Датчик Холла — принцип работы

---

В системах и устройствах каждого автомобиля есть масса приборов, которые несут только функцию информирования о том или ином процессе. На основе информации, которые эти устройства предоставляют, высшие по иерархии системы принимают решения о том или действии. Эти шпионы называются датчиками и собирают информацию о работе деталей и узлов, а после передают ее водителю. На современных автомобилях водитель избавлен от принятия большинства решений, поэтому всю работу делают за него электронные системы. Бесконтактная система зажигания и датчик Хoлла — яркий тому пример.

Содержание:

1. Датчик Холла, что это такое
2. Применение датчика в автомобиле
3. Преимущества автомобильного датчика Холла
4. Зажигание с датчиком Холла
5. Подключение и проверка датчика Холла

Датчик Холла, что это такое

Все автомобильные датчики классифицируются по параметру, который они определяют.

Это может быть датчик температуры, датчик массового расхода воздуха, датчик движения или датчик положения. Датчик на эффекте Холла как раз применяется для того, чтобы определять положение коленчатого или распределительного вала.

Вкратце разберемся с этим эффектом, тогда станет понятнее, что представляет собой это устройство. Гальваномагнитное явление было открыто в 1879 году Эдвином Холлом, а суть этого открытия в том, что при установке проводника с постоянным потенциалом в магнитное поле, появляется разность потенциалов, то есть электрический импульс. На основе этого являения работает не только часть системы зажигания автомобиля, но и ионные ракетные двигатели, приборы, которые измеряют напряженность магнитного поля, и даже во многих мобильных устройствах в виде основы для работы электронного компаса.

Применение датчика в автомобиле

Холловское напряжение давно применяется в машиностроении и конструкции серводвигателей. Он идеально подходит для того, чтобы определять углы положения валов, а на машинах архаичной конструкции, датчик применялся для определения момента возникновения искры.

Схема датчика проста и мы ее помещаем ниже.

Суть работы устройства в том, что когда подают ток на две клеммы участка полупроводникового материала (на чертеже — клеммы «а») и помещают его в магнитное поле, на двух других клеммах возникает импульсное напряжение, а оно может восприниматься устройством-приемником, как сигнал к определенным действиям.

Автомобильный датчик Холла принцип работы которого показан на схеме ниже, но буквально ее воспринимать было бы ошибкой. Дело в том, что современные датчики Холла представляют собой все элементы начерченного датчика в одном крошечном корпусе. Это стало возможным тогда, когда появились миниатюрные полупроводниковые  приборы.

Преимущества автомобильного датчика Холла

Микроэлектроника позволила добиться от устройства очень маленьких размеров, при этом, сохранив полную функциональность. Основные преимущества устройства современного датчика Холла в следующем:

• компактность;
• возможность разместить в любой точке двигателя или любого другого механизма;
• стабильность работы, то есть при любых оборотах вала, датчик будет корректно реагировать на его вращение;
• стабильность не только в работе, но и стабильность характеристики сигнала.

Наряду с бесспорными достоинствами и функциональностью устройства, оно имеет некоторые проблемы:

1.  Помехи — главный враг любого электромагнитного устройства. А помех в электрической цепи автомобиля более, чем достаточно.
2.  Цена. Датчик, основанный на эффекте Холла дороже обычного магнитоэлектрического датчика.
3.  Работоспособность датчика Холла сильно зависит от электронной схемы.
4. Микросхемы могут иметь нестабильные характеристики, что может повлиять на корректность показаний.

Зажигание с датчиком Холла

Теперь попробуем применить датчик на практике, а, точнее, интегрировать его в систему зажигания. А установим мы его в прямо в трамблер для того, чтобы руководить процессом искрообразования в бесконтактной системе. Схема установки датчика Холла показана на рисунке. Он установлен возле вала прерывателя-распределителя, на котором установлена магнитопроводящая пластина. Пластина-ротор имеет столько вращающихся сердечников, сколько цилиндров у двигателя.

Поэтому при прохождении пластины ротора возле датчика с поданным на него напряжением, возникает эффект Холла, с выводов датчика снимается импульс и подается на коммутатор, а оттуда на катушку зажигания. Она преобразует слабый импульс в высоковольтный и передает его по высоковольтному проводу на свечу зажигания.

Подключение и проверка датчика Холла

Подключить любой датчик Холла довольно просто, поскольку он имеет всего три вывода, один из которых минусовой и идет на массу, второй — питание, третий — сигнальный, с него и поступает импульс на коммутатор. Проверить, работает ли датчик довольно просто. Если автомобиль подает признаки неисправности системы зажигания, которые выражаются в плохом пуске или нестабильности работы, первое, что нужно проверить — именно этот датчик.

Для этого не нужно никаких сложных осциллографов, хотя по науке ДХ проверяют именно при помощи осциллографа. Для проверки работоспособности устройства, достаточно просто закоротить 3-й и 6-й вывод на колодке трамблёра. При включенном зажигании закороченные выводы приведут к образованию искры, что говорит о том, что датчик свое отжил.

Замена датчика — занятие на 10 минут, но чтобы не покупать новый, лучше проверить установленный, вполне возможно, что зажигание работает некорректно по другой причине. Таким образом, можно обнаружить поломку, сэкономить время и не покупать лишние детали. Следите за простейшими приборами, и неприятные сюрпризы будут обходить автомобиль стороной. Плотной всем искры и удачи в дороге!

Читайте также:

---

Датчик магнитного поля (датчик Холла) | TehnoZet-2

Датчик Холла — радиоэлемент реагирующий на внешнее магнитное поле.

Эффект открыт в 1879 году как не странно Холлом. Только подумайте, офигеть Холл открыл свой собственный эффект! (если что это красненьким)

В проводнике по которому протекает постоянный электрически ток помещенному в магнитное поле формируется поперечная разность потенциалов. Но это все сложно, просто нужно запомнить, датчики Холла определяют магнитное поле.

Делятся на:

По формированию сигнала

• Аналоговые
• Цифровые

Ну тут все понятно и объяснять в общем то нечего.

По влиянию магнитного поля

• Биполярные — определение смены полярности магнитного поля
• Униполярные — определение наличия магнитного поля, есть или нет.

На Ali я прикупил датчики Холла A3144

Датчик магнитного поля (датчик Холла, Hall sensor) A3144 (A3144E, Oh4144E, 3144, 44E)

A3144E — магнитоуправляемая униполярная, цифровая микросхема на основе датчика Холла.

Униполярная т. е. детектирует наличие/отсутствия магнитного поля, есть оно или нет его.

Цифровая, а значит всего два состояния на выходе: есть магнитное поле это ноль, нет это один, в этом датчике перевернуто.

Обычно применяется для контроля положения ротора различных моторов, электродвигателей.

Компьютерный вентилятор

Компьютерный вентилятор

Внутренняя структура микросхемы

Структура микросхемы датчик Холла A3144

Структура микросхемы датчик Холла A3144

или так, что то же самое

Структура микросхемы датчик Холла A3144

Структура микросхемы датчик Холла A3144

Распиновка

Корпус: TO-92UA

Распиновка A3144

Распиновка A3144

Ну или вот в реальности

Распиновка A3144

Распиновка A3144

Характеристики

Напряжение питания: 4,5-24В (можно применять в автомобиле без всяких ухищрений)

Ток потребления: max 9,0мА

Выходной ток максимальный: max 25мА

Остаточное напряжение в открытом состоянии: 400мВ

Время включения: 2мкс

Время выключения: 2мкс

Магнитный диапазон: от ±20 Гс до ±450 Гс

На выходе, OUT (Data), два состояния:

• Нет магнитного поля — высокий уровень
• Есть магнитное поле — низкий уровень

Гаусс. Тесла

Все единицы понятны, за исключением не совсем обычной Гс (Гаусс)

Гаусс (Гс, G) — единица измерения магнитной индукции, определяет с какой силой действует магнитное поле на движущийся заряд.

Это устаревшая единица ( в системе: «Сантиметр-Грамм-Секунда») так как для ее расчета применяются сантиметры, а не метры как положено в системе СИ . В системе СИ применяется Тл — Тесла

Тесла (Тл, T) — единица индукции магнитного поля равная индукции такого однородного магнитного поля, в котором на 1 метр длины прямого проводника, расположенного по нормали вектору магнитной индукции, с током силой 1 ампер действует сила 1 ньютон.

