Site Loader

Содержание

Модуль на основе датчика Холла

Датчики Холла применяются в основном там, где другие способы измерения являются ненадежными. В этом возникает необходимость при эксплуатации датчиков в загрязненных условиях, при которых использование оптических или механических контактных датчиков невозможно.

Датчик Холла очень быстрый и надежный датчик — его можно переключать сотни раз в секунду, и из-за бесконтактного метода измерения его срок службы достаточно большой.

Датчики Холла используются для измерения скорости вращения двигателей, колес, в двигателях для контроля положения коленчатого вала, для определения положения поршней в цилиндрах двигателя внутреннего загорания, а также для определения положения педалей манипуляторов, линейных приводов станков с ЧПУ, 3D-принтеров и т.д.

В робототехнике датчики Холла используются в виде интегральных модулей. Они используются для непосредственного определения присутствия магнитных объектов или для измерения расстояния до них.

Для лучшего понимания конструкции и работы датчика Холла стоит проанализировать блок-схему, показанную на рисунке 1. В состав схемы входят датчик Холла, дифференциальный усилитель и триггер Шмитта.

Встроенный стабилизатор напряжения обеспечивает питание отдельных функциональных блоков. Магнитное поле, перпендикулярное поверхности интегральной схемы, индуцирует напряжение в датчике Холла. Это напряжение усиливается и поступает на триггер Шмитта, активируя выход с открытым коллектором.

Принципиальная схема модуля магнитного концевого выключателя показана на рисунке 2. Основным элементом является униполярный цифровой датчик Холла US1 (TLE4905L, SS443A).

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Сигнал от датчика проходит через транзисторы VT1 и VT2 и поступает на выходы X1 и X2, на которых доступны логические уровни «0» и «1». Эти сигналы можно использовать в различных системах управления, например, совместно с Arduino.

К этим выходам можно подключить электромагнитное реле или иную нагрузку с максимальным током не более 100 мА. Светодиод HL1 является индикатором наличия магнитного поля в зоне действия датчика.

Вся схема собрана на двухсторонней печатной плате с размерами 35мм х 30мм. Рисунок печатной платы показан на следующем рисунке.

Скачать рисунок печатной платы (10,3 KiB, скачано: 867)

Схема простого датчика открытия двери на датчике Холла

Это схема компактного и не дорогого датчика открытия – закрытия двери построена с применением датчика Холла. Датчик Холла – бесконтактный,  является более эффективным и действенным, чем геркон, индуктивный или оптоэлектронный датчик. Он  практически невосприимчив к загрязнениям из вне.

При помещении датчика Холла в сильное магнитное поле на выходе его появляется напряжение. Сам датчик размещается в углу дверной коробки, а магнит непосредственно на двери.

Описание индикатора открытия двери

Когда дверь открывается, магнит отходит от датчика Холла Mh283 (HS1) вызывая изменение сигнала в схеме.

 Этот чувствительный и надежный датчик двери может питаться от щелочных батарей  9В.


Выход в виде транзисторного ключа будет активным  в присутствии достаточно сильного магнитного поля  с южной стороны датчика. Когда датчик выходит из-под действия магнитного поля, сигнал на его выходе пропадает.

Работа схемы является простой и понятной. В момент, когда дверь закрыта, стержневой магнит находится очень близко к HS1 (Mh283), и в результате сигнал с его выхода останавливает работу генератора построенного на логических элементах (A & B) микросхемы IC1 ( CD4093).

Данное состояние двери сигнализируется свечением светодиода(LED1). Когда дверь открывается, магнит удаляется от HS1. Сигнал с датчика пропадает и запускается генератор (IC1A & IC1B) через резистор R2. Низкочастотные импульсы от этого осциллятора инвертируются IC1C  в результате чего  LED выключается.

Соберите схему на небольшой печатной плате и поместите в подходящий корпус. Закрепите датчик Холла (HS1) на углу дверной рамы, а магнит на двери, сориентировав южный полюс в сторону датчика. Либо можно на оборот, устройство разместить непосредственно на двери, а магнит на дверном косяке.

Примечание:

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

  • К выходу  IC1B (ТР1) можно подключить, через силовой транзистор, сирену, гудок или реле с исполнительным устройством.
  • Резистор R1 (100 Ом) не является обязательным  компонентом. Он добавлен для защиты датчика Холла от обратного напряжения.
  • Датчик  HS1 можно заменить на с любой другой имеющий аналогичные характеристики, например SS495A.

Источник

Датчики и сенсоры онлайн журнал

 

 

Первоначально этот эффект применялся для изучения электропроводности металлов, полупроводников и других токопроводящих материалов. В настоящее время датчики Холла используются

