Датчик Холла
Что такое датчик Холла
Датчики Холла представляют из себя твердотельные радиоэлементы, которые становятся все более популярными в радиолюбительской среде и разработке радиоэлектронных устройств. Они применяются в датчиках измерения положения, скорости или направленного движения. Они все чаще заменяют собой путевые выключатели и герконы. Так как такие датчики являются абсолютно герметичными и представляют из себя простой радиоэлемент, то они не боятся вибрации, пыли и влаги. То есть по сути датчик Холла простыми словами — это радиоэлемент, который реагирует на внешнее магнитное поле.
Интересно, что датчик Холла есть во многих современных смартфонах (пусть и упрощенный его вариант). Он может определять наличие магнитного поля и работает вместе с магнитным сенсором, который отвечает за работу компаса. Также датчик Холла используется в телефонах, для которых которых доступны специальные чехлы с магнитной защелкой — Smart Case. Сенсор определяет, открыта или закрыта крышка чехла, и автоматически включает/отключает дисплей. Чтобы узнать, какие датчики есть в смартфоне, используйте эту инструкцию.
Эффект Холла
Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странный эффект. Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я пометил гранями ABCD.
Он пропускал постоянный ток через грани D и B. Потом поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и обнаружил напряжение на гранях А и C! Этот эффект и был назван в честь этого великого ученого. Основной физический принцип данного эффекта был основан на силе Лоренца. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, стали называть датчиками Холла.
Но здесь один маленький нюанс. Дело в том, что напряжение Холла даже при самой большой напряженности магнитного поля будет какие-то микровольты. Согласитесь, это очень мало. Поэтому, помимо самой пластинки в датчик Холла устанавливают усилители постоянного тока, логические схемы переключения, регулятор напряжения а также триггер Шмитта. В самом простом переключающем датчике Холла все это выглядит примерно вот так:
Supply Voltage — напряжение питания датчика
Voltage Regulator — регулятор напряжения
Электроника для всех
Блог о электронике
Датчик Холла
Есть такой интересный эффект — если через квадратную проводящую пластину гнать постоянный ток, а саму пластину пронизать магнитным полем, чтобы линии индукции проходили через ее сечение, то летящие по пластине электроны отклоняются силой Лоуренса.
 |
А раз так, то с одного края электронов будет больше чем с другой. Возникает разность потенциалов, то есть напряжение. И чем больше ток и сильней поле, тем большая разность будет. Это и есть эффект Холла.
Дальше дело за малым — берем источник стабильного тока, чем стабильней тем лучше, ведь от стабильности зависит точность показаний. Прогоняем постоянный ток по пластине, ловим да усиливаем разность потенциалов до осязаемых величин. В результате получаем отличную вещь — датчик магнитного поля, он же датчик Холла.
Например такой:
 |
Моделей существует целая прорва. В чистом виде, правда, встречается редко. Обычно элемент Холла с чем нибудь да совмещен. Либо, как тут, с усилителем, либо с силовыми ключами, как в датчиках из компьютерных бесколлекторных вентиляторов — там он сразу же коммутирует обмотки, выполняя роль электронного коллектора. Правда на некоторых старых моделях вентиляторов можно обнаружить и целые микросборки из «чистого» датчика, усилителя и силовых ключей, но вот уже лет 5 мне такие не попадались.
Делал я тут один частный заказик недавно, вот там и применил эти козявки.
 |
Подключение проще простого — подал питание, снял сигнал. Питание по даташиту написано двуполярное, но ничего не мешает подать и однополярное. Просто в этом случае ноль сигнала у нас будет не 0В а Vcc/2. У меня на Pinboard напряжение в магистрали питания около 4.8 вольт, поэтому на выходе датчика 2.4 вольта в подвешенном состоянии.
Теперь берем и подносим к нашему датчику магнитик. В зависимости от полярности стороны магнита, напруга либо обвалится в ноль, либо подскочит до максимума. Ну и, в зависимости от расстояния, может принимать промежуточные значения, линейно завися от силы магнитного поля.