Пересчет такой

1 Гс = 100 мкТл = 10 −4 Тл

1 Тл = 10 000 гаусс

И для того что бы понимать уровень значений в Гс

Значения в гаусс (Гс)

• 10 в −9. ..−8 степени Гс — магнитное поле человеческого мозга
• 0,25 — 0,60 Гс — магнитное поле Земли на ее поверхности
• 50 Гс — магнитное поле магнитика с холодильника
• 100 Гс — железный магнит
• 10000 — 13000 Гс — остаточный магнетизм неодимового (NIB) магнита
• 3000 — 70000 Гс — магнитное поле медицинского томографа
• 10 в 17 степени Гс — верхний предел магнетизма нейтронных звезд

Т. е. магнитик с холодильника подействует на этот датчик.

Для правильной ориентации нужно знать где установлен датчик в самой микросхеме

Расположение самого датчика по отношению к микросхеме

Расположение самого датчика по отношению к микросхеме

Типичные схемы подключения

Схема детекции магнитного поля (светодиод, резистор и датчик Холла)

Схема подключения

Схема подключения

А вот как это выглядит в реальности, магнит близко расположен к датчику, светодиод горит.

Действие магнитного поля

Действие магнитного поля

И чуть убрали магнит светодиод потух

Нет магнитного поля.

Нет магнитного поля.

Подключаем к ESP 8266

Вся сложность заключается в том что для ESP8266 нам нужно 3,3 вольта, а датчик питается минимальным напряжением в 4,5 вольта

Поэтому о подключении в следующей статье и как всегда…

Продолжение следует…

Статьи о датчиках

Подписывайтесь на наш канал TehnoZet-2 , будет интересно! Мы только развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения — ставьте лайк, жмите палец вверх!

Проверка датчика Холла ауди с4.

Проверка датчика Холла ауди с4.

Подробности

Датчик Холла необходим для запуска двигателя, если этот датчик неисправен, то сколько не крути стартером, машина не заведется. Проверить датчик Холла удобнее на автомобиле, а не отдельно от него. Датчик Холла можно сравнить с фото реле, только вместо света здесь используется магнитное поле.

Рис 1 – Снятый датчик Холла.

Для проверки датчика вам необходимо обзавестись светодиодным тестером. Изготовить его можно следующим образом. Покупаем в магазине радиодеталей обычный светодиод и сопротивление 1 кОм. К ножке светодиода припаиваем сопротивление.

Рис 2 – Светодиодный индикатор.

Для удобства припаяем к светодиоду и сопротивлению провода, длина на ваше усмотрение. После нужно заизолировать открытые части, чтобы при проверке случайно не замкнуть.

Теперь идем в гараж и приступим к проверке.

Датчик Холла на ауди с4 2.6 находится в задней крышке распредвала, на левой головке по ходу движения автомобиля. Прежде чем приступить к проверке датчика, нам нужно удостовериться присутствует ли питание на нем. На датчик одет штекер, так вот у него мы закатываем резиновый чехол и видим клеммы, они там пронумерованы.

Рис 3 – Разъем на датчик Холла.

Включаем зажигание и встаем мультиметром на клеммы 1-3. Прибор должен показать не меньше 10 вольт.

Рис 4 – Напряжение на разъеме, подключаемом к датчику Холла.

Рис 5 – Проверяем питание датчика Холла.

Теперь берем наш светодиодный тестер и встаем на эти же клеммы. Если мы угадали полярность, то светодиод должен гореть. Если не угадали, то ничего страшного просто поменяйте концы местами.

Рис 6 – Подцепляем светодиодный индикатор.

Провод на клемме 1 оставляем, а с клеммы 3 пересаживаем на 2 клемму, проворачиваем распредвал. Это можно сделать, вручную или стартером. Если мы будим крутить двигатель стартером, то светодиод должен моргать, это говорит об исправности датчика Холла.

Если вы сняли датчик Холла, то в исправности его можно убедиться и следующим способом. На снятом датчике мы подцепляем штекер. Также встаем светодиодным индикатором на клеммы 1 – 2. Включаем зажигание. Светодиод у нас должен гореть.

Рис 7 – Светодиодный индикатор подключили на 1 и 2 клемму.

Если мы вставим что-нибудь, например нож между катушкой и магнитом, то светодиод у нас погаснет. Это также свидетельствует об исправности датчика, в ином случае датчик Холла не исправен.

Рис 8 – Тушим светодиод.

Выход из строя датчика Холла это не редкость на автомобиле Audi c4. Когда у вас внезапно перестал заводиться двигатель, первым делом нужно обратить внимание именно на этот датчик.

Если у вас возникли вопросы или имеются предложения по данной статье. Добро пожаловать на форум.

Датчики положения (индуктивный датчик, датчик Холла)

Датчики положения (индуктивный датчик, датчик Холла)

Для измерения скорости вращения и определения положения различных узлов двигателя используются датчики положения. К ним относятся: датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), датчик положения распределительного вала (ДПРВ) или датчик фазы (ДФ), датчик скорости (ДС), датчики ABS.
Сигнал ДПКВ используется для определения частоты вращения КВ, а также его мгновенного положения. Т.к. частоты вращения распределительного и коленчатого валов соотносятся как 1:2, то только по сигналу ДПКВ невозможно однозначно определить находится ли поршень двигателя, движущийся к ВМТ, на такте сжатия или выпуска. Фазный датчик на распределительном валу передает эту информацию в блок управления.

В качестве примера приведен сигнал с авто ВАЗ.

Сигналы ДПКВ (синий) и ДПРВ (зеленый)

К наиболее распространенным типам этих датчиков относятся: индуктивный (электромагнитный) датчик и датчик Холла.

Индуктивный датчик

Этот тип датчика наиболее распространен в качестве ДПКВ. Датчик монтируется поблизости от подвижного элемента, называемого маркерным диском. Этот элемент представляет собой стальной диск с зубьями, который жестко зафиксирован на коленчатом валу (может находиться как со стороны ременной передачи, так и непосредственно на маховике КВ).

Расположение ДПКВ
1. ДПКВ
2. Маркерный диск
3. Разъем датчика

Датчик состоит из обмотки с сердечником из постоянного магнита. Когда зуб проходит перед датчиком, это приводит к усилению магнитного потока, проходящего через обмотку. Напротив, увеличение зазора ослабляет этот поток. Происходит изменение магнитного поля, которое вызывает появление индукционного тока в обмотке. Амплитуда напряжения переменного тока сильно возрастает по мере повышения частоты вращения маркерного диска (от нескольких мВ до значений более 100 В).

Конструкция индуктивного датчика
1. Обмотка
2. Метка на маркерном диске в виде пропущенных зубьев
3. Постоянный магнит

Маркерный диск может иметь как пропуски зубьев, так и более широкие зубья.

Кол-во зубьев маркерного диска зависит от его назначения и модели авто. В качестве маркерного диска для КВ наиболее распространенным является диск с 60-ю зубьями, при этом два зуба пропущены. Зазор с пропущенными зубьями предназначен для отметки определенного положения коленчатого вала и служит как установочная метка для синхронизации блока управления.
На маркерных дисках системы ABS пропуск зубьев отсутствует, т.к. в данной системе положение колеса не принципиально, имеет значение только скорость вращения.

Пример сигнала индуктивного датчика ABS

В варианте исполнения для ДПРВ, маркерный диск может иметь всего один зуб, т.к. в данном случае нет необходимости измерять скорость вращения, нужно определить только положение РВ для определения фазы работы двигателя.

Для дальнейшего анализа электронный блок производит преобразование аналогового сигнала в цифровой. Амплитуда напряжения сигнала пропорциональна скорости прохождения подвижной детали перед датчиком. Напряжение также в значительной степени зависит от расстояния между вершинами зубьев и поверхностью датчика, как правило, зазор составляет 1±0,5 мм. Подсчитывая число импульсов в течение заданного промежутка времени, электронный блок может определить скорость вращения КВ.
Индуктивный датчик подключается к контроллеру экранированной парой проводов с заземлением экранирующей оплетки на кузов автомобиля.

Пример схемы подключения ДПКВ

Для записи осциллограммы индуктивного датчика, необходимо подключиться измерительным щупом непосредственно к сигнальному выходу датчика либо к разъему со стороны ЭБУ.

Подключение мотор-тестера к ДПКВ (цветовая маркировка проводов указана в качестве примера)

Датчик Холла

В таких датчиках использован эффект Холла. Интегральная схема датчика Холла располагается между маркерным диском и постоянным магнитом.
Когда зуб маркерного диска проходит у элемента датчика, то он изменяет величину магнитного поля, пронизывающего элемент Холла. За счет этого возникает сигнал напряжения, который находится в милливольтновом диапазоне и не зависит от относительной скорости между датчиком и маркерным диском. Оценивающая электронная схема, встроенная в интегральную схему, вырабатывает сигнал в форме прямоугольных импульсов.

Датчик Холла
1. Постоянный магнит
2. Интегральная схема Холла.
3. Маркерный диск
4. Разъем датчика

Как правило, датчик Холла имеет три вывода: питание +5В (+12В), «земля», сигнальный выход.

Пример схемы подключения ДПРВ

Для записи осциллограммы датчика Холла, необходимо подключиться измерительным щупом непосредственно к сигнальному выходу датчика либо к разъему ЭБУ.

Подключение мотор-тестера к ДПРВ (цветовая маркировка проводов указана в качестве примера)

Для записи сигнала ДПКВ рекомендуется использовать 2ой аналоговый канал мотор-тестера, для сигнала ДПРВ — 3ий канал. При наличии нескольких ДПРВ, можно использовать любой свободный аналоговый канал.

Настройка аналогового канала для индуктивного датчика

Настройка аналогового канала для датчика Холла

Дополнительные возможности ПО:
Автоподстройка линейки по любому «стандартному ДПКВ» (тема на форуме)

Одновременный анализ сигналов ДПКВ и ДПРВ позволяет проверить работу этих датчиков, а также правильность установки КВ и РВ (соответствие меток ГРМ).

автор: Евгений Куришко

Аналоговый магнитный датчик Холла Arduino

Описание

Аналоговый магнитный датчик Холла (рисунок 1), входящий в состав ARDUINO SENSOR KIT, предназначен для определения присутствие поля постоянного магнита или магнитного поля катушки проволоки, подключенной к постоянному току (фиксирует наличие постоянного магнитного поля). Воспринимающим элементом данного модуля является датчик Холла. Датчик срабатывает при поднесении постоянного магнита и реагирует только на один полюс магнита. Определить полюс магнита, на который реагирует датчик, следует экспериментально (для данного датчика, как правило, это северный полюс магнита). При наличии рядом постоянного магнита электроны в пластине датчика, с протекающим через неё током, будут отклоняться в направлении, перпендикулярном направлению тока (в какую именно сторону будут отклоняться электроны, зависит от полярности магнитного поля). В результате на выходе датчика появляется сигнал. Различная плотность электронов на сторонах пластины создаёт разность потенциалов, которую можно усилить и измерить.

Рисунок 1 — Аналоговый магнитный датчик Холла Arduino.

Аналоговый магнитный датчик Холла состоит из платы, на которой смонтированы 3 порта подключения к плате Arduino и датчик Холла. Данный модуль может отправлять аналоговый сигнал. Аналоговый выход преобразует индукцию магнитного поля в напряжение, знак и величина которого будут зависеть от полярности и силы поля. Технические характеристики аналогового магнитного датчика Холла представлены в таблице.

Таблица – Технические характеристики аналогового магнитного датчика Холла.

Параметр	Значение
Номинальное рабочее напряжение	5 В
Рабочая температура	от -40 °C до +100 °C
Габаритные размеры	32 мм x 15 мм x 12 мм

Подключение аналогового магнитного датчика Холла

Распиновка аналогового магнитного датчика Холла представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Распиновка аналогового магнитного датчика Холла Arduino.

Для его подключения потребуются:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• провода типа «папа-мама»;
• аналоговый магнитный датчика Холла;
• USB кабель для подключения платы Arduino к персональному компьютеру с установленной средой Arduino IDE.

Схема подключения аналогового магнитного датчика Холла к плате Arduino представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Подключение аналогового магнитного датчика Холла к Arduino UNO.

Схемы подключения аналогового магнитного датчика Холла к микроконтроллерам Arduino Uno, Arduino Nano или Arduino Mega принципиально ничем не отличаются.
Подключается аналоговый магнитный датчик Холла к Arduino Uno следующим образом:

• GND — GND;
• VCC — 5V;
• In — любой аналоговый порт (на схеме – А0).

После сборки электрической схемы, необходимо загрузить управляющую программу (скетч) в микроконтроллер. Затем можно открыть монитор порта и понаблюдать за получаемыми аналоговым магнитным датчиком Холла значениями.

Применение

Аналоговый магнитный датчика Холла используется в автоматике, электромеханике для определения параметров движения деталей механизмов (например, применяется для определения скорости вращения различных деталей механизмов). Кроме того, его можно использовать вместо модуля с герконом, так как благодаря отсутствию подвижных элементов данный датчик обладает большей долговечностью. Аналоговый магнитный датчика Холла так же может использоваться в приборах бытового, развлекательного назначения и учебного (например, при применении как наглядного пособия для ознакомления с эффектом Холла).

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:

Паяльный фен YIHUA 8858

Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…

• 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

Магнитные датчики KIPPRIBOR серии LM

Прайс-лист

Магнитные датчики KIPPRIBOR серии LM контролируют промежуточные и конечные положения поршня пневматического цилиндра.
Датчик формирует дискретный сигнал о положении поршня, что позволяет автоматизировать оборудование, на котором установлен пневмоцилиндр.

Датчики KIPPRIBOR серии LM применяют при автоматизации станков в машиностроении, пищевой и деревообрабатывающей промышленности, а также в оборудовании для производства пластиковых окон.

Датчики KIPPRIBOR серии LM подходят для пневмоцилиндров Festo, KIPVALVE, SMC, Camozzi, Pneumax.

Особенности магнитных датчиков KIPPRIBOR LM:

• Совместимы с тремя типами цилиндров: с круглой гильзой, со стяжными шпильками или с Т-образным пазом;
• Типовые разъёмы М8 и EZ3 магнитных датчиков KIPPRIBOR обеспечивают лёгкую замену и безошибочное подключение;
• Соединители и монтажные наборы KIPPRIBOR значительно упрощают монтаж и подключение датчиков;
• Прочный износостойкий корпус с винтовым зажимом обеспечивает надежную фиксацию датчиков даже на вибронагруженном оборудовании;
• Маслостойкие материалы корпуса и кабеля, высокая допустимая температура эксплуатации, корпус со степенью защиты IP67 позволяют использовать датчики в тяжелых промышленных условиях;
• Яркий дизайн и светодиодная индикация облегчают визуальный контроль за датчиком в процессе эксплуатации и настройки

Характеристики магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM:

Параметр	Значение параметра
Модификация	LM50-34. R1.U6.K	LM50-34.R1.U1.K	LM50-34.I1.U1.K; LM50-34.I1.U1.K08; LM50-34.I1.U1.KZ3
Тип датчика	герконовый	герконовый	магниторезистивный (датчик Холла)
Коммутационная функция	NO (2-х проводное подключение)	NO (3-х проводное подключение)	NO (3-х проводное подключение)
Коммутационный элемент	геркон	геркон	транзистор (PNP/NPN автоопределение)
Номинальное напряжение	12…240 VDC / 24…240 VAC	10…30 VDC	10…30 VDC
Коммутируемый ток (max)	100 мА	500 мА	100 мА
Максимальная отключаемая нагрузка (max)	10 Вт	10 Вт	3 Вт
Потребляемый ток (max)	—	10 мА, при 24В	7,5 мА, при 24В
Падение напряжения на датчике	2,5 В, при токе 100 мА DC	0,1 В, при токе 500 мА DC	1 В, при токе 100 мА DC
Ток утечки (max)	—	—	0,01 мА
Индикация	красный светодиод*	желтый светодиод	красный светодиод
Кабель	∅2,9 мм, 2 жилы, маслостойкая изоляция	∅2,9 мм, 3 жилы, маслостойкая изоляция	∅2,9 мм, 3 жилы, маслостойкая изоляция
Чувствительность	35. ..45 Гс	35…45 Гс	40…800 Гс
Частота срабатывания	200 Гц	200 Гц	5000 Гц
Температура эксплуатации	–10…70°C	–10…70°C	–10…70°C
Стойкость к ударной нагрузке	30 g	30 g	50 g
Стойкой к вибрационной нагрузке	9 g	9 g	9 g
Класс защиты	IP67	IP67	IP67
Встроенная электрическая защита	—	—	От тока обратной полярности, от перенапряжения
Подключение	кабельный вывод 2,5м	кабельный вывод 2,5м	кабельный вывод 2,5 м, разъём М8, разъём EZ3

---

Принцип действия магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM

Принцип работы герконовых и магниторезистивных датчиков одинаков. На поршне цилиндра установлено магнитное кольцо. В момент приближения поршня с магнитным
кольцом к датчику, чувствительный элемент реагирует на магнитное поле и выход датчика замыкается. Одновременно с замыканием выхода включается светодиод, сигнализируя о срабатывании датчика.

Каждый тип датчиков имеет свои достоинства и недостатки друг относительно друга.