для обнаружения магнитных полей и определения положения и перемещения объектов [25, 26]. Эффект Холла основан на взаимодействии между движущимися носителями электрического заряда и внешним магнитным полем. В металлах носителями зарядов являются электроны. При движении электронов в магнитном поле на них действует отклоняющая сила: F = qvB где q = 1.6×10 |9Кл — величина заряда электрона, v — его скорость, а В — магнитная индукция. Выделенный шрифт указывает на то, что F и В являются векторами. Направление силы и ее величина зависят от пространственного расположения магнитного потока и направления движения электрона. Единицей измерения В является тесла: 1 Тесла = 1 Нью-тон/(амперхметр) = 104 Гаусс. Предположим, что электроны двигаются внутри электропроводной пластины, помещенной в магнитное поле В (рис. 3.30). На две стороны пластины нанесены дополнительные электроды, подключенные к вольтметру. Еще два электрода расположены сверху и снизу пластины, они подсоединены к источнику электрического тока. Из-за действия внешнего магнитного поля возникает отклоняющая сила, смещающая электроны ближе к правому краю пластины, поэтому эта сторона становится более отрицательно заряженной, чем левая.
Очевидно, что вследствие взаимодействия магнитного поля и электрического тока возникает поперечная разность потенциалов, получившая название напряжение Холла Vp Знак и амплитуда этого напряжения зависят как от величины, так и направления магнитного и электрического полей. При фиксированной температуре оно определяется выражением: Рис. 3.30. Датчик Холла. Магнитное поле отклоняет движущийся электрический заряд где а — угол между вектором магнитного поля и плоскостью пластины Холла (рис. 3.31), a h — полная чувствительность датчика, на значение той влияют тип материала пластины, ее геометрия (площадь активной зоны) и температура. Полная чувствительность датчика Холла зависит от коэффициента Холла, который определяется градиентом поперечного электрического потенциала на единицу интенсивности магнитного поля и на единицу плотности тока. В соответствии с теорией свободных электронов в металлах, коэффициент Холла можно найти при помощи выражения: где N — число свободных электронов в единице объема, а с — скорость света.
В зависимости от кристаллической структуры материала заряды могут быть либо электронами (отрицательными), либо дырками (положительными). Поэтому и эффект Холла бывает либо положительным, либо отрицательным Рис. 3.31. А — выходной сигнал датчика Холла зависит от угла между вектором магнитного поля и плоскостью пластины, Б — четыре вывода датчика Холла Линейный датчик Холла обычно размещается в корпусе с четырьмя выводами. Два вывода для подключения тока управления называются управляющими выводами, а сопротивление между ними — сопротивлением управляющей цепи R Выводы для измерения выходного напряжения называются дифференциальными выходами, а сопротивление между ними — выходным дифференциальным сопротивлением R0. Эквивалентную схему датчика Холла (рис. 3.32) можно представить в виде деталейого соединения 4-х резисторов и двух источников напряжения, включенных последовательно с выходными выводами. Знак <8> на рис.
3.31Б и 3.32 указывает на то, что вектор В направлен от наблюдателя. Датчик характеризуется следующими параметрами», сопротивлениями Л и Rg , напряжением смещения при отсутствии магнитного поля, чувствительностью и температурным коэффициентом чувствительности. Рис. 3.32 Эквивалентная схема датчика Холла Большинство сенсоров Холла изготавливаются из кремния, и их можно разделить на две основные категории: простые и интегрированные. Для построения чувствительных элементов на основе эффекта Холла применяются InSb, InAs, Ge и GaAs. Кремниевые сенсоры могут быть интегрированы на одной подложке с интерфейсными электронными схемами. Такая интеграция особенно важна при построении прецизионных сенсоров, поскольку напряжение Холла обычно довольно мало. В таблице 3.2 приведены основные характеристики простого кремниевого линейного датчика Холла UGN-3605K, выпускаемого кампанией Sprague. Таблица 3.2. Типовые характеристики линейного датчика Холла
Управляющий ток 3 мА
Сопротивление управляющей цепи 2 2 кОм
Температурный коэффициент чувствительности сопротивления управляющей цепи +0 8%/°С
Дифференциальное выходное сопротивление 4 4 кОм
Выходное напряжение смещения 5 0 мВ (при В = 0 Гс)
Чувствительность 60 мкВ/Гс
Температурный коэффициент чувствительности +0 1%/°С
Полная чувствительность 20 В/(ОмхкГс)
Максимальная плотность магнитного потока ограничений нет
Встроенная интерфейсная схема может иметь в своем составе пороговый детектор, превращающий датчик в устройство с двумя положениями: его выходной сигнал будет равен нулю, когда магнитное поле ниже порогового значения, и единице — когда плотность магнитного потока становится значительной. Поскольку кремний обладает пьезорезистивными свойствами, датчики, реализованные на его основе, реагируют на механические напряжения, поэтому необходимо минимизировать нагрузки на корпус датчика и на подводящие провода. Датчики Холла также являются чувствительными к колебаниям температуры, приводят к изменению сопротивления сенсорных элементов. Если чувствительный элемент подключен к источнику напряжения, изменения температуры будут влиять на значение сопротивления, а, следовательно, и на ток в цепи управления. Рис. 3.33. А и Б — кремниевый датчик Холла с и-зоной, В — его эквивалентная схема в виде резистивного моста Поэтому предпочтительнее управляющие выводы подключать к источнику тока, а не источнику напряжения. На рис. З.ЗЗА приведена схема датчика Холла, реализованного на кремниевой подложке/ьтипа с зоной я-типа, полученной методом ионной имплантации. Электрические контакты обеспечивают подсоединение к источнику питания и формируют выходные выводы датчика. Элемент Холла представляет собой квадрат с углублением с четырьмя электродами, включенными по диагоналям (рис. Холл открыл это физическое явление в 1879 году. З.ЗЗБ). На рис. 3.33В приведена его эквивалентная схема в виде резистивного моста. Поскольку мосты являются самыми популярными электрическими цепями с хорошо проработанными методами расчета (раздел 5.7 главы 5), они чаще всего используется на практике.
.

  Список тем   Назад   Вперед

 

 

Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями.

 

По вопросам размещения статей   пишите на email:

[email protected] ru

 

 

возвращение квадратурных энкодеров / Хабр

Это уже третья статья, рассказывающая о квадратурных декодерах, на сей раз с применением к управлению бесколлекторными двигателями.

Задача: есть обычный китайский бесколлекторник, нужно его подключить к контроллеру Copley Controls 503. В отличие от копеечных коптерных контроллеров, 503й хочет сигнал с датчиков холла, которых на движке нет. Давайте разбираться, для чего нужны датчики и как их ставить.

В качестве иллюстрации я возьму очень распространённый двигатель с двенадцатью катушками в статоре и четырнадцатью магнитами в роторе. Вариантов намотки и количества катушек/магнитов довольно много, но суть всегда остаётся одной и той же. Вот фотография моего экземпляра с двух сторон, отлично видны и катушки, и магниты в роторе:



Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:

На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет 🙂

Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9. Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).

Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:

Угол поворота ротора U V W
n.c. +

А что будет, если теперь подать плюс на U и минус на W? Красные катушки притянут к себе магниты 3,4,10 и 11, таким образом чуть-чуть повернув ротор (я по-прежнему выделяю магниты, за которые ротор тянет):

Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51. 43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8.57°. Обновим нашу табличку:

Угол поворота ротора U V W
8.57° + n.c.

Теперь сам бог велел подать + на U и — на V!


Угол поворота ротора U V W
17.14° + n.c.

Теперь опять пора выровнять магниты с зелёными катушками, поэтому подаём напряжение на них, но красный и синий магниты поменялись местами, поэтому теперь нужно подать обратное напряжение:


Угол поворота ротора U V W
25.71° n.c. +

C оставшимися двумя конфигурациями всё ровно так же:


Угол поворота ротора U V W
34. 29° n.c. +


Угол поворота ротора U V W
42.85° + n.c.

Если мы снова повторим самый первый шаг, то наш ротор провернётся ровно на одну седьмую оборота. Итак, всего у нашего мотора три вывода, мы можем подать напряжение на два из них шестью разными способами 6 = 2*C

23

, причём мы их все уже перебрали. Если подавать напряжение не хаотично, а в строгом порядке, который зависит от положения ротора, то двигатель будет вращаться.

Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:

Угол поворота ротора U V W
n.c. +
8.57° + n.c.
17. 14° + n.c.
25.71° n.c. +
34.29° n.c. +
42.86° + n.c.

Есть один нюанс: у обычного коллекторного двигателя за переключение обмоток отвечают щётки, а тут нам надо определять положение ротора самим.

