bollwerkessen

Forside Arduino Hall-effekt-sensorer på Arduino

• Indledning
• Sensoren
• Særlig type
• Standardtype
• Så hvordan virker det?
• Prøveopsætning
• Nødvendige materialer
• Hardware
• Software
• Tilslutning af Hall-effekt-Sensor til Arduino
• Testprogrammer
• Detektering af, om en magnet er i nærheden
• Skift af en LED med en magnet
• Den sidste

Indledning

For nogen tid siden opdagede jeg Hall-effekt-sensorer hos en elektronikforhandler til en uovertruffen pris. Så jeg bestilte nogle af dem, for 1,95€ for 10 stk. kan man ikke gå galt i byen.

Mens jeg ventede på pakken, tænkte jeg på, hvad jeg kunne bruge disse sensorer til. Jeg tænkte straks på følgende anvendelsesmuligheder for en sådan sensor: registrering af, om en dør eller et vindue er lukket, måling af hastigheden eller et omdrejningstæller.

Sensoren

Hall-effekt-sensoren HAL510UA-E-1-A-2-00, der er bestilt hos Micronas, er en unipolær sensor, og det mærkelige ved denne sensor er, at den ikke findes i noget datablad fra Micronas. Den eneste henvisning, der kan findes, angiver, at typerne med temperaturområderne “C” og “E” er udgået, og det er netop de typer, som forhandleren tilbyder.
Der er derfor ikke noget ansvar for de oplysninger, der gives her.

1. Specifikation af magnetiske parametre ved TJ 25°C til 100°C, VDD=3,8 V til 24 V.
   De typiske værdier gælder for VDD=12 V.
   Fungerer med statiske og dynamiske magnetfelter på op til 10 KHz.
   

   Gruppe 1: Særlig type

   TJ (°C)	BOn (mT)			BOff (mT)			Hyst (mT)
   	min	type	max	min	type	max	min	type	max
   -40	15,2	19,2	22	14,2	17	21,2	0,4	2,1	3
   25	16	18	20	15	17	19	0,4	1	3
   100	15	17	19	14	16	18	0,3	1	3

   Gruppe 2: Standardtype

   TJ (°C)	BOn (mT)			BOff (mT)			Hyst (mT)
   	min	type	max	min	type	max	min	type	max
   -40	15,2	19,2	22	14,2	17	21,2	0,4	2,1	3
   25	15	18	21	14	17	20	0,4	1	3
   100	14	17	20	13	16	19	0,3	1	3

   De parametre, der er angivet ovenfor, er målegrænser.

Hvordan virker det nu?

Hall-effekt-sensoren fungerer efter princippet om Hall-effekten, der er opkaldt efter fysikeren Edwin Hall, som offentliggjorde sin opdagelse i 1879. Effekten siger, at når en strømførende leder befinder sig i et magnetfelt, induceres der en elektrisk spænding. Denne spænding falder vinkelret på strømretningen på lederen. Denne ændring i spændingen kan nu bruges til at bestemme, om sensoren befinder sig i nærheden af en magnet eller ej. Ved hjælp af Arduino eller en anden mikrocontroller kan denne spændingsændring evalueres; på Arduino er en af interrupt-pinsene egnet til dette formål. Den grundlæggende funktion af en Hall-effekt-sensor, der er tilsluttet Arduino, er vist i nedenstående blokdiagram.

Sådan fungerer Hall-effekt-sensoren på Arduino

Sammenfattende er en Hall-effekt-sensor en komponent, der reagerer på ændringer i det magnetiske felt. Der findes en række forskellige typer af Hall-effekt-sensorer, hvoraf nogle er mere velegnede til visse anvendelser end andre. Til applikationer, hvor detektionshastigheden ikke er kritisk, kan der anvendes enkle Hall-effekt-sensorer som f.eks. Allegro A3144E. Til applikationer, der kræver høj detektionshastighed, f.eks. hastighedsmåleudstyr, bør der også anvendes hurtige Hall-effekt-sensorer som f.eks. Micronas HAL509- eller HAL502-sensorerne.
Der findes desuden Hall-effekt-sensorer i forskellige udformninger, f.eks. unipolære, bipolære og latch-sensorer samt digitale og analoge sensorer.