Для герконовых датчиков:

Для магниторезистивных:

+ Выше отключаемая мощность + Есть датчики с универсальным питанием (AC/DC) + Широкий диапазон коммутируемого напряжения (до 240 В) + Отсутствие токов утечки в выключенном состоянии – Ниже частота срабатывания – Подвержены механическому износу – Отсутствие встроенной защиты – Некоторые датчики требуют соблюдения полярности питания – Нет датчиков с разъёмом

+ «Умная» схема с автоопределением типа входа (PNP/NPN) + Встроенная защита от обратной полярности и перенапряжения + Выше частота переключения + Отсутствует дребезг контактов + Не подвержены механическому износу + Лёгкое подключение и быстрая замена за счёт разъёмов M8 и EZ3 – Ниже отключаемая мощность – Присутствует назначительный ток утечки в выключенном состоянии – Нет датчиков на переменное напряжение

---

Функциональная схема применения магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM на примере установки для запайки стаканчиков крышками из фольги

Описание работы:
1. Контроллер подаёт команду «вниз» на пневмораспределитель;
2. Пневмораспределитель срабатывает и впускает воздух в цилиндр;
3. Поршень цилиндра опускается. Срабатывает датчик нижнего положения и контроллер получает сигнал «Поршень в нижнем положении»;
4. Контроллер подаёт команду «вверх» на пневмораспределитель;
5. Поршень цилиндра поднимается в исходное положение. Датчик верхнего положения фиксирует возврат поршня, даёт сигнал контроллеру.

---

Схемы подключения магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM

LM50-34.R1.U6.K	LM50-34.I1.U1.K   NPN   PNP	LM50-34. I1.U1.K08, LM50-34.I1.U1.KZ3   NPN PNP
LM50-34.R1.U1.K

---

Распиновка разъёмов M8 и EZ3

M8

EZ3

---

Габаритные размеры датчиков KIPPRIBOR серии LM

---

Обозначение при заказе магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM

Пример обозначения при заказе: LM50-34. I1.U1.K08 вы заказали: LM – Магнитный датчик 50 – Ширина корпуса 5 мм 34 – Длина корпуса 34 мм I – С автоматическим определением схемы (PNP/NPN), 1 – С коммутационной функцией NO U1 – Напряжением питания 10…30 VDC K08 – C разъёмом М8

 

---

Способы монтажа магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM

	Фиксация в Т-пазе винтовым зажимом	Фиксация на гильзе круглого цилиндра с помощью монтажного набора серии PBI	Фиксация на стяжной шпильке пневмоцилиндра с помощью монтажного набора серии PN
Тип цилиндра	Пневмоцилиндр с Т-образным пазом	Круглый пневмоцилиндр	Пневмоцилиндр со стяжными шпильками
Способ монтажа	Фиксация винтовым зажимом	Монтажный набор серии PBI	Монтажный набор серии PN
Монтажные размеры	Размеры Т-паза	Диаметр цилиндра: PBI-01: ∅6-63 мм; PBI-02: ∅6-125 мм	Диаметр шпильки: PN-6: ∅4-6 мм; PN-8: ∅8 мм; PN-10: ∅10 мм; PN-12: ∅12 мм; PN-16: ∅14-16 мм

---

Таблица аналогов магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM

Модификация датчика KIPPRIBOR	Аналоги других производителей
	Camozzi	Festo	TEKO	SMC	Sick
LM50-34. R1.U6.K	CST-220	SME-8M	MS FE8	FY-59B D-Y7BA	RZT7
LM50-34.R1.U1.K	CST-232
LM50-34.I1.U1.K	CST-332	SMT-8M		DY-59A D-Y7P D-Y7G F-Y59B	MZT8
LM50-34.I1.U1.K08	CST-362
LM50-34.I1.U1.KZ3

---

Таблица применимости магнитных датчиков KIPPRIBOR серии LM на пневмоцилиндрах различных производителей

Производитель	Серия цилиндров с установкой датчика в Т-паз	Серия цилиндров для установки датчика с помощью монтажного набора серии PN	Серия цилиндров для установки датчика с помощью монтажного набора серии PBI
Festo	ADN DSBC	DFSG	DSNU DSNU-KP ESNU DSNU-S CRDSNU
KIPVALVE		KVNG KVSC	KVMAL
SMC	C95, C55 c T-слотом	C96	C85
Camozzi	31-31R 32-32R 52 QC-QCTB-QCTF 47 62 61 69	40 60 Серия 63 с круглой гильзой	Серия 24 Серия 25
Pneumax	1540-1550 ECOMPACT-S SERIES с магнитом в поршне	1394 1306,1307,1308	1230-1232 1280-1294 1260-1274 с магнитом в поршне 1280-1294 «MIR»

 

Датчик Холла

A3144 введение, работа и распиновка

Что такое датчик Холла A3144? Датчик Холла представляет собой встроенный датчик без фиксации, который широко используется для определения полярности полюсов магнита. Одна сторона идентифицирует один магнитный полюс, такой как положительный магнитный полюс, а другая сторона идентифицирует другой один магнитный полюс, такой как отрицательный магнитный полюс. На рынке доступны два основных типа датчиков Холла: первый имеет аналоговый выход, а второй — цифровой.Но здесь мы говорим только о датчике Холла A3144, который дает цифровой выход. Этот датчик Холла меньше по размеру, потребляет меньше энергии и легко взаимодействует с любым типом контроллера.

У него так много применений, как в системе автоматизации для измерения скорости, в определении положения для обнаружения магнитных объектов, в двигателе постоянного тока BLDC для обнаружения его магнитного полюса, в магнитной системе сигнализации двери и т. д. Эти датчики легко доступны на рынке или в интернет-магазинах. . Датчик Холла A3144 показан на рисунке 1

Рисунок Датчик Холла A3144

Конфигурация контактов датчика Холла A3144

 Каждый датчик Холла A 3144 состоит из трех контактов, которые показаны на рисунке 2. Из этих контактов первый контакт является контактом питания и используется для питания этого датчика. Для питания этого датчика используется постоянное напряжение 5 В. Второй — это контакт заземления, который используется для подачи заземления на этот датчик. Точно так же третий является цифровым выходным контактом, и он связан с интерфейсным контроллером, таким как микроконтроллер или Arduino и т. д. Но между контактами 1 и 3 обязателен подтягивающий резистор номиналом 10 кОм для поддержания высокого уровня выхода, когда нет магнитное поле. Точно так же конденсатор, номинал которого равен 0.1 мкФ обязателен между контактами 2 и 3 для фильтрации цифрового выхода, поскольку на этот цифровой выход может быть наложен шум.

Рис. 2 Конфигурация выводов датчика Холла A3144

Принцип работы датчика Холла A3144

  Каждый датчик Холла A3144 состоит из материала, который имеет магнитное поле, но заряды этого магнитного поля не в активном положении. Эти заряды переходят в активное состояние, когда на его входные контакты подается напряжение.Точно так же, когда пучок заряженных частиц проходит через это магнитное поле, на эти частицы действует сила, и луч отражается обратно на прямолинейный путь. Этот пучок на самом деле является проводником с током. Таким образом, посредством всего этого процесса образуются две плоскости, первая плоскость с магнитным полем, а вторая плоскость с отклоненным обратным лучом или проводником с током. В результате первая плоскость имеет положительное изменение, а вторая плоскость имеет отрицательный заряд. Напряжения между этими двумя плоскостями называются напряжениями эффекта Холла.Если сила между проводником с током и магнитным полем одинакова, то разделение между этими двумя плоскостями прекратится. Означает, что нет никаких изменений тока, тогда это напряжение Холла измеряет плотность потока.

Как подключить датчик Холла A3144 к плате Arduino

Для проверки магнитного потока через датчик Холла необходим контроллер для взаимодействия с датчиком Холла. Итак, здесь мы расскажем пользователю, как связать датчик Холла с платой Arduino.Для сопряжения этого датчика Холла A3144 с платой Arduino соединение проводки выполняется в соответствии с рисунком 3

. Рисунок 3. Взаимодействие датчика Холла A3144 с платой Arduino

. также подключенный к выходу платы Arduino для проверки наличия магнитного поля означает, что этот светодиод будет включен при наличии магнитного поля. После выполнения полного соединения пишется простая логическая программа с использованием библиотеки Arduino.Затем эта логическая программа загружается в плату Arduino с помощью программного обеспечения Arduino IDE. Для проверки включите эту плату Arduino. Точно так же, когда какой-либо магнит приближается к датчику Холла, этот датчик обнаруживает этот магнит и подает сигнал логического высокого уровня на плату Arduino, которая включает светодиод.