Теперь давайте поставим три датчика холла в те чёрные точки, обозначенные на схеме. Давайте договоримся, что датчик выдаёт логическую единицу, когда он находится напротив красного магнита. Всего существует шесть (сюрприз!) возможных состояний трёх датчиков: 2

3

— 2. Всего возможных состояний 8, но в силу расстояния между датчиками они не могут все втроём быть в логическом нуле или в логической единице:

Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.

Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:

Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.

Постойте, но ведь это очень похоже на квадратурный сигнал с обычного инкрементального энкодера!

Ещё бы! Единственная разница, что инкрементальные энкодеры дают два сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90°, а у нас три сигнала, сдвинутые на 120°. Что будет, если завести любые два из них на обычный квадратурный декодер, например,

той же самой синей таблетки

? Мы получим возможность определять положение вала с точностью до четырёх отсчётов на одну седьмую оборота, или 28 отсчётов на оборот. Если вы не поняли, о чём я, прочтите принцип работы квадратурного декодера в

первой статье.

Я долго думал, как же мне использовать все три сигнала, ведь у нас происходит шесть событий на одну седьмую оборота, мы должны иметь возможность получить 42 отсчёта на оборот. В итоге решил пойти грубой силой, так как синяя таблетка имеет кучу аппаратных квадратурных декодеров, поэтому я решил в ней завести три счётчика:

Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!

Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:

В некоторых приложениях (например, для коптеров) все эти заморочки не нужны. Контроллеры пытаются угадать происходящее с ротором по току в катушках. С одной стороны, это меньше заморочек, но с другой стороны, иногда приводит к проблемам с моментом старта двигателя, поэтому слабоприменимо, например, в робототехнике, где нужны околонулевые скорости. Давайте попробуем запитать наш движок от обычного китайского коптерного ESC (electronic speed controller).

Мой контроллер хочет на вход PPM сигнал: это импульс с частотой 50Гц, длина импульса задаёт обороты: 1мс — останов, 2мс — максимально возможные обороты (считается как KV двигателя * напряжение).

Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.

На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.

Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:

Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.

Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.

Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.

Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п. Но в итоге обычный бесколлекторник можно использовать в шаговом режиме, а шаговик в постоянном вращении, управление у них будет одинаковым.

Update: красивая анимация от Arastas:

Использование датчиков Холла для обнаружения переменного тока


Дифференциальный усилитель, используемый с датчиком Холла

Льюиса Лофлина


Здравствуйте, у меня возникла проблема при считывании данных с датчика Холла в Arduino. Проблема не в том, что я не могу прочитать данные, а в том, что когда я включаю устройство, которое я пытаюсь считать, ток из моих напряжений будет колебаться выше и ниже нулевого напряжения. Мне было интересно, был ли это способ, которым я могу получить только положительное напряжение и самое высокое значение.Спасибо за уделенное время.

Я купил плату датчика Холла с датчиком ACS714T и подключил ее последовательно к ГОРЯЧЕМУ проводу, идущему от розетки переменного тока к моему устройству. Буду очень признателен за любую помощь. Я включил изображение значений, которые я получаю, и я ничего не меняю, просто включаю устройство и оставляю его включенным. 0-токовое напряжение составляет 2,5 Вольта.

Рикардо


Внутренняя схема ACS712T.

У меня есть похожий блок, использующий ACS712T, который почти идентичен.Оба датчика логометрического типа. Устройства на эффекте Холла предназначены для постоянного тока, а не переменного тока как такового. Устройства, изготовленные для одной полярности, производят центральное напряжение 2,5 вольта (при условии, что устройство на 5 вольт) без магнитного поля.

Использование магнитного поля переменного тока просто создает синусоидальную волну с размахом около 4 вольт (при максимальном токе) с центром в 2,5 вольта. При подключении вольтметра постоянного тока будет показано только 2,5 вольта, но при настройке переменного тока в лучшем случае можно будет прочитать, скажем, 1,4 вольта переменного тока. Ничего из этого не очень хорошо.

Можно использовать конденсатор для блокировки 2.5 вольт постоянного тока, затем выпрямите переменный ток с помощью диода и отфильтруйте оставшийся сигнал переменного тока. Это оставит небольшое напряжение, которое мало пригодится, скажем, для чтения аналогово-цифрового преобразователя.

Приведенная выше схема решает все эти проблемы, удаляя 2,5 вольта с выхода и обеспечивая усиление сигнала постоянного тока. Он также компенсирует потерю напряжения при использовании диода и может регулироваться.

Я выбрал LM358, потому что он будет работать от 5 вольт и использует одно напряжение питания.

Используя приведенные выше значения без магнитного поля, приложенного к моему ACS712T и его выходу, подключенному к TP3, я измерил 2,5 вольта. На TP1 я измерил 0 вольт, а R6 отрегулирован примерно на 1,4 вольта на TP2.

При использовании постоянного магнита (южный полюс приложен к нижней части платы) выходное напряжение достигло пика 2,8 вольт. (диапазон от 0 до 2,8 вольт.) Поменяйте местами магнит и выход 0 вольт. При использовании переменного тока выберите значения для R5 и C1, чтобы получить чистый выход постоянного тока с небольшими пульсациями переменного тока, измеренными вольтметром переменного тока.4,7к и 0,1 мкФ должны работать. Для более быстрого отклика уменьшите значение C1.

Эта схема также была протестирована с 3-контактным устройством UGN3503U с аналогичными результатами.

Веб-сайт Copyright Lewis Loflin, Все права защищены.
Если вы используете этот материал на другом сайте, укажите ссылку на мой сайт.

 

Каковы распространенные причины отказа микросхемы Холла?

В процессе использования Hall IC мы часто сталкиваемся с ситуация, когда зал перестает работать через некоторое время.В это время Чип Холла может быть поврежден. Что вызывает это? В качестве датчика Холла с защелкой Фабрика , я вам говорю, что вы можете проанализировать и обнаружить следующие аспекты:

1. Сначала проверьте внешнюю цепь на наличие короткого замыкания или обрыва цепи. вызвано ложной пайкой и отсутствием пайки.

2. Холл типа переключателя обычно требует внешнего подтягивания резистор работает правильно, проверьте, в норме ли сопротивление.

3.Магниты проверяйте отдельно. Некоторые магниты слишком длинные для размагничивания. магниты, что приводит к нечувствительности и неисправности Холла.

4. Превышает ли он температурный диапазон самого Холла. Если температура слишком высока, Холл будет поврежден, а магнит будет размагничен.

5. Проверьте, стабильны ли напряжение и ток, а также в заданном диапазоне параметра Холла. Частичный верхний предел или нижний ограничение приведет к нестабильности Холла, а превышение диапазона параметра приведет к привести к тому, что зал будет проколот и причинит ущерб.

Линейный датчик Холла

Меры предосторожности при использовании элементов Холла:

1. Холл является чувствительным устройством. Примите меры предосторожности против статического электроэнергии во время использования и хранения.

