная сигнализация - очень распространенное и полезное устройство для обеспечения безопасности. Они используются для определения того, открыта или закрыта дверь. Часто мы видели дверную сигнализацию в холодильнике, которая при срабатывании издавала другой звук. Проекты дверной сигнализации очень популярны среди студентов и любителей электроники. Мы также построили множество сигнализаций на основе различных технологий:

На этот раз мы решили сделать дверную сигнализацию , используя датчик Холла и микросхему таймера 555.

Необходимые компоненты:

  1. 555 Таймер IC
  2. Зуммер
  3. Хлебная доска
  4. Резистор 1К -4
  5. Резистор 10К
  6. 50к горшок
  7. светодиод
  8. 10 мкФ Конденсатор
  9. Перемычка
  10. Аккумулятор 9В или питание
  11. LM7805 Регулятор напряжения
  12. Транзистор BC547
  13. 3144 Магнитный датчик на эффекте Холла

Датчик эффекта Холла:

Датчик Холла - это устройство, которое может определять присутствие магнита в зависимости от его полярности.Это преобразователь, который генерирует сигнал в соответствии с присутствующим рядом магнитным полем. Здесь мы использовали датчик Холла 3144 с диапазоном действия около 2 см.

Как следует из названия, датчик на эффекте Холла работает по принципу «эффекта Холла» . Согласно этому закону, «когда проводник или полупроводник с током, текущим в одном направлении, вводился перпендикулярно магнитному полю, напряжение могло быть измерено под прямым углом к ​​пути тока».Используя эту технику, датчик Холла сможет обнаружить присутствие магнита вокруг него. Ранее мы подключили датчик Холла к Arduino и сделали несколько проектов с использованием датчика Холла.

Принципиальная схема и пояснения:

В схеме магнитной дверной сигнализации мы использовали микросхему таймера 555 в нестабильном режиме для генерации тонального сигнала в качестве сигнала тревоги; Частоту тона можно регулировать с помощью прилагаемого потенциометра RV1.Здесь мы подключили резистор 1 кОм (R1) между Vcc и контактом 7-го таймера 555 (U2) и резистор 1 кОм (R4) и потенциометр 50 кОм (RV1) между контактами 7 и 6. Контакт 2 закорочен с контактом 6 и 10 мкФ C1. Конденсатор подключен к выводу 2 относительно земли. Контакт 1 подключен к земле, а контакт 4 напрямую подключен к VCC и контакту 8 с помощью транзистора. Датчик Холла или магнит Датчик используется для определения того, открыта и закрыта дверь. Его выход подключен к базе транзистора BC547, который отвечает за обеспечение пути к микросхеме таймера 555.Зуммер и светодиод подключены к контакту 3 разъема 555 для индикации тревоги. Наконец, мы подключили батарею 9 В для питания цепи.

Рабочее пояснение:

Работать с этой магнитной дверной сигнализацией сложно. Здесь мы сделали нестабильный мультивибратор 555 для генерации сигнала тревоги, как мы уже упоминали. Но мы управляем этим нестабильным мультивибратором U2 с помощью датчика Холла U3 через NPN-транзистор Q1 BC547.

Когда мы помещаем магнат рядом с датчиком Холла , датчик Холла определяет магнитное поле и генерирует на выходе низкий сигнал. Этот вывод идет на базу транзистора. Из-за низкого сигнала транзистор остается выключенным, питание на микросхему таймера 555 не подается, а зуммер остается тихим при выключенном светодиоде.

Теперь , когда мы берем магнейт далеко от датчика Холла , тогда датчик Холла генерирует сигнал высокого уровня, который идет на базу транзистора.Из-за высокого сигнала транзистор включается и оставляет путь для нестабильного питания мультивибратора. А когда нестабильный мультивибратор получает питание, он начинает работать и также издает звуковой сигнал и мигает светодиод. Пользователь может изменить частоту тона, перемещая потенциометр RV1.

Итак, теперь мы можем прикрепить эту схему к дверной раме и магнит к дверям, теперь, когда ворота закрыты, магнит (дверь) и датчик холла (дверная рама) останутся рядом, а сигнализация останется выключенной.Всякий раз, когда кто-то открывает дверь, магнит ускользает от датчика Холла, и он устанавливает высокий уровень датчика Холла и запускает светодиод и сигнализацию, подключенную к 555 IC.