Альтернативный модуль датчика

APDS9960, Bh2750, VL53L0X, DHT22, LM35, TLE4999I3, CCS811, BMP280, HC-SR505, MQ137, TMP36, PT100 RTD, датчик цвета TCS230, датчик гибкости, датчик частоты пульса MPU60, датчик частоты пульса 1 8 0 Инфракрасный датчик предотвращения препятствий, модуль датчика удара, датчик газа MQ-2, датчик дождя, датчик влажности почвы YL-69 или HL-69, датчик пламени, датчик Холла, DHT11, MPX4115A, adxl335

Линейный датчик Холла — работает и Application Circuit

Линейные ИС на эффекте Холла представляют собой магнитные сенсорные устройства, предназначенные для реагирования на магнитные поля для получения пропорционального количества электроэнергии на выходе.

Таким образом, он становится полезным для измерения напряженности магнитных полей и в приложениях, требующих переключения выхода через магнитные триггеры.

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

Эти устройства также невосприимчивы к изменениям температуры окружающей среды, которые в противном случае могли бы сделать эти компоненты уязвимыми для нагревания и привести к неверным результатам вывода.

Как правило, современные ИС с линейным эффектом Холла могут оптимально работать в диапазоне температур от -40 до +150 градусов Цельсия.

Базовая схема расположения выводов

Ратиометрический режим работы

Многие стандартные линейные ИС на эффекте Холла, такие как серия A3515/16 от Allegro или DRV5055 от ti.com, по своей природе являются ратиометрическими, при этом устройства измеряют выходное напряжение и чувствительность в статическом режиме. 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 выходное напряжение в состоянии покоя обычно составляет 2,5 В и будет изменяться со скоростью 5 мВ на гаусс.

В случае увеличения напряжения питания до 5,5 В, напряжению покоя также будет соответствовать 2,75 В, а чувствительность достигнет 5,5 мВ/Гс.

Что такое динамическое смещение

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

Остаточное смещение обычно может возникать из-за переформовки устройства, температурных несоответствий или из-за других соответствующих стрессовых ситуаций.

Вышеупомянутая особенность делает эти линейные устройства значительно стабильным выходным напряжением покоя, хорошо устойчивыми ко всем типам внешних негативных воздействий на устройство.

Использование линейной ИС на эффекте Холла

ИС на эффекте Холла можно подключить с помощью данных соединений, где выводы питания должны подходить к соответствующим клеммам постоянного напряжения (регулируемым).Выходные клеммы могут быть подключены к соответствующим образом откалиброванному вольтметру, имеющему чувствительность, соответствующую выходному диапазону Холла.

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

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

После внутренней термостабилизации устройства его можно подвергать 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 выходного уровня с калибровочной кривой подтверждает соответствующее плотность потока на кривой по оси X.

Области применения линейных датчиков Холла

1. Линейные датчики Холла могут иметь различные области применения, некоторые из них представлены ниже:
2. Бесконтактные измерители тока для измерения тока, проходящего снаружи через проводник.
3. Измеритель мощности, идентичный предыдущему (счетчик ватт-часов) Обнаружение точки срабатывания по току, когда внешняя схема интегрирована со ступенью измерения тока для контроля и отключения заданного предела превышения тока.
4. Тензометрические датчики, в которых коэффициент деформации магнитно связан с датчиком Холла для обеспечения требуемых выходных сигналов.
5. Применения со смещенным (магнитным) зондированием Детекторы черных металлов, в которых устройство на эффекте Холла сконфигурировано для обнаружения черного материала посредством определения относительной силы магнитной индукции Датчик приближения, как и в приведенном выше приложении, приближение определяется путем аппроксимации относительной магнитной силы по устройство Холла.
6. Джойстик с датчиком промежуточного положения Датчик уровня жидкости — еще одно релевантное применение датчика Холла. Другими подобными приложениями, которые используют напряженность магнитного поля в качестве основной среды наряду с устройством на эффекте Холла, являются: Датчики температуры/давления/вакуума (с сильфонным узлом) Датчики положения дроссельной заслонки или воздушного клапана Бесконтактные потенциометры.

Принципиальная схема с использованием датчика Холла

Описанный выше датчик Холла можно быстро настроить с помощью нескольких внешних частей для преобразования магнитного поля в электрические импульсы переключения для управления нагрузкой. Простую принципиальную схему можно увидеть ниже:

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

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

Как повысить чувствительность

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

Использование операционного усилителя интегрирован с операционным усилителем для включения результатов включения в ответ на магнитную близость с устройством на эффекте холла.

Здесь инвертирующий вход операционного усилителя настроен на фиксированное опорное напряжение 1,2 В с использованием двух диодов серии 1N4148, а неинвертирующий вход операционного усилителя настроен на выход эффекта Холла для предполагаемого обнаружения.

Пресет 1k используется для установки порога переключения, при котором ОУ должен переключаться, в зависимости от силы и уровня близости магнитного поля вокруг эффекта холла.

В отсутствие магнитного поля выходной сигнал датчика Холла остается ниже установленного порога входных сигналов операционного усилителя.

Как только выходной сигнал эффекта Холла превышает неинвертирующий порог операционного усилителя, установленный предустановкой и опорным уровнем инвертирующего входа, выходной сигнал операционного усилителя становится высоким, в результате чего светодиод загорается. включить. Светодиод можно заменить другим каскадом схемы для включения какой-либо другой желаемой нагрузки.

Датчик Холла A3144 Основы работы магнитного переключателя

---

Введение:

В этом уроке мы узнаем о датчике Холла A3144, магнитном переключателе, основах работы и пояснениях.Мы также разработаем схему переключения с использованием транзистора, которая поможет обнаружить северный и южный магнитные полюса. Его также можно использовать для обнаружения наличия магнитного поля. Датчик Холла, как следует из его названия, работает по принципу эффекта Холла и используется для обнаружения магнитов. Каждая сторона датчика может обнаруживать один конкретный полюс. Его также можно легко соединить с микроконтроллером, поскольку он работает на транзисторной логике.

---

Датчик Холла A3144 Магнитный переключатель Основы работы и объяснение

Что такое датчик Холла:

A3144 представляет собой встроенный датчик Холла без фиксации.Удержание магнита рядом с датчиком приведет к переключению выходного контакта. Это обеспечивает надежный датчик присутствия. Герконовый датчик также хорошо работает, но его возможности ограничены стеклянным корпусом и размером.

Существует два основных типа датчиков Холла, один из которых имеет аналоговый выход, а другой — цифровой. A3144 — это датчик Холла с цифровым выходом, то есть, если он обнаружит магнит, выходной сигнал станет низким, в противном случае выходной сигнал останется высоким.

Датчик Холла намного меньше, но может выдерживать меньший ток, чем геркон.Устройство включает в себя встроенный генератор напряжения Холла для измерения магнитного поля, компаратор, который усиливает напряжение Холла, и триггер Шмитта, обеспечивающий гистерезис переключения для подавления шума, и выход с открытым коллектором. Внутренний регулятор запрещенной зоны используется для обеспечения напряжения питания с температурной компенсацией для внутренних цепей и обеспечивает широкий рабочий диапазон питания. Если плотность магнитного потока больше порога Bop, выход включается (низкий). Выходное состояние сохраняется до тех пор, пока изменение плотности магнитного потока не упадет ниже Brp, вызывая отключение выхода (высокий уровень).

Характеристики датчика Холла A3144

1. Повышенная темп. Стабильность для автомобильного или промышленного применения 2. Работа от 4,5 В до 24 В … требуется только нерегулируемый источник питания 3. Выход 25 мА с открытым коллектором … Совместимость с Digital Logic 4. Защита от обратной батареи 5. Активация с помощью Небольшие серийно выпускаемые постоянные магниты 6. Надежность полупроводниковых приборов 7.Малый размер 8. Устойчивость к физическим нагрузкам

Работа датчика Холла:

Когда пучок заряженных частиц проходит через магнитное поле, на частицы действуют силы, и пучок отклоняется от прямого пути. Поток электронов через проводник известен как пучок заряженных носителей. Когда проводник помещается в магнитное поле, перпендикулярное направлению электронов, они будут отклоняться от прямого пути.Как следствие, одна плоскость проводника станет отрицательно заряженной, а противоположная сторона – положительно заряженной. Напряжение между этими плоскостями называется напряжением Холла.

Когда сила, действующая на заряженные частицы со стороны электрического поля, уравновесит силу, создаваемую магнитным полем, их разделение прекратится. Если ток не меняется, то напряжение Холла является мерой плотности магнитного потока. По сути, существует два типа датчиков Холла.Один из них линейный, что означает, что выходное напряжение линейно зависит от плотности магнитного потока; другой называется пороговым, что означает резкое снижение выходного напряжения при каждой плотности магнитного потока.