2. Соответствующее напряжение питания, цепь нагрузки и рабочая температура являются предпосылками для нормальной работы прибора Холла. Питания напряжение, ток нагрузки и рабочая температура датчика Холла не должны превышать диапазоны, указанные в спецификации.

3. Используемые инструменты, особенно паяльник, должны быть строго подключены к заземляющему проводу, чтобы убедиться, что паяльник не пропускает электричество, то есть железный лист паяльника заземлен. Лучше всего использовать низковольтный термостат регулируемый паяльник для сварки.

4. Все оборудование должно быть строго заземлено, не должно быть утечек. подтверждается по одному электрической ручкой перед началом работы.

5. Требуется, чтобы контакты печатной платы и датчика Холла были строго очищается, чтобы иметь хорошую смачиваемость припоем.

6. Поскольку механическое напряжение вызовет магнитную чувствительность Устройство Холла дрейфовать, механическое усилие, приложенное к корпусу устройства и свинца должно быть сведено к минимуму во время установки. Если штифт нужно согнуть, пожалуйста, работайте на расстоянии 3 мм от корня свинца.

7. Припаяйте провода параллельно контактам датчика Холла. Не шевелись штифты устройства Холла во время сварки.

8. Рекомендуемая температура пайки: паяльник, рекомендуемая температура 350 ℃, самые длинные 5 секунд; пайка волной припоя: рекомендуется максимальная температура 260 ℃, самая длинная 3 секунды; инфракрасная пайка оплавлением: рекомендуемый максимум 245 ℃, самый длинный 10 секунд.

9. На местах пайки не должно быть заусенцев, чтобы не проколоть тепло. термоусадочную трубку и вызвать короткое замыкание, чтобы сжечь устройство Холла.

10. Термоусадочную трубку необходимо надеть на корень прибора Холла для убедитесь, что устройство полностью изолировано. Лучше всего укладывать слой изоляционная бумага под термоусадочную трубку и поводок.

Наша компания также продает линейный датчик Холла , добро пожаловать в проконсультируйтесь.

Проект линейного КМОП-датчика Холла, работающего в токовом режиме, с программируемым каскадом усиления для микросхемы, зависящей от мощности Вещи также увеличивается. Входной каскад линейного магнитного КМОП-датчика Холла, работающий в токовом режиме, с программируемым каскадом усиления разработан и реализован с использованием стандартной КМОП-технологии SMIC 55 нм. Используя метод вращающегося тока, метод прерывателя и метод цифровой калибровки для устранения напряжения смещения и нелинейности, этот магнитный датчик Холла можно легко интегрировать в цифровые системы, такие как SoC.

Эта работа уже завершила моделирование схемы и компоновки, и все показатели моделирования в основном достигают ожидаемого значения. Максимальный коэффициент усиления предлагаемых сенсорных систем может достигать 33,9 дБ. Суммарная мощность менее 4 мВт. А общая площадь меньше 0,113  мк м 2 . Магнитный датчик Холла можно легко интегрировать в микросхемы, такие как электроэнергия Интернета вещей, для формирования конструкции SoC на уровне одной микросхемы, которая в основном используется в таких приложениях, как автоматические выключатели и измерение электроэнергии.

1. Введение

С быстрым развитием очень крупных интегральных схем также появляются различные новые типы оборудования и различные цифровые микросхемы, используемые в электросетях, а также связанные цифро-аналоговые гибридные сенсорные микросхемы. Обычно используемые специальные микросхемы управления для питания Интернета вещей, как правило, имеют уровень интеграции только до уровня цифро-аналогового/аналогово-цифрового преобразователя, и соответствующую часть датчика по-прежнему необходимо подключать к микросхеме вне микросхемы. Принимая во внимание реализацию общей функции системы и реализацию достаточной производительности при относительно низкой стоимости, дизайн SoC (система на кристалле) постепенно становится основным.Исходя из требований стандарта изготовления кремниевых КМОП-процессов, многие элементы схемы датчика вне кристалла уже интегрированы в однокристальную систему для формирования конструкции на уровне одного кристалла. Датчик Холла легко интегрируется со стандартным процессом CMOS. Являясь частью специального чипа для силового Интернета вещей, он может бесконтактно измерять ток внутри линии, измеряя магнитную индукцию вблизи линии электропередачи, что может применяться в различных случаях, таких как автоматические выключатели и измерение энергии.

Датчики Холла широко используются в автомобилестроении и промышленности, таких как измерение тока, определение угла и определение положения. Датчики Холла предпочтительнее из-за их низкой стоимости, низкого энергопотребления, широкого диапазона, высокой чувствительности и отличной совместимости со стандартной КМОП. Поскольку датчики не изготавливаются по специальной технологии, они также страдают дрейфом чувствительности и смещением на пластине Холла. Обычно смещение можно устранить с помощью методов прядильного тока и прерывателя. Дрейф чувствительности можно компенсировать с помощью справочной таблицы, метода аналоговой компенсации или метода цифровой калибровки.Справочная таблица — это самый простой способ компенсации дрейфа чувствительности, но его эффективность невелика. Метод аналоговой компенсации может иметь лучшую производительность, но приводит к более высокой сложности и стоимости реализации. Метод цифровой калибровки предпочтительнее, потому что он превосходит справочную таблицу и его легко реализовать в цифровой области с помощью тщательно разработанного алгоритма калибровки.

2. Материалы и методы

Основная структура предлагаемой системы датчика Холла представлена ​​на рисунке 1.Он состоит из холловского сердечника, токового зеркала и его смещения, двух каскадов дифференциального усилителя, схемы прерывателя и тактового генератора.


В этой конструкции устройство Холла смещается парой токовых зеркал для создания пары дифференциальных напряжений Холла. Дифференциальное напряжение Холла усиливается дифференциальным усилителем Amp1 с постоянным коэффициентом усиления. Затем выход Amp1 проходит через схему прерывателя, чтобы устранить напряжение смещения пластины Холла. После усиления Amp2 с программируемым усилением конечный выходной сигнал дискретизируется и измеряется 16-разрядным АЦП со скоростью 1 Мвыб/с, а затем обрабатывается в цифровой области.Генератор тактовых импульсов вырабатывает различные тактовые сигналы для ядра Холла, чтобы реализовать метод прядильного тока, и для прерывателя, чтобы уменьшить напряжение смещения Холла. Детали каждого блока будут рассмотрены ниже.

2.1. Current Mirror и Vbias

Сердечник Холла смещен постоянным током 100  мк А для получения стабильного напряжения Холла. Чтобы получить более низкое синфазное напряжение по сравнению с напряжением Холла, пара токовых зеркал реализована отдельно на PMOS и NMOS с использованием каскадной структуры с широким размахом.На рис. 2 показаны детали текущих зеркал, где узлы с vbp4 по vbn1 поступают из схемы Vbias.