Взаимодействие датчика Холла с Raspberry Pi

Датчики Холла - это датчики, которые вырабатывают электрический сигнал на своем выходе при контакте с магнитным полем. Аналоговая величина электрического сигнала на выходе датчика является функцией силы магнитного поля. В наши дни датчики Холла используются повсюду, они используются по разным причинам и во всех видах устройств, от мобильных телефонов до переключателей, для измерения скорости, положения и расстояния в автомобилях и других продуктах автомобильной промышленности.Такая универсальность датчика Холла делает их незаменимыми для производителей и инженеров-электриков, поэтому сегодня я покажу нам, как использовать датчик Холла в проекте на основе Raspberry Pi.

Вы можете в любое время ознакомиться с другими нашими проектами, основанными на датчиках Холла, включая сопряжение датчика Холла с Arduino.

Необходимые компоненты

Для создания этого проекта требуются следующие компоненты / части;

  • Raspberry pi 2 или 3
  • SD-карта (минимум 8 ГБ)
  • Датчик Холла
  • Перемычки
  • Макетные платы
  • Кабель LAN
  • Источник питания

Некоторые дополнительные детали, которые могут быть использованы, включают:

  • Монитор
  • Клавиатура и мышь
  • Кабель HDMI
  • Wi-Fi ключ

Это руководство будет основано на ОС Raspbian stretch, поэтому, чтобы продолжить как обычно, я предполагаю, что вы знакомы с настройкой Raspberry Pi с ОС Raspbian stretch и знаете, как подключиться по SSH к Raspberry Pi с помощью программного обеспечения терминала, такого как шпатлевка.Если у вас есть проблемы с чем-либо из этого, на этом веб-сайте есть множество руководств по Raspberry Pi, которые могут помочь.

Для тех, кто будет устанавливать Raspbian stretch OS в первый раз, одна проблема, которую я обнаружил у большинства людей, - это попадание в Raspberry Pi через ssh. Следует отметить, что ssh изначально отключен в ОС, и вам понадобится либо монитор, чтобы включить его, либо параметры конфигурации raspberry pi, либо вы создадите пустой файл с именем ssh на своем компьютере с Windows или Linux и скопируйте пустой файл в корневой каталог SD-карты.Вам нужно будет вставить SD-тележку в слот для SDd-карты вашего компьютера, чтобы скопировать на нее.

Использование второго метода больше подходит для тех, кто запускает pi в режиме headless. Когда все детали готовы, мы можем приступить к строительству.

Схема:

Для использования датчика Холла с Raspberry Pi подключите компоненты в соответствии со схемой ниже.

Датчик Холла, используемый в этом руководстве, может выдавать как аналоговые, так и цифровые значения на выходе.Но чтобы упростить руководство, я решил использовать цифровое значение, потому что использование аналогового выхода потребует подключения АЦП к Raspberry Pi.

Код Python и рабочее объяснение:

Код Python для этого проекта датчика Холла очень прост, все, что нам нужно сделать, это прочитать выходной сигнал датчика Холла и соответственно включить или выключить светодиод. Светодиод должен включаться, если обнаружен магнит, и выключаться в противном случае.

Включите Raspberry Pi и SSH с помощью замазки (если подключен в режиме без головы, как я). Как обычно в большинстве своих проектов, я создаю каталог внутри домашнего каталога, где хранится все о каждом проекте, поэтому для этого проекта мы создадим каталог с именем hall . Обратите внимание, что это просто личные предпочтения, чтобы все было организовано.

Создайте каталог, используя;

  mkdir hallsensor  

Перейдите в новый только что созданный каталог и откройте редактор для создания скрипта Python, используя;

  cd hallsensor  

, за которым следует;

  нано датчик Холла.ру  

После открытия редактора мы вводим код проекта. Я сделаю краткое описание кода, чтобы показать ключевые концепции, и после этого будет доступен полный код Python .

Мы начинаем код с , импортируя библиотеку RPI.GPIO , которая позволяет нам писать сценарии Python для взаимодействия с выводами GPIO Raspberry Pi.