Это все интересно, но что с того? Куда это можно применить?
А применений датчику можно придумать вагон и маленькую тележку. Например, бесконтактные концевые выключатели.
 |
Причем, в отличии от герконов, датчики эти почти вечные — там нет ни единой движущейся части.
А если совместить датчик с магнитом и подсунуть ему шестеренку, что будет замыкать через себя магнитный поток, то можно легко получить датчик скорости вращения. Когда зубец будет ближе к датчику, то сопротивление магнитному потоку будет ниже, а значит и его сила будет больше. А на межзубцовых промежутках все наоборот. В результате, на выходе датчика будут импульсы сходные с формой зубов шестерни, а уж посчитать их не составит труда.
Или, например, надо нам замерить БОООЛЬШОЙ постоянный ток. Скажем идущий к драйверу двигателя. С малыми токами все ясно и так — ставим шунт и снимаем с него падение напряжения. С большими токами финт прокатит плохо — шунт будет лишней нагрузкой, сжирающей мощность, греющейся. Да и сделай его еще из подручных средств… А ведь можно сделать все куда проще. Заворачиваем провод в катушку, опоясываем магнитопроводом, а в разрез пихаем наш датчик. Причем необязательно делать много витков — если ток большой, да датчик чувствительный, то и одного-двух витков хватит (кстати, есть и неплохие промышленные датчики постоянного тока — LEM делает).
Ну и вот такой практический примерчик — на базе датчика SS495A сварганил простейший цифровой тахометр :) Сам датчик купил на Алиэспрессе
А схему собрал на своей демоплате:
 |
Получилась такая вот конструкция:
 |
Включил моторчик, магнитик завертелся, а на выходе датчика Холла пошла вот такая вот картина:
 |
Вообще я сам удивился насколько четкие и резкие фронты. Я думал будет подобие синуса. Ан нет, магнит оказался мощный (ниодимовый из лазерной головки CD-ROM’a) и видимо он сразу же зашкаливает наш датчик.
Дальше, на базе ядра диспетчера, описанного в не так давно, набросал по быстрому программку (только функциональная часть):
Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!
А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.
112 thoughts on “Датчик Холла”
А где осциллограммы выхода датчика при включенном движке?
Ща видяха будет. Заливается.
Да уж, как я мог подумать, что ты не приложишь видео)
Пока льется сделал и скриншот осциллограммки.
Надеюсь, в видео обороты движка меняются?
у меня есть парочка. до сих пор не знаю куда их прикрутить :-)
По-моему, у нас чаще говорят не «сила Лоуренса», а «сила Лоренца». Hendrik Antoon Lorentz — ну никакой не Лоуренс :)
А у меня бабушка говорила «ЛогарифмиЦеская линейка». Бабушка профессор была, на всякий случай, если кто не понял.
Сила Лоренца — правильно.
Ди, а можеш написать статейку с реальным примером по индукционному датчику положения?
Всмысле Linear Variable Differential Transformer. (незнаю как это по-русски в книжках пишеться)
А как с помощью этой штуки мерять постоянный ток, скажем, от 0 до 25 А? или посоветуйте доступный промышленный датчик тока
Когда-то использовал интегральный датчик ACS754SCB-050 от ALLEGRO. Покури в их сторону.
Спасибо, но не то. Мне нужен датчик который можно легко одеть на провод и снять с него. сфера применения — автомобили.
Ну вот, например, есть у нас макрос
SEND(X) оформленный как
Вписываем мы его в конструкцию
получаем при развертке
Видишь, возникла дополнительная ; который закрыла нам if. В результате логика порушилась.
Да, можно макросы писать и на скобках, но тогда в коде нельзя после них ставить ;
А по инерции поставить ; запросто. В результате будет бага которую хрен найдешь.