Схема Vbias предоставляет узлы от vbp4 до vnb1 для текущих зеркал. То есть это в основном структура с постоянным Gm, которая может обеспечить удовлетворительную устойчивость к источнику питания [1].

2.2. Ядро Холла

Ядро Холла состоит из устройства Холла или так называемой пластины Холла и 8 переключателей. Устройство Холла реализовано на полупроводнике N-типа, точнее, на N-ямной области.На рис. 3 показана типичная геометрия устройства Холла. Общие типы пластин Холла включают прямоугольник, мост и крест. В этой конструкции выбран крестообразный тип, а область P+ добавлена ​​в верхней части N-колодца, чтобы избавиться от эффекта верхней схемы.


На рис. 4 показана модель пластины Холла для моделирования схемы. И его базовая структура по-прежнему принимает самую базовую структуру моста Уитстона [2, 3]. Четыре резистора на плече представляют сопротивление диффузии N-лунок четырех встречно-штыревых областей.Четыре резистора в середине представляют собой сопротивление в центральной области пластины Холла. Конденсатор служит паразитной емкостью в контактном отверстии для моделирования переходной характеристики пластины Холла. А четыре источника напряжения с регулируемым током используются для имитации эффекта Холла и управляются током, протекающим через контактное отверстие. Выходное напряжение этой модели динамически зависит от напряженности магнитного поля. Например, он может создавать пару дифференциальных напряжений Холла 84  мк В, сопровождаемых напряжением смещения 96   мк В при 10 мТл при 20 кГц.Показана схема этой модели.


Для устранения напряжения смещения Холла, вносимого геометрической асимметрией, мы используем метод спиннингового тока в цепи холловского сердечника с использованием 8 переключателей [4–8]. На рис. 5 представлена ​​базовая структура. Тактовые импульсы 8 переключателей представляют собой прямоугольные импульсы с рабочим циклом 50% и могут достигать частоты до 50  МГц. Фаза между clk1 и clk2 составляет 180°. Текущее направление от ibp до ibn. Он работает в 2 разных фазах.


В первой фазе ток смещения течет от узла na к узлу nc; таким образом, дифференциальное напряжение Холла генерируется из узла nb и узла nd:

Во второй фазе ток смещения течет от узла nb к узлу nd; таким образом, дифференциальное напряжение Холла генерируется из узла nc и узла na:

Если частота переключения направления тока намного больше частоты изменения магнитного поля, то магнитное поле в этих двух фазах примерно неизменно.Вычитая напряжение, полученное от этих двух фаз, дифференциальное напряжение Холла становится равным

Использование технологии вращающегося тока с портами и фазами может еще больше снизить напряжение смещения, но увеличит сложность системы и ограничит рабочую скорость системы. Необходимо согласовать соотношение между скоростью системы и напряжением смещения.

2.3. Дифференциальный усилитель

Эффект Холла очень слабый. А выходное напряжение Холла модуля модуляции очень мало и составляет порядка мк В~мВ.Следовательно, перед демодуляцией его необходимо усилить. Дифференциальный усилитель состоит из двух несимметричных операционных усилителей и нескольких сопротивлений. Поскольку выходной сигнал диска Холла слабый, для первого каскада усилителя с регулируемым коэффициентом усиления требуется низкий уровень шума и высокое входное сопротивление. Для Amp1 в этой конструкции используется дополнительный двухкаскадный усилитель со сложенным каскодом и компенсацией Миллера. Для Amp2 используются три переключателя для получения программируемого усиления. Подробная структура Amp1 и Amp2 показана на рисунках 6(a) и 6(b).При такой реализации Amp1 может обеспечить усиление 20, а Amp2 может обеспечить усиление 250/49,2/9,1, когда усиление[2]/усиление[1]/усиление[0] включены отдельно. Напряжение питания реализованного операционного усилителя составляет 2,5 В, а статическая потребляемая мощность составляет 370  мк А. Коэффициент усиления без обратной связи составляет до 80 дБ. А частота среза без обратной связи составляет 200 МГц [9–11].


(a) Структура Amp1
(b) Структура Amp2
(a) Структура Amp1
(b) Структура Amp2
2.4. Прерыватель

Цепь прерывателя разработана между Amp1 и Amp2 для уменьшения напряжения смещения устройства Холла путем интегрирования напряжения Холла vhp и vhn в двух фазах тактового сигнала [12]. Схема прерывателя реализована с несколькими конденсаторами. Подробная структура показана на рисунке 7. Тактовые импульсы clk3 по clk5 также генерируются тактовым генератором. В фазе clk3 сохраняется на конденсаторе. Затем в фазе clk4 сохраняется на конденсаторе. В фазе clk5 и интегрированы на выходном конденсаторе.Пока соотношение входной емкости и выходной емкости поддерживается равным 2 : 1, значение выходной емкости равно .


2.5. Генератор тактовых импульсов

Генератор тактовых сигналов генерирует 5 тактовых импульсов для ядра Холла и схемы прерывателя [13]. Фазовая диаграмма этих часов представлена ​​на рисунке 8. Параметры этих часов очень важны. Таким образом, с кольцевой D-триггерной структурой и методом цифрового синтеза эти параметры могут быть строго точными.На рис. 9 показана структура кольцевого D-триггера тактового генератора (например, clk3), а в табл. 1 перечислены параметры этих тактовых импульсов.



+ +

/ пс / пс пошлина (мин) / нс

CLK1 27,1 28,9
clk2 27,9 28.8
CLK3 24,8 27,1
CLK4 24,5 27,2
CLK5 27,4 28,8

3. Результаты и обсуждение

Эта работа уже завершила моделирование схемы и макетирование.Схема расположения предлагаемой пластины Холла показана на рисунке 10. Схема расположения всей системы показана на рисунке 11. Результаты моделирования показывают, что предлагаемая система датчика Холла может усиливать 168  мк v (Vpp) Холла. напряжения (со смещением 96  мк В) до 414 мВ (со смещением -27 мВ). При использовании предложенной системы датчиков Холла напряжение Холла увеличивается в 2460 раз.



Сводная информация о производительности представлена ​​в таблице 2 (чувствительность связана с моделью устройства Холла).

+ T T T T T T

Это [14] [15] [16] Блок

Технология 55 180 350 180 нм
размер плиты / / μ м 2
Количество пластин 1 2 4 4
Спиннинг частота 50 м 250K 20K 1K Гц
Область 0.113 1,16 11,55 / μ м 2
Мощность 4 0,12 3,3 1,6 мВт
Чувствительность 4,14 В / м 1.6 V / A / T 50 MV / T 50 MV / T
Нелинейность 0,2% 0,2% 0,8% / %
65 μ T 50 μ T μ T

4.Выводы

Результаты моделирования показывают, что входная часть системы датчика Холла способна усиливать напряжение Холла и уменьшать напряжение смещения. Несмотря на то, что они интегрированы с АЦП, данные о напряжении Холла можно легко обрабатывать с помощью ЦП или DSP. В то же время, поскольку конструкция сенсорной системы основана на стандартном техпроцессе SMIC 55 нм с необходимой цифровой логикой управления и частью АЦП, ее легко интегрировать в соответствующие чипы SoC для конкретной мощности. Преимущество нашей системы датчика Холла заключается в малом потреблении площади и легкой интеграции с чипами SoC.А благодаря очень высокочастотному методу вращающегося тока эта система датчика Холла может обрабатывать переменное магнитное поле частотой до 100 кГц с затуханием не более -3 дБ.

В этой статье была проделана большая работа по оптимизации конструкции КМОП-устройства Холла, устранению смещения и технологии схем усиления сигнала, а также по имитационному моделированию устройства Холла и другим аспектам. Хотя мы получили некоторые значимые результаты, все еще есть некоторые недостатки. Дальнейший план предполагает следующие направления.

Мы в основном приняли технологию устранения динамического смещения двухфазного прядильного тока. Однако остаточное смещение все еще велико, что связано с чувствительностью устройства Холла к колебаниям производственного процесса и эффекту поля перехода. Мы будем использовать технологию четырехфазного прядильного тока в сочетании с полностью симметричной структурой конструкции устройства Холла, чтобы улучшить возможность устранения смещения устройства Холла и получить более низкое остаточное смещение.Кроме того, к схеме формирования сигнала будет применена технология отрицательной обратной связи, чтобы уменьшить остаточное смещение, вызванное самой схемой формирования сигнала. Также будет изучена технология компенсации механического напряжения в чипе, чтобы устранить смещение, вызванное механическим напряжением после упаковки.

Доступность данных

Необработанные/обработанные данные, необходимые для воспроизведения результатов, полученных в этом исследовании, в настоящее время не могут быть переданы, поскольку они используются в текущем исследовании.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Переключатель датчика Холла — US1881

В этом уроке мы создаем схему переключателя датчика Холла. Схема полезна и имеет различные приложения для обнаружения магнитного поля. Его основным компонентом является датчик Холла. Датчик Холла представляет собой датчик магнитного поля и обеспечивает выходное напряжение, прямо пропорциональное обнаруженному магнитному полю. Он поставляется в корпусе TO-92 и в корпусе для поверхностного монтажа.По сути, он поставляется в комплекте с датчиком Холла, регулируемым блоком питания, пусковой схемой, схемой стабилизатора температуры в одной трехвыводной микросхеме.

Схема довольно проста и использует только четыре компонента, то есть переключатель датчика Холла US 1881, релейный переключатель, резистор 220 Ом и транзистор 2N4403. Они не требуют больших затрат и эффективно выполняют поставленную задачу.

Аппаратные компоненты

S.no Компонент Value Количество Количество
1 1-12V 5-12V 5-12V 1
2 Датчик US1881 Hall Effect 1
3 транзистор 2N4403 1
4 реле 1
5 Диод 1N4007 1
6 Резистор 220 Ом 1

Принципиальная схема

Рабочее объяснение

Работает на базе датчика Холла, используемого в этой схеме.Когда он обнаруживает или обнаруживает магнитное поле, выход этого магнита становится пропорциональным магнитному полю, и активируется PNP-транзистор 2N4403, а также переключается реле. Любой прибор переменного или постоянного тока может быть подключен к релейному переключателю и будет работать с этой схемой. Эта цепь работает от 5 до 12 В постоянного тока, убедитесь, что напряжение реле и напряжение питания должны быть одинаковыми для работы этой цепи.

Приложения и использование

  • Обнаружение магнитного поля
  • Коммутационные приложения и т. д.

Как подключить светодиод к магнитному датчику

Светодиоды

могут обеспечить визуальную индикацию состояния выхода цифрового переключаемого датчика магнитного поля. Светодиоды обеспечивают значительное количество света при малом токе, поэтому они прекрасно подходят для использования с магнитными датчиками. Большинство светодиодов хорошо видны при токе 10 мА. Решения для датчиков Датчики на эффекте Холла обычно рассчитаны на потребление или подачу не менее 20 мА, поэтому это не превышает их возможности.

Может запутаться, как подключить светодиод к выходу датчика. Для работы светодиода требуется, чтобы ток протекал в определенном направлении между правильными проводами, и ток также должен быть ограничен, чтобы предотвратить повреждение датчика. Существует 2 различных типа выходов магнитных датчиков: NPN — потребляющий ток и PNP-источник тока. Некоторые датчики имеют внутренние подтягивающие или подтягивающие резисторы. Другие имеют выходы с открытым коллектором. Существуют также датчики с выходами «TTL» или от 0 до 5 В.Тип выхода датчика будет определять, где должна быть подключена светодиодная проводка.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА ТОКА
Светодиоды имеют анод и катод, иногда обозначаемые + и -. Обратите внимание, что ток должен течь от (+) анода к (-) катоду.

 

 

 

 

РАСЧЕТ РАЗМЕРА ТОКА ОГРАНИЧИТЕЛЬНОГО РЕЗИСТОРА

Ток должен быть ограничен с помощью последовательного резистора.Большинство светодиодов довольно яркие при токе от 5 до 10 мА. При таких токах падение напряжения на большинстве светодиодов составляет около 2В. Ток через резистор = Вольт/Сопротивление.

Светодиоды

можно приобрести со встроенным последовательным резистором, и в этом случае в описании будет указано номинальное напряжение. Для светодиодов без встроенного резистора используйте формулы справа, чтобы определить подходящий размер резистора.

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СВЕТОДИОДОВ К ВЫХОДАМ ДАТЧИКОВ

   

Не рекомендуется использовать светодиод с опцией -RT, если только светодиод не является единственной нагрузкой. Датчик -RT должен иметь сток тока светодиода на землю. Обратите внимание, что в схеме уже есть резистор на 499 Ом, а напряжение V равно 5 вольтам. Ток светодиода: I светодиод = (5-2) / (499 + R). Итак, для 5 мА используйте резистор на 100 Ом. В этом случае Voh будет намного ниже 5 В, поэтому он может не управлять какой-либо другой нагрузкой. В этом случае светодиод будет гореть, когда выход выключен.

Поговорите с одним из наших инженеров.   Инженеры компании Sensor Solutions имеют многолетний опыт разработки нестандартных магнитных датчиков для новых приложений, а также для замены OEM.Свяжитесь с инженерным отделом сегодня, чтобы обсудить ваши конкретные потребности.

