С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Микросхема датчик холла

Микросхема датчик холла


Датчики магнитного поля. Датчики Холла в схемах на МК

Сущность эффекта, открытого в 1879 г. американским физиком Э. Холлом, заключается в появлении разности потенциалов между гранями полупроводниковой пластины, через которую протекает ток и на которую воздействует перпендикулярное магнитное поле. Разность потенциалов прямо пропорциональна силе тока и квадрату магнитной индукции.

Эффект Холла широко применяется в бесконтактных датчиках тока. Другое направление — датчики перемещения, в которых элемент Холла крепится к неподвижному шасси, а собственно магнит находится на движущейся части исследуемого объекта. Поскольку выходной сигнал датчика Холла пропорционален индукции магнитного поля, а не скорости его изменения, это даёт серьёзное преимущество в точности по сравнению с аналогичными по назначению индуктивными датчиками.

Магниточувствительные элементы, использующие эффект Холла, обычно называют «датчиками Холла» (англ. «Hall Sensor»). Различают простые и интегральные датчики Холла. В последних кроме полупроводниковой пластины содержится встроенный усилитель-формирователь. Типовые параметры интегральных датчиков Холла: напряжение питания 2.5…5 В или 4.5… 18 В, ток потребления 8…20 мА, минимальная регистрируемая магнитная индукция 2… 10 мТл, выходной сигнал — аналоговый (модулированное по амплитуде напряжение) или цифровой (открытый коллектор, КМОП-элемент, импульсы ШИМ).

На Рис. 3.74 а…м показаны схемы подключения датчиков Холла к МК.

Рис. 3.74. Схемы подключения датчиков Холла к МК {начало):

а)        датчик Холла DAI имеет выход с открытым коллектором и встроенную схему защиты от замыкания на шину питания. Микросхема УР1101ХП29 реагирует на магнитное поле положительной полярности, УР1101ХП49 — на поле положительной и отрицательной полярности с триггерным эффектом запоминания;

б)       диод VD1 защищает вход МК от случайной подачи высокого положительного напряжения. Конденсатор С J снижает помехи, поступающие от датчика Холла по длинным проводам;

в)        включение/выключение датчика Холла DAI по сигналам с выхода МК. Датчик реагирует на магнитное поле как положительного, так и отрицательного направления. Замена микросхемы /)/!/- К1116КП2;

Рис. 3.74. Схемы подключения датчиков Холла к МК {продолжение):

г) датчик Холла ?14/ (фирма Ampson Technology) имеет два противофазных выхода. Прямой сигнал поступает на МК, а инверсный — на внешнее исполнительное устройство через выход с открытым коллектором;

д) для усиления сигнала с датчика Холла ?14/ (фирма Allegro MicroSystems) используется ОУ DA2. Резистором RI выставляется начальное напряжение на входе МК, близкое к половине питания. Резистором /?J регулируется усиление/чувствительность;

е) датчик оборотов двигателя бормашины, выполненный на специализированной бескорпусной микросборке DAI, содержащей на подложке датчик Холла. На ОУ DA2 собран двухка- скадный усилитель напряжения (регулируется резистором RW), Резистор /?/ балансирует мостовую схему, находящуюся внутри DAI, что необходимо для начальной калибровки показаний;

ж)  подключение датчика Холла DA / (фирма Allegro MicroSystems) к М К через малошумящий ОУ DA2,1 и двухзвенный ФНЧ {R5, С1, R6, С2). Резистором R4 выставляется усиление;

Рис. 3.74. Схемы подключения датчиков Холла к ЫК {окончание):

з) микросхема DA! (фирма Melexis) — это интеллектуальный датчик магнитного поля с внутренним DSP и со своей системой команд. По-другому микросхему DA! называют «цифровым датчиком Холла». Трёхпроводной интерфейс связи напоминает SPI, но вместо двух отдельных линий MISO и MOSI сделана одна совмещённая линия MISO-MOSI;

w) DA1 — это микросхема датчика Холла, щироко применявщаяся ранее в компьютерных клавиатурах;

к) аналоговый компаратор на микросхеме DA1 (фирма Maxim Integrated Products) обеспечивает крутые фронты сигнала на входе МК. Порог срабатывания определяется делителем /?/, R3\ л) DA! — это микросхема датчика Холла, «изъятая» из компьютерного вентилятора; м) экономичный ОУ на микросхеме Z)/42 (фирма Telefunken) усиливает сигнал сдатчика Холла DAL Транзистор VT1 служит ключом и формирует на выходе прямоугольные импульсы.