Так ведь оно так и не скомпилится, else будет сам по себе висеть — в этом месте компилятор покажет ошибку. Но в целом согласен — с ‘;’ лучше выглядит.
Она не скомпилится если у тебя там всего один if-else, а если целое дерево? Тогда этот else пристроися куда нибудь не туда. Вот тут то тебя белая лисичка за задницу и укусит.
А можете это же написать на ассемблере?
Хотя бы основные моменты.
Да тож так же , как и диодиком помигать ))
делаешь ногу подцепления д.Холла на pull-up и снимаешь показания :)
как только магнит «замкнёт» датчик, так появится низкий уровень на ноге, как низкий появился, снимаешь пинг с неё и выводишь лог. единицу (или ноль) на порт с светиком :)
Эмм… а в чем разница между Си и Ассемблером тут?
Что на асме запихать байт в регистр, что на Си.
Осталось написать статью: где надыбать магнитики =)) и тогда тема: датчик холла + магнит будет раскрыта))
Да, кстати, нужно снять видео, что будет, если магнит отодвинуть от датчика =) Уменьшится магнитный поток => мы должны увидеть что то типа синусоиды))
Из головок сидиромов. Там по две штуки в каждом. Из китайских наушников капелек.
В дохлых или ненужных винчестерах. Там в линейном двигателе привода головок есть от 1 до 4 (смотря какой винт) очень мощных магнитов, а еще для парковки головок при выключении — маленький прямоугольный или кубиком магнитик со стороной 2-4мм. Его очень удобно использовать со всякими датчиками.
Еще в винтах в головках есть магниторезисторы с офигенной чувствительностью. Была мысля сделать на них компас, но больно уж они мелкие, а у меня уже глаза на те, что лет 15-20 назад…
Опа, а где они там расположены? И на что похожи?
Да вроде они тонкопленочные, в заднем зазоре головки. К каждой головке идет 4 конца, 2 — на запись, там все еще обмотка из одного или нескольких витков или слоев металлизации (в старых провод был), а 2 других — на магниторезистор для чтения. Но все мелкое, вместе с ферритовым магнитопроводом залито и заполировано. Когда-то читал, что при переходе с головок воспроизведения с обмотками на головки с магниторезисторами плотность записи сразу возросла в 3 раза из за меньших размеров и большей чувствительности головок с магниторезисторами. Это было после емкостей в 2-4 Гига. Сейчас все винты с магниторезисторами. Вот я и думаю, если они прекрасно считывают микронные домены, то чувствительность должна быть офигенная. Сейчас еще и на вертикальную запись перешли, домены еще мельче стали. Обычно на коромысле с головками, прямо на шлейфе, находится микросхема с усилителями, на 4 или 8 головок максимум. Реально стоят от 2 до 4. Можно попробовать к головке полюсные наконечники приделать, чтобы больше магнитного поля собрать и через головку пропустить. Чтобы ее магнитопровод меньше шунтировал, сошлифовать местами. Да уж больно все мелкое, и залито… Я из винтов обычно вытаскиваю магниты привода головок, парковочный магнитик, да подшипники привода головок и шпинделя. Уже с десяток списанных разобрал.
Здравствуйте . У меня машина митсубиси мираж 91 года .двигатель 4g91 , не рабочий датчик холла . Скажите пожалуйста можно ли отремонтировать его или поменять . Слышал что можно от девятки впаять . Но до ума не могу довести . Трамблер с датчиком очень дорогие . Заранее спасибо
Наверное можно, надо конструкцию датчика смотреть.
в сидиромах ещё как правило магнитная шайба есть. В штуковине прижимающей диск сверху… Хотя она таки слабее :)
Из магнитных «кнопок» (продаются в магазинах канцтоваров), из китайских интернет-магазинов (там продают очень мощные неодимовые магниты — http://www.dealextreme.com/products.dx/category.1105).
О, вот это действительно ценно =)) Спасибо!
Детский «магнитный конструктор» GeoMag — стальные шарики + пластмассовые палочки для соединения с двумя магнитами на концах. Минимальный набор (стоит копейки, семь, что-ли, «палочек») дает нам 14 мелких, но достаточно сильных цилиндрических магнитов + кучку шариков (фетиш детства, раньше подшипники ломали!). У меня на трёх (реально 6) таких магнитах крепится кабина Р/У самолёта, пока в полёте ни разу не отваливалась :)
Подсказка: к этим магнитам очень легко припаять проводки (только не стОит их перегревать) и подключаться, например, к батарейкам (и собирать сами батарейки в «кучку» для получения нужного напряжения).
Добрый вечер. Очень актуальная для меня статья. Необходим мне токовый датчик на ток срабатывания 50ма. Максимальный ток в цепи до 3А. Сейчас решаю что выбрать в качестве датчика: датчик Холла или мотать токовое реле на основе геркона. Что посоветуете? С чем меньше заморочек?
Выше в комментах есть ссылка на фирму LEM у них, думаю, можно будет подобрать готовый.
посмотрел по номинальным токам. подходящих по параметрам не нашел.
Где-то у Analog Devices видел микросхему, кажется на старом форуме было обсуждение
интересная статья…. спасибо
слышал, что на датчиках холла можно собрать электронный компас. можете рассказать, как это делается?
Сильно сомневаюсь что чувствительности хватит.
Видел недавно статью на эту тему в Интернете. Там один иностранец попробовал сделать компас на 2 датчиках Холла в дифференциальном включении. Жалуется, что из за малой чувствительности получается погрешность направления на южный полюс порядка 15 градусов. Но у него датчики голые. Думаю, если сделать полюсные наконечники (типа стрелки компаса из пермаллоя, в середине разрезать и вставить датчик), чувствительность должна в несколько раз повыситься.
Есть микросхемы — электронные компасы, 38$, но они мне недоступны, а заказывать по Интернету — слишком много мороки (для меня, по крайней мере).: http://www.mindsensors.com/index.php?module=pagemaster&PAGE_user_op=view_page&PAGE_id=52
Давно интересует тот же вопрос, но всё никак не соберусь попробовать. Навскидку удалось обнаружить статью (http://ams.allenpress.com/perlserv/?request=get-document&doi=10.1175%2FJTECH1860.1&ct=1) об использовании датчиков Холла SS495 в качестве своеобразного компаса на метеозонде. Вроде бы, в нашей деревне SS495 есть в наличии, но смогу их раздобыть не ранее чем через две недели. В аналоговой схемотехнике не особо силён, м.б. кто-нибудь из более сведущих подскажет по примерной схеме: 2xSS495 в качестве сенсоров, TL431 как ИОН, какой-нибудь операционник (что посоветуете? OP90, упомянутый в статье, найти не смогу), многооборотный подстроечник для настройки — взлетит?
Чет в схему вкурить не могу.
Если у него диф включение из двух, то почему он сразу не загнал их на вход одного ОУ (да хотя бы инструментальника). Опять же есть сомнения что это что то даст. В общем, сегодня вечерком наверное проверю теорию. В качестве диф усилка заюзаю осциллограф :)
Добрый вечер! Прошу прощения за то, что ввел в заблуждение — в схеме по ссылке датчик только один. Поставить два под углом 90° это уже моя идея. Будет интересно узнать результат эксперимента, т.к. сам смогу этим заняться не менее чем через две недели. Вот тут (http://letsmakerobots.com/node/12909) граждане тоже пытаются сделать компас из датчиков Холла; мнения участников разделились — у большинства не работает :) Но у метеорологов, вроде бы, что-то получилось.
PS. Спасибо за easyelectronics — после многолетнего перерыва на программерство снова занялся радиогубительством! :)
видел где-то в рунете обсуждение самодельной механической развёртки изображения на колёса авто. половину темы народ угадывал каким образом создаётся синхра. оказалось что человек применил магниторезистивный датчик холла и синхра была по магнитному полю Земли. датчик был немного специфичный (в плане информации и доставаемости), но простейший по внутренностям — резистивный мост , причём то ли 2 то ли 3 — обычные резисторы. как я понял по прочтённому синхронизация была достаточная для того, чтобы изображение не дрожало.
Бгы, нашли что обсуждать. Синхра тут самое простое ее можно сделать десятком разных способов один проще другого. А вот как питание на колесо подать это уже другой цимес.
по-моему идея там была в том, чтобы отвязаться от колеса. схема была на колпаке с аккумами. и синхру как-то по-другому городить было не камильфо. посему автор и поставил резистивный датчик холла. а аккумы заряжать — колпаки снял и отнёс домой на зарядку. можно даже бесконтактную сделать и залить всю схему термоклеем, эпоксидкой или ещё чем.
кстати я не представляю как ещё без серьёзного геморроя можно сделать синхру. особенно на переднем мосту.
А чем обычный магнит + холл не катит? Разместить все это дело с приемлемыми зазорами дело не хитрое.
хотя бы потому, что в СНГ нормальных дорог нету + проще таскать на зарядку колпак, чем всё колесо :) делать на разъёмах не вариант. делать на колесе — также не вариант, т.к. проблемы с питанием.
Ну смотри, в диске же есть отверстия под колпаком? Из колпака за диск уходит отрог с датчиком и там «встречается» с магнитом.
А что будет, если поднести ДХ к сетевому трансу?
«В чистом виде, правда, встречается редко…» а вот у нас в Иркутске — с точностью до наоборот! ))
В чистом виде есть ( ДХК-5) ,а вот сколько искал сборки, так и не нашел ))
Расковыряй старый вентилятор :)
я имел в виду в продаже ))
1. В видеомагнитоофонах. На DRUM MOTOR (Мотор видеобарабана) и CAPSTAN (Мотор протяжки ленты)
2. В флоппиках!
Вот что правда, то правда. ДКХ-0.5 за рупь пучок купить можно, а вот SS495 ни в какую
Пришлось заказывать. Наш вирпильский люд их вместо резюков в джойстики втыкает. Вещь незаменимая. :)
Я в своих поделках использую TLE4905L, с обвязкой из конденсатора на питание и резистора-подтяжки к плюсу.
а можно попробовать на основе данного датчика сделать и энкодер.
А что пробовать? Элементарно же. Две шестерни со сдвигом в пол зуба и говтово.
А я на датчике Холла тахометр для автомобильного двигателя сделал…..
просто прилепил к катушке зажигания и ничего, срабатывает :) ….
О, любопытно. А куда прилепил?
Ага, а эта хрень с проводками и термоусадкой это датчик холла. Хм… надо посмотреть куда можно ее у себя присунуть.
З.Ы.
У тебя приус? Ы! А как с обслуживанием? Кто их у нас берется ремонтировать если чо?
Это не у меня Приус, это у нас на кафедре Приус, а я на нём делаю исследовательскую лабораторию…..
Не знаю как у вас, а в Харькове есть станция занимающаяся обслуживанием и ремонтом Приусов….
Можно ли в качестве датчика для МК использовать отечественный датчик ДХК-0.5А?
А смотря какое у него напряжение развить можно.
DI HALT, спасибо за интересный и полезный сайт. Все понятно изложено, а то книги — иупой перевод даташитов. Хрен что поймешь.
Читая про датчики Холла возник вопрос. А нет ли готовых датчиков в подобном корпусном исполнении, реагирующих не на магнитное поле, а на наличие металла??
Скорей всего нет, не встречал. Хотя могут быть, правда там должна быть куда более сложная структура. Т.е. генератор, какая то индуктивность. В общем, металлоискатель в миниатюре :)
Я тоже не могу найти, но , думаю, должны быть. Все же с магнитами довольно неудобно. А готовые индуктивные датчики либо фирменные дорогие, либо наши достаточно громоздкие. В любом случае спасибо за ответ.