• Unipolar: Sensoren reagerer kun på én polaritet af magnetfeltet (nord- eller sydpol).
• Bipolær: Sensoren reagerer på begge polariteter af magnetfeltet (nord- og sydpol).
• Latch: Sensoren reagerer kun på vekslende magnetfeltpolariteter.
• Analog: Sensoren leverer en lineær spænding svarende til feltstyrken.
• Digitalt: Sensoren leverer enten HIGH- eller LO-niveau

Pinout af HAL510

Testopsætningen

Der er kun brug for få komponenter til testopsætningen. Punkt 1 og 5 på listen er kun medtaget som supplement.

Nødvendige materialer

Hardware:

1. Arduino eller en Arduino-klon (f.eks. Freeduino) eller en hjemmelavet Arduino
2. En Hall-effekt-sensor som f.eks. HAL510UA-E-1-A-2-00 fra Micronas, som kan fås meget billigt.
3. En lille magnet.
4. En modstand på 10KOhm.
5. Et 9V-batteri med batteriklips.
6. Stikledninger og et breadboard.

Software:

Arduino IDE

Tilslutning af hall-effekt-sensoren til Arduino

Det er meget enkelt at tilslutte hall-effekt-sensoren til Arduino’en. Sensorens VCC-stift er forbundet med Arduinoens 5 V-stift. Sensorens GND-stift er forbundet med Arduinoens GND-stift. Vout – eller signalpinden fra hall-effekt-sensoren er forbundet til en afbrydelsespind (digital pin 2) på Arduino’en. Tilslut desuden en modstand på 10 kOhm mellem VCC- og Vout-stiften på Hall-effekt-sensoren. Dette bruges til at trække Hall-effekt-sensorens udgang til 5V. Tilslutningerne foretages som vist i følgende diagram (etiketterne på Hall-effekt-sensoren peger i din retning):

Testprogrammer

Registrer, om der er en magnet i nærheden

Når Hall-effekt-sensoren er blevet tilsluttet til Arduino, skal du nu uploade koden, kopier ovenstående kode ind i Arduino IDE ved hjælp af Copy & Paste. Den anvendte Arduino-kode registrerer, når en magnet bringes i nærheden af Hall-sensoren. Denne meget enkle skitse bruger Arduinos interrupt pin 0 (digital pin 2).

Hver gang Hall-sensoren registrerer en magnet, udsender den et LO-niveau (0 V) på Vout-pinnen, hvilket får Arduino til at udløse en interrupt på den faldende flanke, og funktionen detectMagnet bliver kaldt. Dette udsender derefter en meddelelse til den serielle port. Skærmbilledet viser den serielle monitor, der udsender meddelelsen “Magnet detected”, når en magnet bringes i nærheden af sensoren.

Arduino og Hall-sensor på arbejde

Skift af LED med en magnet

Det sidste

Sidst vil jeg gerne nævne et par idéer, som en Hall-effekt-sensor kan bruges til.

• Dør- og vinduesalarm
• Speedometer til cykel
• Kontaktløs kontakt
• Vindhastighedsmåler

Det var det hele for nu, jeg håber, at disse oplysninger er nyttige for den ene eller den anden. Og god fornøjelse med at eksperimentere.

Da de viste kredsløb og programmer kun er beregnet til at hjælpe med den grundlæggende forståelse, kan jeg ikke garantere, at de fungerer.
Som sædvanlig kan jeg ikke påtage mig noget ansvar for skader forårsaget af brugen af de kredsløb og programmer, der er offentliggjort her.

Alle varemærker og varemærker, der er nævnt og beskyttet af tredjemand, er uden begrænsning underlagt bestemmelserne i de respektive gældende varemærkelove og de respektive registrerede ejeres ejendomsret. Den blotte omtale af et varemærke betyder ikke, at det ikke er beskyttet af tredjemands rettigheder!