Магнитоуправляемые микросхемы | Все своими руками

     Ни когда не задумывался о принципе работы вентиляторов, применяемых в компьютерной и офисной технике. Но тут неожиданно сдох один из таких (Фото 1).

     Пришлось произвести вскрытие (Фото 2). И здесь обнаружилась микросхема, управляемая магнитным полем – датчик Холла. Стал искать информацию о принципе работы таких вентиляторов и нашел в журнале «Радио» за 2001 год №12 стр. 33. Статья называется «Ремонт вентиляторов электронных устройств». В моем вентиляторе стояла другая микросхема (Фото 2 ,3). Эта микросхема имеет два инверсных относительно друг друга выхода, которые меняют свое состояние на противоположное при приближении магнита и восстанавливают свое состояние, когда магнит убирают. Так, как у меня этих вентиляторов б\у много, я нашел в одном из них датчик Холла с тремя выводами (Фото 4). Эта микросхема работает немного по-другому. Изменить состояние выхода датчика можно изменением направления магнитного поля, т.е. при приближении магнита на выходе 2 микросхемы скачком появляется напряжение высокого уровня (логическая единица), при его удалении это напряжение остается, чтобы сбросить состояние выхода в «0» надо поднести магнит к датчику другим полюсом. Я провел небольшой эксперимент, взял магнит от устройства регулировки линейности строк телевизоров (Фото 5). Красной линией на фото показана нулевая плоскость между полюсами магнита. Краской помечен южный полюс магнита. Магнит закрепил гайками на шпильке, шпильку закрепил в патроне минидрели. Соединил соответствующим образом микросхему, к ее выходу подсоединил осциллограф. При приближении вращающегося магнита со скоростью 9000 об\мин на экране осциллографа наблюдались четкие прямоугольные импульсы.

     Достоинством таких микросхем, на мой взгляд, является еще и то, что изменяя напряжения питания этих микросхем их выход можно согласовывать с любым типом жесткой логики. На их основе можно сотворить датчики для различных устройств. Надо только подумать, информация к размышлению есть. До свидания. К.В.Ю.

Просмотров:12 186

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).

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 Kb, скачано: 191)

Датчик Холла схемы включения: связь с магнитометром, тахометром

Схема принципиальная датчика холла

Магнитоэлектрическое устройство, принцип которого основан на открытии американского ученого, сегодня активно применяется в автомобильных системах. Речь идет о знаменитом датчике холла или ДХ. Интересно будет узнать, какие схемы его включения используются.

Принцип работы и уникальные свойства ДХ

ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше»

Как известно, удивительный принцип ДХ был открыт следующим образом. В магнитное поле был помещен полупроводник, имеющий форму прямоугольника. Когда через параллельные плоскости пластины проходил импульс тока, возникало напряжение и на перпендикулярных им торцах прямоугольника. Это была поперечная разность потенциалов или как называют явление сегодня – холловское напряжение.

Современные ДХ имеют большей частью щелевую конструкцию. Другими словами, конструкцию с отверстиями, щелями. На одной из сторон отверстия бывает расположен проводник, через который пропускается импульс, а на второй – постоянный магнит.

Интересный момент. В зазоре, образовавшемся между постоянным магнитом и пластиной, предусмотрена бывает перегородка, спроектированная для перемыкания токовых линий. Так вот, когда она убирается, то разность потенциалов не действует, и наоборот, когда она есть – линии замыкаются.

Одним словом, когда экран (перегородка) проходит зазор, на микросхеме бывает нулевая индукция, а на выходе образуется напряжение.

Такой принцип функционирования позволил использовать данную схему в виде регистрирующего устройства, не имеющего механические контакты. Это было великое открытие в автомобилестроении, где не знали, что делать с устаревшей контактной группой, часто доставляющей конструкторам проблемы.

Принцип функционирования датчика холла

Благодаря возможностям нынешней электроники удалось преобразовать аналоговые ДХ в цифровые. Однако в автомобилестроении чаще используются преобразователи, основанные на изменении индукции поля. Величина таких аналоговых преобразователей полностью зависит от силы и полярности магнитного поля.

А вот цифровые ДХ вообще не подразумевают наличия магнита. Принцип их действия основан на выдаче логической единицы. В момент импульса, индукция достигает пороговой величины, и наоборот, когда номинал не достигается, установлен ноль. Но на самом деле, цифровой ДХ не лучше аналогового, так как чересчур чувствителен.

Не только автомобильная электрика, но и авиация, машиностроение получили большую выгоду от внедрения и применения ДХ. Безусловно, этому способствовала высокая точность показаний и надежность датчиков, стоящих копейки.