Нажмите здесь, чтобы вернуться к указателю заметок по применению

Недорогой датчик Холла

Что такое датчик/устройство Холла

Устройство, которое преобразует магнитную или магнитно-кодированную информацию в электрические сигналы, называется ДАТЧИК ЭФФЕКТА ХОЛЛА . Устройство/датчик на эффекте Холла — это твердотельное устройство, которое становится все более и более популярным из-за его многочисленных применений в различных типах приложений.Устройства на эффекте Холла невосприимчивы к вибрации, пыли и воде.

 

 

Краткая история

 

Это был профессор Эдвин Холл, американский физик, проводивший эксперименты в своей лаборатории; Холл использовал тонкую золотую фольгу и в 1879 году впервые обнаружил, что электрический потенциал действует перпендикулярно как току, так и магнитному полю. Эффект с тех пор известен как Эффект Холла . Холл обнаружил, что носители заряда, движущиеся вдоль проводника, испытывают поперечную силу и имеют тенденцию дрейфовать в одну сторону, и это движение носителей заряда индуцирует напряжение в проводнике, известное как напряжение Холла.ВХ

 

Как работает датчик Холла

Основной принцип эффекта Холла — это активация внешним магнитным полем. Как мы знаем, есть две важные характеристики магнитного поля.

Виз. Плотность потока (B) и полярность (северный и южный полюса).

Когда плотность магнитного потока вокруг датчика превышает определенный заданный порог, датчик обнаруживает это и генерирует выходное напряжение, называемое напряжением Холла, VH.На следующей диаграмме показана основная функция датчика Холла .

 

 

Внутри датчика Холла

Внутри датчика Холла

Датчик Холла состоит из тонкого куска прямоугольного полупроводникового материала p-типа. В устройствах на эффекте Холла

используются четыре следующих полупроводника.

1: Арсенид галлия (GaAs),

2: антимонид индия (InSb)

3: арсенид индия (InAs)

4: силиконовый

 

Антимонид индия (InSb) и арсенид индия (InAs) чаще всего используются из-за его высокой подвижности электронов.

Итак, пропуская непрерывный ток через эти полупроводники. Когда устройство помещается в магнитное поле, линии магнитного потока воздействуют на полупроводниковый материал силой, которая отклоняет носители заряда, электроны и дырки по обе стороны от полупроводниковой пластины. Это движение носителей заряда является результатом магнитной силы, которую они испытывают при прохождении через полупроводниковый материал. Когда эти электроны и дырки движутся в разные стороны, между двумя сторонами полупроводникового материала возникает разность потенциалов за счет накопления этих носителей заряда.Тогда на движение электронов через полупроводниковый материал влияет наличие внешнего магнитного поля.

 

Поскольку элемент Холла реагирует на магнитный поток перпендикулярно своей поверхности, поэтому важно положение и размещение элемента Холла в ИС по отношению к магнитному полю магнита (размещение магнита и его магнитная сила) для корректной работы ИС. На следующей диаграмме показана работа устройства на эффекте Холла.

 

Чтобы создать разность потенциалов на устройстве, линии магнитного потока должны быть перпендикулярны (90o) потоку тока и иметь правильную полярность, как правило, южный полюс. Эффект Холла предоставляет информацию о типе магнитного полюса и величине магнитного поля. Например, южный полюс заставит устройство производить выходное напряжение, в то время как северный полюс не будет иметь никакого эффекта. Как правило, датчики и переключатели на эффекте Холла предназначены для работы в положении «ВЫКЛ» (состояние разомкнутой цепи), когда отсутствует магнитное поле.Они включаются только в режиме «ВКЛ» (состояние замкнутой цепи) при воздействии магнитного поля достаточной силы и полярности.

 

 

Блок-схема и цепь датчика Холла

Блок-схема датчика Холла

На приведенной выше диаграмме показано, что выходное напряжение, называемое напряжением Холла (VH) основного элемента Холла, прямо пропорционально силе магнитного поля, проходящего через полупроводниковый материал.Это выходное напряжение очень мало в нашем проекте, от 50 до 80 мВ, даже при воздействии сильных магнитных полей. Поэтому усилитель постоянного тока используется для улучшения чувствительности датчика, гистерезиса и выходного напряжения. Это также позволяет датчику на эффекте Холла работать в более широком диапазоне источников питания и условий магнитного поля.

 

Обычно устройства на эффекте Холла не могут быть спроектированы для прямого переключения больших нагрузок, поскольку их возможности управления выходным током ограничены от 10 до 50 мА, в зависимости от тока коллектора транзистора.Поэтому для управления большими токами рекомендуется использовать реле, как в данном случае.

Электрическая схема датчика Холла

 

Описание схемы

Цепь, показанная на вкладке «Схема цепей», представляет собой полный переключатель датчика Холла . Регулируемое постоянное напряжение питания подается непосредственно на элемент Холла через токоограничивающий резистор R1. Конденсатор C1 используется для ослабления случайного шума электронов, который может повлиять на выходное напряжение Холла на выводе № 3.

Контакт № 3 — выходное напряжение Холла. T1 представляет собой NPN-транзистор, который используется для насыщения в присутствии внешнего магнитного поля. R2 обеспечивает смещение коллектора T1. Транзистор Т2 управляет реле. D1 — защитный диод, используемый для защиты от противоЭДС, генерируемой катушкой реле. RL — это реле, которое управляет выходной нагрузкой.

 

Работа и приложения

РАБОЧИЙ

Когда на датчик Холла наложен магнит.Датчик улавливает внешнее магнитное поле, вызывающее появление напряжения на выводе №3 элемента Холла. Это напряжение очень мало для управления нагрузкой, поэтому транзистор T1 используется в качестве усилителя постоянного тока, который управляет базой транзистора T2. Когда база транзистора Т2 становится более отрицательной, это вызывает насыщение транзистора и приводит в действие реле. Наконец, нагрузка переменного или постоянного тока может быть напрямую подключена к реле.

 

Особенности

1.Бюджетный. Менее 40,00 индийских рупий

2.         Простая схема. Операционный усилитель не используется.

3.         Работа при низком напряжении.

 

Список деталей

1.         R1=  1K

2.         R2=  1,5 K

3.         C1= 0,1 мкФ

4.         T1 = Транзистор общего назначения NPN BC547

5.         T2 = Транзистор общего назначения PNP BC557

6.         D1= 1N4007

7.РЛ = реле. Сопротивление катушки = 500 Ом, напряжение = 6 В Номинальный ток нагрузки O/P = от 5 до 10 ампер.

8.         h2 — датчик Холла.