  импортировать RPi.GPIO как gpio  

Затем мы устанавливаем конфигурацию нумерации для GPIO Rpi, которую мы хотели бы использовать, и отключаем предупреждения GPIO, чтобы разрешить свободное выполнение кода.

  gpio.setmode (gpio.BCM) 
  gpio.setwarnings (False)  

Затем мы устанавливаем , декларируем контакты GPIO , к которым подключен светодиод и цифровой выход датчика Холла в соответствии с выбранной нумерацией BCM.

  булавка = 2 
  ledpin = 3  

Затем мы настраиваем контакты GPIO как вход или выход . Контакт, к которому подключен светодиод, устанавливается как выход, а тот, к которому подключен датчик Холла, - как вход.

  gpio.setup (Hallpin, gpio.IN) 
  gpio.setup (ledpin, gpio.OUT)  

После этого мы пишем основную часть кода, которая представляет собой цикл и , который постоянно оценивает выходной сигнал датчика Холла и включает светодиод, если магнит обнаружен и выключает светодиод, когда магнит не обнаружен.

  в то время как Истина: 
 , если (gpio.input (hallpin) == False): 
  gpio.output (ledpin, True) 
  отпечаток («магнит обнаружен») 
  еще: 
  гпио.выход (ledpin, False) 
  отпечаток («магнитное поле не обнаружено») 
 

Полный код Python с демонстрационным видео предоставляется в конце проекта.

Скопируйте и сохраните код и выйдите из редактора после его ввода using;

CTRL + X , за которым следует y .

После сохранения еще раз просмотрите свои соединения и запустите скрипт python, используя;

  sudo python hallsensorcode.py  

Во время работы скрипта всякий раз, когда магнит или что-нибудь магнитное приближается к датчику Холла, светодиод загорается, как показано на изображении ниже.

От язычковых переключателей для умного дома до спидометров для велосипеда - есть несколько супер классных вещей, которые можно собрать с помощью этого учебного пособия. Не стесняйтесь делиться любым проектом, который вы планируете создать, в разделе комментариев ниже.

Все проверьте наши предыдущие проекты на основе датчиков Холла:

Линейный датчик Холла

- рабочая и прикладная схема

ИС с линейным эффектом Холла - это магнитные сенсорные устройства, предназначенные для реагирования на магнитные поля для выработки пропорциональной величины электрического выходного сигнала.

Таким образом, он становится полезным для измерения напряженности магнитных полей и в приложениях, где требуется переключение выхода с помощью магнитных триггеров.

Современные ИС на эффекте Холла разработаны с учетом устойчивости к большинству механических нагрузок, таких как вибрации, толчки, удары, а также к влаге и другим атмосферным загрязнениям.

Эти устройства также невосприимчивы к колебаниям температуры окружающей среды, которые в противном случае могли бы сделать эти компоненты уязвимыми к нагреву, что приведет к неправильным результатам на выходе.

Как правило, современные линейные ИС на эффекте Холла могут оптимально работать в диапазоне температур от -40 до +150 градусов Цельсия.

Базовая схема расположения выводов

Ратиометрические характеристики в соответствии с требованиями

Многие стандартные линейные ИС на эффекте Холла, такие как серия A3515 / 16 от Allegro или DRV5055 от ti.com являются «логометрическими» по своей природе, при этом выходное напряжение покоя и чувствительность устройств меняются в зависимости от напряжения питания и температуры окружающей среды.

Напряжение покоя обычно может составлять половину напряжения питания. В качестве примера, если мы считаем, что напряжение питания устройства составляет 5 В, в отсутствие магнитного поля его выходной сигнал покоя обычно будет 2,5 В и будет изменяться со скоростью 5 мВ на гаусс.

В случае увеличения напряжения питания до 5,5 В, напряжение покоя также будет соответствовать 2.75 В с чувствительностью до 5,5 мВ / Гс.

Что такое динамическое смещение

ИС с линейным эффектом Холла, такие как A3515 / 16 BiCMOS, включают в себя запатентованную систему компенсации динамического смещения с помощью встроенного высокочастотного импульса, так что остаточное напряжение смещения материала Холла контролируется соответственно.

Остаточное смещение обычно может возникать из-за переформовки устройства, отклонений температуры или других стрессовых ситуаций.