Наши конторы умеют делать миниатюрные датчики. Например «Теко», Новосибирск. Это не реклама.
Теко она же вроде Челябинская?
эээ,точно.В общем их дилеры есть у нас.
А в теме по компаратору МК не отвечаете??
за эту статью отдельное спасибо
>В зависимости от полярности стороны магнита, напруга либо обвалится в ноль, либо подскочит до максимума. Ну и, в зависимости от расстояния, может принимать промежуточные значения, линейно завися от силы магнитного поля.
Не линейно, потому что ведь поле убывает пропорционально квадрату расстаяния. Гиперболически?…
Ну поле может и нелинейно, но речь то не о поле/расстоянии, а поле на входе/напряжении на выходе. И тут у него характеристика линейная.
Был у меня один случай. Сломался вакуумный загрузчик Shini (производство изделий из пластмасс). Работает он следующим образом. Его устанавиливают на приемник сыпучего сырья (гранулы, дробленная отработка) термопластавтоматов и экструдеров. Вакуумный шланг в емкость с сырьем. Снизу загрузчика находится заслонка, которая под воздействием вакуума захлопывается, если сырья достаточно, оно не дает захлопнуться заслонке. На самой заслонке находится магнит. Снаружи стоит датчик, который следит за наличием сырья, если заслонка открыта (есть сырье), загрузчик ждет, как только заслонка закроется, это означает, что нужно засосать сырье. Загрузчик работает по таймеру, время засасывания сырья, и время ожидания. Когдя я отремонтировал загрузчик, сделал ошибку при подключении датчика. И он благополучно сгорел. Сижу, матерюсь. Думаю что делать. В общем, позвонил заказчику запудрил голову, отпедалился, что и датчик по ходу сгорел. Стал звонить по конторам. И сел на задницу. Оказывается, что магнитные датчики положения в принципе существуют, но в городе их нет. И в Москве их нет. Стал репу чесать. Сначала разобрал датчик. И что вы думаете, там оказался простой геркон. Проехался по магазинам, нашел советские герконы. Проверил, магнита датчика не хватило для замыкания советского датчика. Тут я вспомнил, что читал эту статью, и существуют интегральные датчики холла. Приехал в магазин, там мне сказали, что у них есть датчики с цифровым и аналоговым выходом. Выбрал с цифровым выходом, напряжение питание от 3 до 30 вольт. Еду, довольный, домой, подключаю к макетной плате, и благополучно въезжаю в пень. Выяснилось, что датчик меняет свое состояние только при перемене полярности магнитного поля. А заслонка так двигается, что полярность магнитного поля не меняется. Пришлось ехать за датчиком с аналоговым выходом. Подключил датчик, чтобы понять как он работает. Напряжение питание этого датчика от 3 до 6 вольт. Подцепляю вольтметр, вольтметр на выходе датчика показывает половину напряжения питания. Подношу магнит одной стороной, напряжение начало уменьшаться, поднес магнит другой стороной, напряжение увеличилось. Ну думаю, ага! Быстренько накидывыю схемку с триггером шмидта-хрен вам нате, из-под кровати. Хрен, по колено хрен… Не получилось. Напряжение изменяется незначительно, потому триггер шмидта и не пошел, вполне возможно, что что-то не расчитал. Плюнул, время-то поджимает. Накидал схему с компаратором. Урря! Все получилось. Собрал вакуумный загрузчик, работает, сволочь! Отдал его заказчику, деньгу за ремонт забрал. Потом задумался, я ведь по сути разработал магнитный датчик положения. Ведь бывают ситуации, когда нужен датчик положения, изолированный от некоей среды. Вода, продукты нефтепереработки. Так что схемку сохранил. На будущее.
Не проще ли было зайти в магазины торгующие охранными товарами и прикупить там герконовые датчики. Они чувствительные как незнаю что. Либо выдрать из герконовых реле советских. Тоже хорошие.