Например, если бы не было ДХ в автомобильных системах, то пришлось бы использовать дорогие приборы, которые были бы в состоянии следить и контролировать функционирование различных узлов и механизмов с потрясающей точностью.

Левитрон на основе датчика холла

Помимо этого, ДХ применяются и в других целях. Например, это превосходный элемент для создания левитрона – игрушки, висящей в воздухе. Многочисленные умельцы и конструкторы, заинтересованные схемой собирания левитрона, совершенствуют принципы работы ДХ.

Магнитометр и тахометр

Можно сказать, что ДХ – есть магнитометр, но это не совсем так. Магнитометром является прибор, измеряющий характеристики магнит. поля. В связи с тем, что есть зависимость от диагностируемой формации, различают: деклинаторы, эрстедметры, флюксметры и другие приборы с аналогичной схемой действия.

В более узком понимании магнитометр нужен для измерений особенностей магнитного поля. И тут одной из важнейших уникальных качеств устройства является ее чувствительность.

Однако, абстрагировать текущий формат, превратить его целостным для всех приборов нет практической возможности, ведь каждая из моделей магнитометров различается принципом действия, отдельной функцией обработки сигнала и неодинаковой конструкцией преобразователя.

Аналоговые ДХ и сами являются магнитометрами, способны контролировать магнитную индукцию и поле. Но самое главное, что и является отличительной чертой ДХ от магнитометра, является способность преобразовывать индукцию магнита в выходное напряжение.

Зажигание на 2-х датчиках холла

Тахометр – тоже является измерительным прибором, но он предназначен для измерения частоты вращения различных деталей, находящихся в движении (вращении).

К примеру, в автомобильных системах тахометр легко определяет частоту вращения коленвала, показывая обороты в минуту.

Примечательно, что тахометры могут быть установлены в систему, где работает ДХ, и соответственно, получать импульсы непосредственно от датчика.

Как и ДХ, тахометр бывает цифровым и аналоговым. Первый бывает выполнен в виде электронного табло, где показывается информация, производятся математические подсчеты оборотов ДВС и валов. Полезная штука для работы с системами ЭБУ и для настройки современных моторов.

Схемы, в которых задействуется ДХ

Преобразователь ДХ в электрической цепи автомобиля – важнейшее звено. Расположен ДХ на схеме в самом конце цепи или ее начале. Вот, как это можно себе представить:

  • от аккумуляторной батареи идет токовый импульс на замок зажигания, который если включается, то подает напряжение в цепь;
  • первой принимает напряжение катушка зажигания, передающая также преобразованную энергию (ток с высоким вольтажом) на свечи зажигания;
  • одновременно катушка связана по схеме с коммутатором, имеющим 7 выводов;
  • датчик располагается в самом конце цепи, соединяясь посредством разъема с выводами коммутатора.

Это схема, которая используется в обычных автомобильных системах, а вот в масляных обогревателях, где тоже применяется ДХ, они задействованы в схему определения вертикального положения.

Схема подобного типа получает импульс от бестрансформаторного БП, а выходное ее напряжение стабилизируется с помощью стабилитрона. Что касается переменной составляющей, то она отфильтровывается емкостным диодом.

Еще одна популярная схема, в которой используется ДХ, это схема определения скорости и направления движения (вращения). Здесь ДХ может быть задействован, как помощник тахометра или отдельный контроллер. Его задача – преобразовывать амплитуду и курс вращения в единый электроимпульс для дальнейшей передачи.

Благодаря такой схеме удается контролировать обороты валов, определять направление вращения, учитывать расход жидкости и многое другое.

В основе функционирования такой схемы лежит преобразование, осуществляемое датчиком SS52DT или ДХ с 2-я полупроводниковыми элементами. При попадании в зону действия магнитного поля, генерируется разность потенциалов, которая и позволяет собственно измерять амплитуду и направление вращения.

Существуют и другие схемы, в которых задействует ДХ. Например, упрощенная конструкция для определения скорости, где используется выходной сигнал или упрощенная схема для определения направления.

Устал платить за штрафы? Выход есть!

Забудьте о штрафах с камер! Абсолютно легальная новинка - НАНОПЛЁНКА, которая скрывает ваши номера от ИК камер (которые стоят по всем городам). Подробнее по ссылке.

  • Абсолютно легально (статья 12.2.4).
  • Скрывает от фото-видеофиксации.
  • Устанавливается самостоятельно за 2 минуты.
  • Не видна человеческому глазу, не портится из-за погоды.
  • Гарантия 2 года,

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости