Czujnik hallotronowy wykrywa pole magnetyczne bez kontaktu mechanicznego. Może służyć między innymi do rozpoznawania położenia magnesu, pomiaru prędkości obrotowej i budowy bezstykowych przełączników. W tym przewodniku omawiamy wyprowadzenia czujnika A3144, jego zasadę działania, typowe zastosowania oraz podłączenie do mikrokontrolera.

Co to jest magnetyczny czujnik efektu Halla?

Czujnik pola magnetycznego

Jest to półprzewodnikowy czujnik pola magnetycznego, który reaguje na obecność magnesu o odpowiedniej orientacji. Kierunek pola względem aktywnej powierzchni elementu decyduje o jego odpowiedzi.

Czujniki Halla dzielą się przede wszystkim na wersje z wyjściem analogowym i cyfrowym. W tym artykule skupiamy się na A3144, czyli czujniku z wyjściem cyfrowym.

Konfiguracja pinów czujnika Halla A3144

Cyfrowy czujnik Halla A3144 ma trzy wyprowadzenia:

VCC (pin zasilania) — wejście zasilania (+5V).

GND (pin masy) — połączenie z masą układu.

Digital Output Pin (wyjście cyfrowe) — wyjście typu otwarty kolektor, które po wykryciu odpowiedniego pola magnetycznego przechodzi w stan niski. Stan wysoki zapewnia zewnętrzny rezystor podciągający do napięcia roboczego.

Specyfikacja czujnika hallotronowego A3144

Czujniki efektu Halla są przydatne w systemach drzwi magnetycznych.

Rozkład pinów czujnika efektu Halla-Zasada działania czujnika Halla A3144

System transformatorowy czujnika prądu z efektem Halla

Czujnik Halla zawiera element półprzewodnikowy, przez który podczas pracy przepływa prąd. Sam czujnik nie wytwarza mierzonego pola magnetycznego; reaguje na pole pochodzące z zewnętrznego magnesu lub przewodnika z prądem.

Gdy nośniki ładunku poruszają się w materiale umieszczonym w polu magnetycznym, działa na nie siła odchylająca je poprzecznie do kierunku przepływu prądu. Ładunki gromadzą się po przeciwnych stronach elementu.

Po jednej stronie powstaje nadmiar ładunku dodatniego, a po drugiej ujemnego. Różnica potencjałów między tymi stronami jest nazywana napięciem Halla.

Rozdzielanie ładunków ustaje, gdy siła elektryczna równoważy siłę wywołaną polem magnetycznym. Wartość napięcia Halla zależy wtedy od gęstości strumienia magnetycznego i może posłużyć do jej pomiaru.

Gdzie stosować czujnik hallotronowy

Ilustracja, w jaki sposób odbywa się detekcja magnetyczna

A3144 wykorzystuje efekt Halla do wykrywania obecności pola magnetycznego. Reaguje na odpowiedni biegun magnesu zbliżony do aktywnej strony obudowy, dlatego podczas montażu trzeba zachować właściwą orientację czujnika.

Wyjście cyfrowe można łatwo połączyć z wejściem mikrokontrolera. Ponieważ A3144 ma wyjście tranzystorowe typu otwarty kolektor, linia sygnałowa wymaga rezystora podciągającego.

Do typowych zastosowań należą wykrywanie obecności magnesu oraz pomiar prędkości poruszających się lub obracających elementów.

Jak korzystać z czujników efektu Halla

Trzywyprowadzeniowy czujnik magnetyczny

Jak wspomniano wcześniej, czujniki Halla są dostępne z wyjściem analogowym albo cyfrowym.

A3144 jest czujnikiem cyfrowym. Po wykryciu odpowiedniego pola magnetycznego jego wyjście przyjmuje stan niski, a po odsunięciu magnesu wraca do stanu wysokiego.

Obwód wymaga rezystora podciągającego, który ustala wysoki poziom logiczny przy wyłączonym tranzystorze wyjściowym. Kondensator filtrujący może dodatkowo ograniczyć zakłócenia pojawiające się na wyjściu cyfrowym.

Rozkład pinów czujnika efektu Halla-Alternatywne cyfrowe czujniki efektu Halla

E 090 W

Akt 143

S 1881

Akt 141

Akt 142

Inne symulowane czujniki efektu Halla

A 13011

A1302 Efekt Halla

ASC712

SS495B

Rozkład pinów czujnika efektu Halla-Czujnik efektów Halla A3144

Elektroniczny układ pomiaru prędkości

4-igłowy czujnik efektu Halla Szablon czujnika efektu A3144 Hall

Sam A3144 ma trzy wyprowadzenia, lecz gotowe moduły z tym czujnikiem mogą mieć cztery styki. Dodatkowe wyprowadzenie wynika z obecności układu porównującego i osobnych wyjść modułu.

Liniowy blok czujnika Halla dla Arduino i innych projektów mikrokontrolerów

Specyfikacja modułu czujnika efektu Halla A3144

Moduł składa się z następujących elementów:

Rozkład pinów czujnika efektu Halla-Zintegrowany obwód LM393

Układ LM393 pełni funkcję komparatora. Porównuje napięcie z czujnika Halla z ustawionym napięciem progowym i na tej podstawie zmienia stan wyjścia cyfrowego.

Hall Effect Sensor

Element pomiarowy reaguje na pole magnetyczne. Jego istotnymi cechami są czułość oraz stabilność w zmiennych temperaturach; zależnie od zastosowanego typu może wykrywać dodatnie i ujemne kierunki pola.

Rozkład pinów czujnika efektu Halla-Ustawienia domyślne lub precyzyjne

Potencjometr montażowy służy do ustawiania progu zadziałania wyjścia cyfrowego, a tym samym praktycznej czułości modułu.

Pozostałe elementy modułu to rezystory, sygnalizacyjne diody LED, złącza zasilania i kondensatory.

jak zbudować obwód czujnika Halla z Arduino

Przykładowy układ z Arduino wykrywa magnes znajdujący się w pobliżu czujnika. Do takiego projektu można wykorzystać różne czujniki Halla; w opisanym wariancie zastosowano czujnik Allegro A1302.

Rozkład pinów czujnika efektu Halla-Wymagany katalog

płytka Arduino Uno,

przewód USB,

czujnik Halla A1302 lub jeden z jego odpowiedników.

Najważniejsze kroki

Wyciąg informacyjny

Czujnik Halla pozwala niezawodnie wykrywać obecność magnesu bez użycia styków mechanicznych. A3144 sprawdza się jako prosty czujnik cyfrowy, natomiast A1302 i inne wersje analogowe pozwalają obserwować zmiany natężenia pola. Wybór elementu powinien uwzględniać rodzaj wyjścia, próg zadziałania, polaryzację pola i warunki pracy.