Примечание. Можно использовать любой датчик Холла. Это хорошая идея, чтобы извлечь датчик Холла из старого хлама CD-ROM/дисковода, емкостного двигателя видеомагнитофона или любого другого шагового двигателя. Для получения более подробной информации обратитесь к техническому паспорту конкретной детали.

 

Приложения

Датчики Холла

широко используются во многих приложениях.Например, дверные выключатели в холодильниках, ползунковые переключатели в сотовых телефонах, скорость или направление движения для определения положения в автомобильных системах, расстояние и скорость и т. д.

 

Устройство может управляться одним постоянным магнитом, прикрепленным к раздвижной двери, подвижному валу или любому другому устройству. Существует множество различных типов движений магнита, таких как «Лобовое», «Боковое», «Тяни-тяни» или «Толкай-толкай» и т. д. На следующей диаграмме показано обнаружение лобового и бокового обнаружения.

 

 

 

Исходный код проекта


Принципиальные схемы



Рубрики: Electronic Projects
С тегами: эффект Холла, датчик
 

Датчик Холла SS49E и случайный взлом

Совсем недавно мне снова понадобилась пара переключателей на эффекте Холла для некоторых случайных экспериментов, поэтому я разместил заказ на набор микросхем переключателей на эффекте Холла A3144. Интернет-магазин быстро доставил посылку к моему порогу в течение двух дней через FedEx.Однако в момент вскрытия пакета я был в шоке – да, я получил только несколько датчиков Холла SS49E вместо положенных деталей!

Честно говоря, это не большая проблема, так как я хорошо знаю этого продавца, и мы поддерживаем хорошие отношения с момента нашей первой сделки. Поэтому я сообщил ему о проблеме, но он мягко попросил продлить доставку из-за проблемы с запасами. Вкратце, я бы ждал здесь две или более недель, чтобы получить их. В крайнем случае, я решил построить схему «адаптера» для датчика SS49E, чтобы сделать один срочный проект заранее.Итак, эта статья предназначена для того, чтобы опубликовать здесь мою пробную версию на тот случай, если кому-то она может быть полезна.

Какая разница?

Интересно, в чем разница между вышеупомянутыми микросхемами на эффекте Холла? Ладно, объясню в двух словах. Видите ли, A3144 представляет собой чувствительный переключатель на эффекте Холла, что означает, что он имеет выход с открытым коллектором, поэтому с подходящим подтягивающим напряжением на выходе его можно использовать с биполярными или КМОП-логическими схемами.

Однополярная характеристика переключения A3144 делает его идеальным для использования с простым стержневым или стержневым магнитом.Выход A3144 переключается в низкий уровень, когда магнитное поле на элементе Холла превышает пороговое значение точки срабатывания (BOP). В этот момент выходное напряжение равно VOUT(SAT). Когда магнитное поле уменьшается ниже порога точки срабатывания (BRP), выход устройства становится высоким. Разница в точках срабатывания и отпускания магнита называется гистерезисом (Bhys). Встроенный гистерезис обеспечивает чистое переключение выхода даже при наличии внешней механической вибрации и электрических помех.

С другой стороны, SS49E представляет собой линейный датчик Холла, работающий от магнитного поля от постоянного магнита или электромагнита. Линейное выходное напряжение источника (Vo) задается напряжением питания (Vcc) и изменяется пропорционально силе магнитного поля. Типичное выходное напряжение покоя составляет 2,5 В, максимальное выходное напряжение составляет 4,2 В (B=1500G), а чувствительность (△Vout) составляет 1,8 мВ/G при 25℃.

Стоит отметить, что микросхема на эффекте Холла изменяет/изменяет свой выходной сигнал в ответ на близость магнитного поля.Обычно поверхность ИС с эффектом Холла с маркировкой реагирует на южный полюс (S) постоянного магнита, тогда как поверхность без маркировки реагирует на северный полюс (N).

Итак, нам нужна схема адаптера

Было замечено, что приблизительное выходное напряжение покоя моего датчика SS49E составляет 2,4 В, которое повышается примерно до 2,6 В, когда датчик обнаруживает полюс магнита. Выходное напряжение повышается до 4,1 В, когда датчик видит очень сильное магнитное поле (и нулевой зазор между полюсом магнита и поверхностью датчика).Выглядит неплохо!

В любом случае, это не позволит мне продолжить мой текущий проект, поскольку мне строго необходима выходная схема с открытым коллектором, поэтому я перешел к следующему проекту, основанному на нескольких недорогих электронных компонентах. Несмотря на то, что в ядре можно использовать микросхему LM393, я выбрал микросхему LM358, так как она единственная наготове. На приведенной ниже схеме один сегмент LM358 (IC1A) подключен как компаратор напряжения, настроенный на работу от 5 В постоянного тока. Подстроечный потенциометр 10K (P1) в схеме можно использовать для «точной настройки» чувствительности обнаружения/порогового значения.

LM358 подключен таким образом, что его выход (вывод 1) становится ВЫСОКИМ, если напряжение на неинвертирующем входе (вывод 3) превышает уровень напряжения на инвертирующем входе (вывод 2 — устанавливается P1). Если напряжение падает ниже порогового значения, выход становится НИЗКИМ. Затем выход обрабатывает все остальное — мы можем либо подключить общий светодиод / оптрон через выходной контакт, либо небольшой BJT / МОП-транзистор логического уровня (чтобы получить выход с открытым коллектором / открытым стоком). Демонстрация показана без окончательной стадии драйвера — позже он включен (S8050 BJT) и успешно протестирован!

Готовы к настройке?

Микросхема

LM358 состоит из двух независимых операционных усилителей (операционных усилителей), специально разработанных для работы от одного источника питания в широком диапазоне напряжений.Поскольку для одного датчика Холла требуется только одна часть микросхемы, вы можете точно воспроизвести схему (обычно низкий выходной сигнал) для работы с еще одним датчиком. Или вы можете инвертировать конфигурацию новой схемы, чтобы получить «обратный выход», то есть схему с нормально высоким выходом второго датчика.

Обратите внимание, что LM358 имеет двухтактный выходной каскад, который одновременно потребляет и выдает ток. Используемая здесь схема LM358 с внешними транзисторами будет управлять немного «тяжелыми» выходными нагрузками. В любом случае, в большинстве практических схем могут быть отклонения от идеальной математики.Как правило, им можно пренебречь, но для точных схем вам может потребоваться добавить соответствующую схему для улучшения конечного результата.

Кроме того, схема также может быть сконфигурирована для работы в качестве лучшего концевого упора на основе эффекта Холла, который позволяет регулировать (с помощью подстроечного потенциометра) ограниченное расстояние, на котором активируется сигнал «вкл» (обычный механический концевой упор обеспечивает только включить или выключить сигнал).

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.