Вышеупомянутая особенность обеспечивает эти линейные устройства стабильным выходным напряжением покоя, устойчивым ко всем типам внешних негативных воздействий на устройство.

Использование линейной ИС на эффекте Холла

ИС с эффектом Холла может быть подключена с помощью указанных соединений, при этом выводы питания должны подключаться к соответствующим клеммам постоянного напряжения (регулируемому). Выходные клеммы могут быть подключены к надлежащим образом откалиброванный вольтметр с чувствительностью, соответствующей диапазону выходного сигнала Холла.

Рекомендуется подключение байпасного конденсатора 0,1 мкФ непосредственно к контактам питания ИС, чтобы защитить устройство от внешних наведенных электрических помех или паразитных частот.

После включения устройству может потребоваться несколько минут периода стабилизации, в течение которого его нельзя эксплуатировать с магнитным полем.

Как только устройство стабилизируется по внутренней температуре, оно может подвергнуться воздействию внешнего магнитного поля.

Вольтметр должен немедленно зарегистрировать отклонение, соответствующее силе магнитного поля.

Определение плотности потока

Для определения плотности потока магнитного поля выходное напряжение устройства может быть нанесено на график и расположено по оси Y калибровочной кривой, пересечение уровня выходного сигнала с калибровочной кривой подтвердит соответствующее плотность потока на кривой оси X.

Области применения линейного эффекта Холла
  1. Устройства с линейным эффектом Холла могут иметь различные области применения, некоторые из них представлены ниже:
  2. Бесконтактные измерители тока для измерения тока, внешне проходящего через проводник.
  3. Измеритель мощности, идентичный описанному выше (измерение ватт-часов) Обнаружение точки срабатывания по току, в котором внешняя схема интегрирована с каскадом измерения тока для контроля и отключения указанного предела превышения тока.
  4. Тензометрические измерители, в которых коэффициент деформации магнитно связан с датчиком Холла для обеспечения заданных выходных сигналов.
  5. Приложения смещенного (магнитного) зондирования Детекторы черных металлов, в которых устройство на эффекте Холла сконфигурировано для обнаружения черных металлов посредством определения относительной силы магнитной индукции. Устройство Холла.
  6. Джойстик с датчиком промежуточного положения Датчик уровня жидкости, еще одно важное приложение датчика Холла. Другими аналогичными приложениями, в которых в качестве основной среды наряду с устройством на эффекте Холла используется напряженность магнитного поля, являются: измерение температуры / давления / вакуума (с сильфонным узлом) Определение положения дроссельной заслонки или воздушного клапана Бесконтактные потенциометры.

Принципиальная схема с использованием датчика Холла

Сенсор на эффекте Холла, описанный выше, можно быстро настроить с помощью нескольких внешних частей для преобразования магнитного поля в электрические переключающиеся импульсы для управления нагрузкой.Простую принципиальную схему можно увидеть ниже:

В этой конфигурации датчик Холла преобразует магнитное поле в пределах заданной близости и преобразует его в линейный аналоговый сигнал через свой «выходной» вывод.

Этот аналоговый сигнал можно легко использовать для управления нагрузкой или для питания любой желаемой схемы переключения.

Как увеличить чувствительность

Чувствительность приведенной выше базовой схемы на эффекте Холла можно увеличить, добавив дополнительный транзистор PNP с существующим NPN, как показано ниже:

.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Введение Учебное пособие по схемам датчиков переключателей на эффекте Холла


Рис. 1

by Lewis Loflin

Датчики на эффекте Холла - это твердотельные магнитные сенсорные устройства, используемые либо в качестве магнитных переключателей, либо для измерения магнитных полей.Здесь меня интересуют три основных типа: переключатель на эффекте Холла, защелка на эффекте Холла и логометрический или аналоговый выходной датчик. Подробнее об общих принципах работы см. В моем видео на YouTube выше. Здесь я хочу проиллюстрировать различные электронные схемы, а также способы подключения датчиков и их использования.

Переключатель на эффекте Холла включается при наличии южного магнитного поля на его лицевой стороне или северного магнитного поля на противоположной стороне. Он выключится, когда магнит будет удален.

Защелка на эффекте Холла работает как выключатель, но остается включенной после удаления магнита. Он выключится, если к лицу приложить северный полюс или отключить питание. Ниже у меня есть схема того, как использовать переключатель Холла для включения / выключения однополюсного переключателя.

Логометрический датчик на эффекте Холла выдает аналоговое напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля. Устройства, которые я буду использовать на отдельной странице, являются униполярными, и в целом без приложения магнитного поля выходное напряжение составляет половину напряжения питания.Напряжение будет увеличиваться с южным магнитным полюсом на лице или уменьшаться с северным магнитным полюсом на лице.

См. Использование ратиометрических датчиков эффекта Холла

Здесь мы рассмотрим переключатели и защелки, которые начинаются как логометрические, а затем добавим компараторы, триггеры Шмитта и выходные транзисторы. Ниже приводится список технических характеристик датчиков Холла, используемых в моем видео на YouTube.

На рисунке выше показаны типичные выводы датчиков Холла. Южный полюс магнита направлен в сторону «лица», включающего устройство.Северный полюс на лице не будет иметь никакого эффекта, если устройство не является защелкой, которую он выключит, если он уже включен.

Рассмотрим пятивольтовый переключатель Холла UGN3013T. Для срабатывания переключателя обычно требуется от 500 Гс до 750 Гс. Но для того, чтобы отпустить или отключить, обычно требуется от 225 Гс до 110 Гс. Таким образом, у нас есть разумный диапазон 275, который нам нужно поддерживать для надежной работы. Таким образом, очевидно, что даже небольшой железный магнит может работать хорошо или должен находиться очень близко к датчику.Обратите внимание, что это старая устаревшая деталь, которая у меня случайно оказалась. Новые устройства намного более чувствительны.


Рис. 2

На рисунке выше показана внутренняя блок-схема переключателя на эффекте Холла, в данном случае UGN3013T. Он включает пластину Холла, усилитель, триггер Шмитта и транзисторный выход с открытым коллектором. Некоторые могут использовать МОП-транзистор с открытым стоком вместо биполярного транзистора.


Рис. 3

Логометрический датчик Холла с компаратором LM311 образует переключатель Холла с выходом с открытым коллектором, образующий переключатель с регулируемой точкой срабатывания.Vcc составляет 5 вольт при использовании датчика, такого как UGN3502, и 12 вольт для TL174C. Его можно напрямую подключить к входному порту микроконтроллера или другой 5-вольтовой цифровой логике.


Рис. 4

Добавляя JK-триггер к нашему переключателю с эффектом Холла на рис. 3, мы формируем защелку с эффектом Холла. Состояние Q и QNOT "меняется" с каждым циклом включения-выключения на TP2.


Рис. 5

На Рис. 5 показано, как использовать переключатель Холла с выходом «открытый коллектор / сток» с триггером CD4027 JK для формирования схемы защелки.

На этом мы завершаем введение в датчики и схемы на эффекте Холла.

Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, дайте ссылку на мой сайт.

Управление бесщеточным двигателем постоянного тока

с датчиком и Arduino

Есть два типа двигателей BLDC: сенсорные и бессенсорные. Сенсорный двигатель BLDC использует датчики эффекта Холла для определения положения ротора, тогда как бессенсорный двигатель BLDC использует другой метод, который является BEMF (противодвижущая сила).В этом разделе показано, как управлять сенсорным двигателем BLDC с помощью платы Arduino UNO. Двигатель BLDC, используемый в этом проекте, представляет собой просто двигатель CD-ROM ПК (двигатель шпинделя).

Двигатель BLDC (с датчиком или без датчика) представляет собой трехфазный двигатель постоянного тока, что означает, что он имеет 3 обмотки на сердечнике статора. Две катушки находятся под напряжением, чтобы создать вращающееся электрическое поле. Этот метод довольно легко реализовать, но чтобы предотвратить блокировку ротора с постоянными магнитами со статором, возбуждение на статоре должно быть упорядочено определенным образом, зная точное положение магнитов ротора.