---

Схема переключателя датчика Холла

Следующие компоненты необходимы для разработки переключателя датчика Холла с использованием A3144 и транзистора.

1. Датчик Холла A3144 2.BC547 или любой другой транзистор NPN 3. Резистор 1 кОм 4. Макет 5. Соединительные провода 6. Блок питания 12 В

Теперь соберите цепь, как показано на принципиальной схеме.

---

Видеоруководство: Датчик Холла A3144 Основы работы с магнитным переключателем и объяснение

Датчик Холла A3144 Магнитный переключатель || Принципиальная схема и работа

Вот приложение датчика Холла: расходомер воды Arduino с использованием датчика Холла

%PDF-1. 4 % 1417 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 1417 96 0000000016 00000 н 0000003068 00000 н 0000003250 00000 н 0000004442 00000 н 0000004587 00000 н 0000005174 00000 н 0000005777 00000 н 0000006491 00000 н 0000007127 00000 н 0000007156 00000 н 0000007798 00000 н 0000008049 00000 н 0000008164 00000 н 0000008277 00000 н 0000008913 00000 н 0000009184 00000 н 0000009706 00000 н 0000009963 00000 н 0000012380 00000 н 0000013007 00000 н 0000013287 00000 н 0000013744 00000 н 0000016582 00000 н 0000016648 00000 н 0000018304 00000 н 0000018727 00000 н 0000018978 00000 н 0000021461 00000 н 0000023475 00000 н 0000025253 00000 н 0000025435 00000 н 0000025720 00000 н 0000027468 00000 н 0000030283 00000 н 0000030354 00000 н 0000030465 00000 н 0000077924 00000 н 0000078210 00000 н 0000078738 00000 н 0000111351 00000 н 0000154615 00000 н 0000200638 00000 н 0000230878 00000 н 0000256395 00000 н 0000256731 00000 н 0000256963 00000 н 0000257047 00000 н 0000257104 00000 н 0000257128 00000 н 0000257207 00000 н 0000257321 00000 н 0000257398 00000 н 0000279221 00000 н 0000279557 00000 н 0000279844 00000 н 0000279988 00000 н 0000280069 00000 н 0000280189 00000 н 0000280307 00000 н 0000280424 00000 н 0000280448 00000 н 0000280527 00000 н 0000280604 00000 н 0000285562 00000 н 0000285954 00000 н 0000286241 00000 н 0000286385 00000 н 0000286466 00000 н 0000286586 00000 н 0000286609 00000 н 0000286632 00000 н 0000286655 00000 н 0000286777 00000 н 0000286876 00000 н 0000287026 00000 н 0000287148 00000 н 0000287247 00000 н 0000287397 00000 н 0000309956 00000 н 0000310441 00000 н 0000310519 00000 н 0000310633 00000 н 0000310956 00000 н 0000311034 00000 н 0000311452 00000 н 0000311530 00000 н 0000311948 00000 н 0000312026 00000 н 0000312447 00000 н 0000312525 00000 н 0000312945 00000 н 0000313023 00000 н 0000313225 00000 н 0000313303 00000 н 0000313705 00000 н 0000002216 00000 н трейлер ]/предыдущая 683449>> startxref 0 %%EOF 1512 0 объект >поток h SKLAiiwYP}FA4QCPQ*-(P

=h

Датчик Холла — детектор магнитного поля

Датчик Холла — детектор магнитного поля

Датчик Холла — это компонент, который обнаруживает или измеряет магнитное поле. Работает по принципу эффекта Холла. Существует два основных типа: первый тип — это линейные датчики Холла, у которых выходное напряжение пропорционально магнитной индукции. Второй тип — это логические датчики Холла, выход которых может находиться только в двух состояниях. Он меняет свое состояние на определенном пороге и может иметь гистерезис.
В своем эксперименте я использовал датчик Холла от бесколлекторного вентилятора ПК. В них используется логический датчик. В моем случае это был датчик в варианте с двумя выходами типа открытый коллектор — один выход всегда включен, а другой выключен.Такой датчик используется в вентиляторах с двухконтурным двигателем. Центр двойной катушки подключен к +, а конец к выходам датчика, которые обычно имеют максимальный ток 300-800 мА. Большинство из тех, что я встречал, имеют классическую сквозную конструкцию (THT) в корпусе с 4 выводами. Датчики имеют маркировку 276, 277 и т.д. Максимальное напряжение обычно 18 — 24В. Они устойчивы к обратной полярности, но не полагайтесь на это, пока не найдете техпаспорт. Уровни переворота обычно составляют от +/- 50 до 120 Гаусс (5-12 мТл).
Используя этот датчик, я построил простой детектор магнитных полей, см. схему на рис. 2. Детектор указывает на наличие и полярность магнитного поля. Из-за небольшой асимметрии датчика всегда открыт один и тот же выход в условиях слабого магнитного поля или его отсутствия. На видео №2 показана работа детектора магнитного поля.
Вас также может заинтересовать Вентилятор со светодиодным цветовым эффектом.

Инжир.1 – Принципиальная схема простейшего бесколлекторного вентилятора («ПК-вентилятор»).

Рис. 2 – Принципиальная схема детектора магнитного поля.

Датчик Холла внутри 12см вентилятора.

еще один фанат

Датчик Холла

Детектор магнитного поля, построенный на основе этого датчика Холла.

Видео 1 — Демонстрация принципа действия датчика Холла и бесколлекторного вентилятора.

Видео 2 — Магнитополевой детектор.

Добавлено: 06.06.2012
дом

%PDF-1.3 % 55 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 55 124 0000000016 00000 н 0000002829 00000 н 0000003562 00000 н 0000003718 00000 н 0000003782 00000 н 0000003858 00000 н 0000003932 00000 н 0000004015 00000 н 0000004124 00000 н 0000004270 00000 н 0000004424 00000 н 0000004517 00000 н 0000004606 00000 н 0000004707 00000 н 0000004879 00000 н 0000005020 00000 н 0000005107 00000 н 0000005245 00000 н 0000005349 00000 н 0000005435 00000 н 0000005519 00000 н 0000005620 00000 н 0000005750 00000 н 0000005845 00000 н 0000005929 00000 н 0000006034 00000 н 0000006130 00000 н 0000006221 00000 н 0000006338 00000 н 0000006463 00000 н 0000006571 00000 н 0000006728 00000 н 0000006890 00000 н 0000007014 00000 н 0000007116 00000 н 0000007236 00000 н 0000007366 00000 н 0000007509 00000 н 0000007658 00000 н 0000007778 00000 н 0000007926 00000 н 0000008016 00000 н 0000008137 00000 н 0000008274 00000 н 0000008357 00000 н 0000008465 00000 н 0000008561 00000 н 0000008661 00000 н 0000008758 00000 н 0000008852 00000 н 0000008945 00000 н 0000009093 00000 н 0000009196 00000 н 0000009287 00000 н 0000009395 00000 н 0000009499 00000 н 0000009597 00000 н 0000009698 00000 н 0000009800 00000 н 0000009929 00000 н 0000010077 00000 н 0000010160 00000 н 0000010274 00000 н 0000010382 00000 н 0000010479 00000 н 0000010587 00000 н 0000010739 00000 н 0000010889 00000 н 0000011001 00000 н 0000011137 00000 н 0000011276 00000 н 0000011357 00000 н 0000011439 00000 н 0000011533 00000 н 0000011636 00000 н 0000011743 00000 н 0000011841 00000 н 0000011960 00000 н 0000012050 00000 н 0000012130 00000 н 0000012224 00000 н 0000012379 00000 н 0000012460 00000 н 0000012560 00000 н 0000012658 00000 н 0000012759 00000 н 0000012854 00000 н 0000012949 00000 н 0000013046 00000 н 0000013166 00000 н 0000013249 00000 н 0000013353 00000 н 0000013471 00000 н 0000013590 00000 н 0000013728 00000 н 0000013894 00000 н 0000013979 00000 н 0000014060 00000 н 0000014177 00000 н 0000014298 00000 н 0000014386 00000 н 0000014473 00000 н 0000014557 00000 н 0000014673 00000 н 0000014770 00000 н 0000014973 00000 н 0000015786 00000 н 0000015967 00000 н 0000016077 00000 н 0000016417 00000 н 0000025428 00000 н 0000025539 00000 н 0000026173 00000 н 0000027541 00000 н 0000028425 00000 н 0000029371 00000 н 0000036348 00000 н 0000036684 00000 н 0000037503 00000 н 0000037971 00000 н 0000038027 00000 н 0000038106 00000 н 0000002946 00000 н 0000003540 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 56 0 объект > эндообъект 177 0 объект > ручей Ht?hSQw_46( bH VxBũh’r_Mxg:vMNjuC B4s\>

Датчики Холла — Физические вычисления

Содержание

1. Введение
2. Эффект Холла
3. Датчики Холла
   1. Применение датчиков Холла
   2. Аналоговый и аналоговый датчикиДвоичные данные
      1. Датчики аналогового зала
         2. Двоинарный (коммутатор) Датчики BINARY (коммутаторы)
         5. Reed Switch
         6. DRV5055 датчик эффекта Hall
            1. проводки DRV5055
            2. датчик датчик на магнитное поле

            3

            3

            3

            3

            3

            Давайте сделать вещи
            3. Сделать волшебный магнитный светодиодный светильник
               1. Workbench Video
               2. Улучшение схемы
               4. Сделать Arduino на основе волшебного магнитного света из светодиода
                  1. Hall Effect Arduino схема
                  2. код
                  3. Workbench Video

                  3

                  4. Ссылки
                  5. Видео
                  6. Цитаты

                  ---

                  В этом уроке вы узнаете о двух типах магнитных датчиков: датчики Холла и герконы. Затем вы будете использовать датчик Холла DRV5055 для создания простой схемы светодиода с автояркостью сначала без, а затем с микроконтроллером.

                  Введение

                  Магнитные датчики, такие как герконы и датчики Холла, реагируют на присутствие магнитного поля. Это действительно вездесущие датчики, которые можно найти во всем: от автомобильных цепей управления и систем контроля жидкости до электронных устройств, таких как мобильные телефоны и компьютеры. В то время как герконы являются электромеханическими: два внутренних контакта физически замкнуты, когда правильно ориентированное магнитное поле находится в пределах досягаемости, датчики Холла являются твердотельными преобразователями (без движущихся частей): они преобразуют магнитную энергию в электрическую и могут либо использоваться в качестве аналоговых датчиков или переключателей.

                  Основным преимуществом датчиков на основе магнита является то, что сам магнит не нуждается в питании и даже может быть полностью заключен в движущуюся часть, такую ​​как окно, колесо, турбина и т. д. и т. д. Например, велосипедный тахометр работает, прикрепляя магнит к велосипедному колесу (которое вращается), в то время как датчик Холла или геркон прикрепляется к вилке колеса и используется микроконтроллером для подсчета оборотов. Датчики на основе магнитов также обычно используются для отслеживания вращения электродвигателей постоянного тока, которые уже содержат магниты для питания двигателя.

                  Два примера систем слежения за колесами велосипеда (слева и посередине), а также велосипедный спидометр. Как правило, эти системы изготавливаются с датчиками на эффекте Холла или герконами для измерения оборотов колеса, которые преобразуются в расстояние и скорость с помощью небольшого компьютера с дисплеем (часто установленным на руле). Примечание: чтобы использовать эту систему, велосипедист должен сначала выполнить шаг калибровки, переместив колесо на заданное расстояние (тем самым предоставив необходимые данные для преобразования оборотов в расстояние).

                  Эффект Холла

                  Как взаимодействуют электрические и магнитные поля? Возможно, вы помните, что электрический ток создает магнитное поле (вспомните правило правой руки из школьного курса физики). Но влияет ли магнитное поле на ток? Да!

                  Электричество и магнетизм давно интересовали людей, но считались отдельными явлениями. Только в конце 19-го века, когда Джеймс Максвелл опубликовал Трактат об электричестве и магнетизме , электричество и магнетизм были объединены в одну взаимосвязанную силу: электромагнетизм.Но остались ключевые вопросы, в том числе, наиболее актуальные для нас: как магнитов взаимодействуют с электрическим током ?

                  Входит Эдвин Холл. Будучи аспирантом Университета Джона Хопкинса в 1879 году, Холл открыл «эффект Холла», который представляет собой создание небольшой разницы напряжений на электрическом проводнике поперек электрического тока при приложении магнитного поля (Википедия). Эта анимация от How to Mechatronics помогает продемонстрировать эффект. Когда вводится магнит, он отталкивает отрицательные заряды на одну сторону проводника, создавая асимметричное распределение заряда (перпендикулярно потоку тока) на проводнике. Это разделение заряда создает новое электрическое поле с небольшим электрическим потенциалом (часто в милливольтах), который можно измерить мультиметром или подобным устройством.

                  Анимация из книги «Как сделать мехатронику»

                  Обратите внимание, что хотя анимация показывает прекращение тока в проводнике во время эффекта Холла, это не так. Ток продолжает течь даже в присутствии магнитного поля. Анимация также не показывает, что при переворачивании магнита эффект Холла также меняется на противоположный: отрицательные и положительные заряды будут смещаться в противоположные стороны проводника (и опять же, это смещение поперечно протеканию тока).

                  Запутался? Это нормально!

                  Чтобы лучше понять эффект Холла, посмотрите это 5-минутное видео от профессора Боули из Ноттингемского университета. Он предоставляет замечательный набор визуальных экспериментов и объяснений (лучших из тех, что мы видели), которые должны прояснить ситуацию:

                  В этом замечательном видео из Ноттингемского университета профессор Боули объясняет физику эффекта Холла.

                  Датчики Холла

                  Датчики Холла используют «эффект Холла» для измерения величины проксимального магнитного поля.Точнее, датчики на эффекте Холла измеряют «магнитный поток» (\(Φ\)), который представляет собой полное магнитное поле \(\vec{B}\), проходящее через заданную область \(\vec{A}\) (где A — площадь чувствительного элемента по нормали к магнитному полю): \(Φ = \vec{B} \cdot \vec{A}\). В то время как индуктивные датчики реагируют на изменяющихся магнитных полей, одним из преимуществ датчиков Холла является то, что они работают со статическими (неизменяющимися) полями. Таким образом, датчик Холла может реагировать на магнит, даже если он не движется.

                  Имитация магнитного потока магнита NdFeB. Изображение из таблицы данных датчика Холла DRV5055.

                  Поскольку векторы магнитного поля текут от северного полюса магнита к южному, магнитный поток будет изменяться в зависимости от ориентации магнита относительно датчика Холла. Величина магнитного потока максимальна, когда полюса магнита ортогональны датчику. Чтобы узнать больше о магнитном потоке, посмотрите этот урок Академии Хана.

                  Применение датчиков Холла

                  Датчики Холла используются в ряде бытовых и промышленных приложений, от автомобилестроения до мониторинга жидкостей и автоматизации зданий.Некоторые приложения, такие как определение положения сиденья и ремня безопасности, используют датчики на эффекте Холла для локализации объектов, в то время как другие используют датчики на эффекте Холла для бесконтактных измерений постоянного тока (измерение индуцированного магнитного поля с помощью тока через провод). Одни только современные автомобили содержат 10 или более датчиков Холла для всего, от определения положения стеклоочистителей до педалей тормоза и газа и системы зажигания (Landuyt et al. , SPLC’14).

                  В своем справочнике по датчикам Холла компания Honeywell предлагает десятки идей по применению:

                  Подмножество идей по применению датчиков Холла, представленных в справочнике Honeywell.

                  Аналоговый и двоичный выход

                  Датчики Холла могут обеспечивать либо аналоговый , либо двоичный выход. В любом случае это активных датчика с тремя контактами (\(V_{CC}\), \(GND\) и \(Out\)).

                  Аналоговые датчики на эффекте Холла

                  В предыдущих уроках мы рассмотрели резистивные датчики, такие как чувствительные к силе резисторы и фоторезисторы, которые изменяют свое сопротивление в зависимости от внешнего воздействия. Напротив, аналоговый датчик Холла выдает переменное напряжение .Это напряжение прямо пропорционально воспринимаемой плотности магнитного потока.

                  Бинарные (переключающие) датчики Холла

                  Некоторые датчики Холла действуют как переключатели: либо включены (при наличии достаточно сильного магнитного поля), либо выключены (если нет). Например, US5881LUA, продаваемый Adafruit, обычно имеет HIGH , но переключается на LOW при наличии магнитного полюса южный . Некоторые переключатели на эффекте Холла фиксируются , которые остаются в активированном состоянии даже при удалении магнита.Например, фиксирующий датчик Холла US1881 переключается на HIGH при наличии северного магнитного полюса, но остается в этом состоянии даже после удаления магнита и до тех пор, пока не будет обнаружен южный магнитный полюс.

                  Для получения бинарного выхода эти датчики Холла имеют дополнительный внутренний элемент, называемый триггером Шмитта, подключенный к аналоговому выходу, который преобразует внутренний аналоговый выходной сигнал во внешний цифровой выход ( ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ ).Смотрите это видео от «Как к мехатронике».

                  Герконы

                  Изображение из Википедии.

                  Хотя некоторые датчики на эффекте Холла выдают бинарный выходной сигнал ( ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ ) и, таким образом, могут работать как переключатели, их не следует путать с герконами, которые являются электромеханическими устройствами. В герконовом переключателе два контакта из ферромагнитного металла замыкаются в присутствии магнитного поля (в остальном они нормально разомкнуты). Поскольку геркон представляет собой механическое устройство, контакты переключателя со временем изнашиваются.Смотрите анимации ниже.

                  9018

                  Геркон — это пассивный датчик: его контакты замыкаются в присутствии магнитного поля независимо от того, включен ли он в цепь. В отличие от датчиков Холла, герконы не чувствительны к полярности магнитного поля; однако магнитное поле должно быть параллельно камышам — либо с севера на юг, либо с юга на север.См. рисунок ниже.

                  В датчике на эффекте Холла плотность магнитного потока через датчик максимальна, когда магнитный полюс направлен прямо к датчику. У геркона магнитные полюса должны быть параллельны датчику. Изображение получено от KJMagnetics.

                  Вот видео, демонстрирующее работу геркона с тремя различными магнитами от K&J Magnetics:

                  Датчик Холла DRV5055

                  В наших комплектах оборудования мы предоставляем логометрический линейный датчик Холла DRV5055 Texas Instruments (TI), который изменяет свое выходное напряжение пропорционально плотности магнитного потока.Ратиометрический означает, что выходное напряжение датчика пропорционально напряжению питания (\(V_{CC}\)).

                  DRV5055 может работать с источниками питания 3,3 В и 5 В (с допуском +/- 10 %). Датчик может сниматься на частоте 20 кГц. Чтобы обеспечить надежное выходное напряжение в различных условиях развертывания, микросхема DRV5055 включает в себя схемы температурной компенсации, компенсацию механических напряжений, преобразование сигнала и усиление. Таким образом, несмотря на небольшой размер, в этот аппарат встроено значительное количество сложного оборудования.

                  Доступны два комплекта: комплект для поверхностного монтажа SOT-23 (левый рисунок внизу) и комплект для сквозного монтажа TO-92 (справа). Мы будем использовать сквозной пакет (ТО-92).

                  Два корпуса DRV5055 с конфигурацией контактов и расположением элемента Холла помечено красным (в центре датчика)

                  Проводка DRV5055

                  Чтобы использовать датчик, подключите ногу 1 к \(V_{CC}\)* , ногу 2 к \(GND\), а ногу 3 к аналоговому входному контакту на вашем Arduino (скажем, A0 ).

                  *TI рекомендует соединить ветвь 1 с керамическим конденсатором с заземлением емкостью не менее 0,01 мкФ. Он называется развязывающим конденсатором (или обходным конденсатором) и является обычным дополнением, помогающим сгладить подачу напряжения во время работы датчика. См. схему подключения ниже. Хотя это не является абсолютно необходимым — и у некоторых из вас может не быть доступа к керамическим конденсаторам — это рекомендуется (это повысит производительность и надежность). Чтобы увидеть влияние добавления развязывающего конденсатора на подачу напряжения на микросхему, посмотрите это видео.Дэйв Джонс из EEVblog также предлагает хороший урок на доске (ссылка).

                  Мы включили две эквивалентные проводки Arduino. Левая диаграмма включает макетную плату, которая, по нашему мнению, может немного сбить с толку тех, кто все еще знаком с макетными платами. Средняя схема — та же разводка, но без макетной платы. Схема справа скопирована/вставлена ​​непосредственно из таблицы данных DRV5055.

                  Реакция датчика на магнитное поле

                  Итак, как выходной контакт DRV5055 (ножка 3) реагирует на магнитное поле?

                  При отсутствии магнитного поля аналоговый выход управляет половиной от \(V_{cc}\).Итак, на Arduino Uno AnalogRead(A0) вернет 512 (1023/2) в состоянии по умолчанию (без магнита). Затем выходной сигнал датчика будет линейно изменяться в зависимости от приложенной плотности магнитного потока. Если южный полюс магнита обращен к датчику, аналоговый выход увеличится между \(V_{cc}/2\) — \(V_{cc}\). Если северный полюс обращен к датчику, выходное напряжение уменьшится с \(V_{cc}/2\)) до 0 В. См. приведенный ниже график магнитного отклика и раздел 7.3.2 технического описания DRV5055.

                  График магнитного отклика датчика Холла DRV5055. На диаграмме справа показан южный полюс магнита, ортогональный сенсорной поверхности, что приводит к положительному \(\vec{B}\) и аналоговому выходному напряжению > \(V_{cc}/2\). Если ориентация магнита изменена таким образом, что северный полюс обращен к датчику, то \(\vec{B}\) будет отрицательным, а аналоговое выходное напряжение будет находиться в диапазоне от 0 до \(V_{cc}/2\) .

                  Давайте сделаем что-нибудь

                  Сначала мы собираемся использовать датчик Холла в «голой» схеме без микроконтроллера, а затем покажем, как использовать датчик с Arduino.

                  Сделайте волшебный магнитный осветлитель светодиодов

                  Давайте воспользуемся датчиком эффекта Холла для автоматического изменения яркости нашего светодиода. Напомним, что \(V_{out}\) увеличивается по мере приближения к южному полюсу магнита, а \(V_{out}\) уменьшается по мере приближения к северному полюсу. Давайте используем это свойство для управления яркостью нашего светодиода.

                  Даже с этой простой схемой открывается множество творческих возможностей: представьте себе свет в стиле Гарри Поттера, который включается только тогда, когда палочка волшебника находится рядом (светильник будет содержать датчик Холла, а палочка — магнит).

                  В техническом описании DRV5055 указано, что максимальный непрерывный выходной ток составляет 1 мА. Используя закон Ома, мы можем рассчитать безопасное значение сопротивления токоограничивающего резистора, чтобы светодиод не потреблял слишком много тока. \(I=\frac{V_{cc} — V_f}{R} \to 1mA=\frac{5V-2V}{R} \to R=\frac{3V}{0,001A} = 3000Ω\). Итак, мы будем использовать 3,3 кОм.

                  Мы включили две схемы подключения: слева рекомендуемая схема подключения согласно спецификации DRV5055 с развязывающим конденсатором, а справа такая же схема подключения, но без конденсатора.Оба будут работать одинаково для наших целей, поэтому, если у вас нет под рукой конденсатора, просто сделайте схему справа.

                  Видео верстака

                  А вот видео верстака, демонстрирующее схему (без конденсатора). Во второй половине видео показаны два мультиметра: один для измерения тока в цепи, а другой для измерения выходного напряжения датчика Холла.

                  Мое голосовое повествование довольно мягкое, так как я записал видео рано утром и не хотел беспокоить свой дом! 😀

                  Улучшение схемы

                  Что, если бы мы захотели подавать более 1 мА через наш светодиод? У нас есть два варианта:

                  1. Как и в случае с нашей схемой фоторезистора, мы можем изменить нашу схему, чтобы использовать транзистор .В этом случае выход датчика Холла будет подключен к транзистору, который будет управлять током через наш светодиод. Если у вас есть транзистор, не стесняйтесь попробовать это!
                  2. Мы могли бы перейти к использованию микроконтроллера, что мы и собираемся сделать!

                  Создание волшебного магнитного осветлителя светодиодов на основе Arduino

                  Давайте адаптируем нашу схему для использования Arduino. Мы создадим одну схему для считывания показаний датчика Холла на A0 и другую схему для включения и автоматического увеличения яркости светодиода с помощью ШИМ (через контакт 3 GPIO).

                  Схема Arduino на эффекте Холла

                  Ниже мы приводим две схемы подключения: одну с развязывающим конденсатором (0,01 мкФ) и одну без него. Развязывающий конденсатор необходим для обеспечения постоянного напряжения питания во время работы датчика Холла; однако это не обязательно для простого прототипирования и обучения.

                  Код

                  Наш код самый простой из возможных. Мы просто считываем выходное напряжение датчика Холла на A0 и напрямую преобразуем его в выход ШИМ светодиода.Напомним, что датчик на эффекте Холла выдает \(V_{cc}/2\), когда магнит отсутствует. Таким образом, светодиод «включен наполовину» ( AnalogWrite(LED_PIN, 128) ) без магнита, полностью яркий, когда южный полюс обращен прямо перед датчиком, и полностью выключен, когда северный полюс обращен прямо к датчику.

                  

                  Author: alexxlab

                  Previous post Как заменить салонный фильтр…

                  Next post На бензине и на…

                  Добавить комментарий Отменить ответ

                  Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

                  Комментарий *

                  Имя *

                  Email *

                  Сайт

                  Reed Switch Animation	Slow Motion Activation Video