Для управления этим двигателем нам потребуется 3-фазный мост, основными элементами которого являются 6 полевых МОП-транзисторов. Общая принципиальная схема 3-х фазного моста представлена ​​ниже:

Двигатель BLDC с датчиком имеет 3 датчика Холла (A, B и C) для определения положения ротора. Эти датчики расположены, как показано на следующем рисунке. Мотор, который я использовал в этом проекте, имеет распиновку, как показано ниже (другие моторы могут иметь другую распиновку).
В этом двигателе каждый датчик на эффекте Холла имеет 4 контакта: VCC (H +), GND (H-) и два выхода (некоторые датчики имеют 3 контакта: VCC, GND и выход).

Поскольку у меня есть 4-контактные датчики на эффекте Холла, я добавил аналоговый компаратор (я использовал четырехканальный компаратор LM339N IC) к каждому из них, поэтому выходы каждого датчика (2 выхода: + и -) подключены к входам (2 входа: не инвертирование и инвертирование) компаратора, как показано на принципиальной схеме ниже, наконец, я получил 3 выхода от 3 датчиков Холла.

Каждый датчик выдает цифровой высокий уровень для 180 электрических градусов и выдает цифровой низкий уровень для остальных 180 электрических градусов.На следующем рисунке показана взаимосвязь между выходами датчиков и требуемыми напряжениями привода двигателя для фаз A, B и C.

В соответствии с датчиками Холла, трехфазный мост управляется, как показано в следующей таблице:

Требуется компонентов:

  • Плата Arduino
  • Бесщеточный двигатель постоянного тока с датчиком
  • 6 x 06N03LA МОП-транзистор N-типа (или аналог) - лист данных
  • ИС драйвера затвора 3 x IR2104S - техническое описание
  • LM339N (или LM339) четырехканальный компаратор IC - лист данных
  • Потенциометр 10 кОм (или меньше)
  • Резистор 3 x 10 кОм
  • Резистор 7 x 100 Ом
  • 3 x IN4148 диод
  • Конденсатор 3 x 10 мкФ
  • 3 х 2.Конденсатор 2 мкФ
  • Источник 12 В
  • Макет
  • Перемычки

Бесщеточное управление двигателем постоянного тока с датчиком и схемой Arduino:
Общая принципиальная схема показана ниже.

(Все заземленные клеммы соединены вместе).

В схеме есть три ИС драйвера затвора IR2104S, каждая из которых используется для управления одним МОП-транзистором высокой стороны и одним МОП-транзистором низкой стороны, переключение между верхней и нижней стороной выполняется в соответствии с линиями управления, которые: IN и SD.На рисунке ниже показана временная диаграмма ввода и вывода:

Потенциометр 10k используется для управления скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока, он управляется с помощью метода ШИМ (только высокие стороны). Каждый раз, когда есть один активный МОП-транзистор высокого напряжения и один активный МОП-транзистор низкого уровня, это означает, что всегда имеется один активный вывод ШИМ (выводы 2, 4 или 6 Arduino).

В таблице ниже приведены активные выводы Arduino в соответствии с состояниями датчиков эффекта Холла (выводы: 8, 9 и 10):

Бесщеточное управление двигателем постоянного тока с датчиком и кодом Arduino:
В этом проекте я реализовал простой программный код PWM, потому что мне нужен был активный сигнал PWM на контактах 2, 4 или 6 (только один активен одновременно), для этого я использовал Модуль Timer2, и я настроил его с предварительным делителем 1/8, что означает, что частота сигнала PWM составляет около 7.8 кГц (равно: 16 МГц / (8 * 256)) и 8-битное разрешение.

Модуль ADC настроен на чтение только с канала 0.

Прерывание Arduino при изменении активируется для контактов 8, 9 и 10 (входы датчиков Холла) для лучшей коммутации.

PORTB - это пины Arduino uno: 8… 13.
PORTD - пины Arduino uno: 0… 7.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

000

000

000

000 34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

00050005 47

000

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

9 0002 64

65

66

67

// Код управления двигателем BLDC (бесщеточный постоянный ток) с датчиком Arduino

байт motor_speed, bldc_step, pwm_pin = 2;

void setup () {

DDRD | = 0xFC; // Настраиваем контакты 2, 3, 4, 5, 6 и 7 как выходы

PCICR = 1; // Разрешить прерывание смены вывода для выводов с 8 по 13

PCMSK0 = 7; // Разрешить прерывание смены контакта для контактов 8, 9 и 10

// Конфигурация таймера 2

TCCR2A = 0;

TCCR2B = 2; // Предварительный делитель Timer2 = 1/8 (Timer2 clock = 2MHz)

TCNT2 = 0; // Значение предварительной нагрузки таймера 2 = 0

// Конфигурация модуля АЦП

ADMUX = 0x60; // Настраиваем модуль АЦП и выбираем канал 0

ADCSRA = 0x84; // Включение модуля АЦП с коэффициентом деления 16 (частота АЦП = 1 МГц)

// Первое движение двигателя BLDC

bldc_step = PINB & 7; // Считываем состояние датчиков Холла (PINB: считывается из PORTB, который является контактом 8 Arduino..13)

bldc_move (); // Перемещение двигателя BLDC (первое движение)

}

ISR (PCINT0_vect) {

bldc_step = PINB & 7; // Считываем и сохраняем состояние датчиков Холла (PINB: считываем из PORTB, который является контактами 8..13 Arduino)

bldc_move (); // Перемещение двигателя BLDC

}

void bldc_move () {// Функция перемещения двигателя BLDC в соответствии с состоянием датчиков Холла

Переключатель

(bldc_step) {

case 1:

PORTD = 0x48;

pwm_pin = 2;

перерыв;

случай 2:

PORTD = 0x24;

pwm_pin = 4;

перерыв;

case 3:

PORTD = 0x60;

pwm_pin = 4;

перерыв;

case 4:

PORTD = 0x90;

pwm_pin = 6;

перерыв;

case 5:

PORTD = 0x18;

pwm_pin = 2;

перерыв;

case 6:

PORTD = 0x84;

pwm_pin = 6;

перерыв;

по умолчанию:

PORTD = 0;

перерыв;

}

}

пустой цикл () {

ADCSRA | = 1 << ADSC; // Начинаем преобразование

while (ADCSRA & 0x40); // Дождемся завершения преобразования

motor_speed = ADCH; // Чтение данных АЦП (8 бит)

// Программный ШИМ

if (motor_speed <250) {

while (TCNT2

digitalWrite (pwm_pin, LOW);

}

if (motor_speed> 0) {

while (TCNT2> = motor_speed);

digitalWrite (pwm_pin, HIGH);

}

}

На видео ниже показана аппаратная схема проекта:

Связанный проект:
CD-ROM Датчик управления двигателем BLDC с Arduino

Датчик Холла

Датчик измерения и счета скорости 3144E

×

Регистрация

Пожалуйста, заполните Recaptcha, чтобы продолжить

Имя обязательно!

Требуется фамилия!

Имя недействительно!

Фамилия недействительна!

Это не адрес электронной почты!

Требуется адрес электронной почты!

Этот адрес электронной почты уже зарегистрирован!

Требуется пароль!

Введите действующий пароль!

Пожалуйста, введите 6 или более символов!

Введите не более 16 символов!

Пароли не совпадают!

Условия обязательны!

Неправильный адрес электронной почты или пароль!

Captcha обязательна!

Неправильная капча!

Описание продукта

Детали

Модуль датчика Холла

используется для обнаружения магнитного поля, в котором используется датчик Холла 3144E.

Описание интерфейса модуля

  • VCC: подключите к плюсу 3,3-5 В
  • GND: подключение к минусу
  • DO: Выход цифрового сигнала на модуле, низкий уровень при наличии магнетизма
  • AO: выход напряжения в реальном времени по Холлу

На модуле

два выхода
  • AO, выход в реальном времени по Холлу
  • DO, выходной сигнал Холла после регулирования компаратором

Характеристики модуля

  • Малый размер: 32 мм X 14 мм
  • С отверстием для крепежного винта 3 мм
  • Можно использовать 3-5.Источник питания 5В постоянного тока
  • С выходным сигналом в реальном времени по Холлу
  • Более стабильный выходной сигнал после регулирования компаратором
  • Выходная мощность компаратора: 16 мА
  • С индикатором мощности
  • С индикатором выхода компаратора

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Вес 15 г
Модель IM131122015
Снято с производства Есть
Ссылка вики

Обзоры

Напишите свой собственный отзыв

Только зарегистрированные клиенты, купившие этот товар, могут писать отзывы.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *