Ontdek hoe de pinout van de Hall-effectsensor werkt

De meest gestelde vraag is: Wat is een Hall-effectsensor? Als u tijd heeft om dit uitgebreide artikel te lezen, dat uw leven kan veranderen, dan zult u merken dat het ingaat op een zeer belangrijk elektronisch onderdeel dat wordt gebruikt in automatisering en robotica, mechanica en elektrotechniek.

Pin-out van Hall-effectsensor

Wat is de pinout van de Hall-effectsensor?

Dit zijn transducers die veranderingen in de magnetische veldsterkte in hun omgeving kunnen detecteren. Het Hall-effect is een fenomeen dat optreedt wanneer elektronen door de aanwezigheid van een magnetisch veld van de ene kant van een materiaal naar de andere worden gedwongen. Deze beweging creëert een elektrische stroom die door het materiaal vloeit.

Wanneer een magneet dicht bij het ene uiteinde van de sensor wordt gebracht, worden er meer elektronen door het ene uiteinde geduwd dan door het andere. Hierdoor ontstaat er een onbalans tussen positieve en negatieve ladingen in het apparaat, waardoor de spanningsniveaus aan beide uiteinden van de sensor veranderen, afhankelijk van hoe dichtbij of ver weg ze van elkaar zijn.

Hall-effectsensor in een printplaat

Hoe werkt de Hall-effectsensor in een PCB?

Hall-effectsensoren worden vaak gebruikt in systemen die nauwkeurige metingen van locatie, snelheid of kracht nodig hebben. Ze worden gebruikt om de aanwezigheid of afwezigheid van magnetische velden te detecteren. De sensor bestaat uit twee delen: een permanente magneet en een spoel die stroom geleidt. Wanneer ze in de buurt van een magneet worden geplaatst, veroorzaken magnetische velden een verandering in de elektrische weerstand van de spoel. Deze verandering kan worden gemeten door een extern circuit en worden gebruikt om te bepalen of er al dan niet een magnetisch veld aanwezig is.

Hall-effectsensoren zijn bijzonder nuttig in toepassingen waar zeer kleine veranderingen moeten worden gedetecteerd. Ze worden bijvoorbeeld vaak gebruikt in harde schijven om de positie van de lees-/schrijfkop te bewaken tijdens het lezen of schrijven van gegevens van de schijf.

Hoe gebruik ik de Hall-effectsensor?

Er zijn veel manieren waarop je deze sensoren in je projecten kunt gebruiken. Je kunt ze bijvoorbeeld gebruiken om te detecteren of er een magneet in de buurt van de sensor is, of dat deze dichtbij genoeg is om het uitgangssignaal van de sensor te beïnvloeden. Het uitgangssignaal kan een analoog spanningsniveau zijn, of digitale signalen zoals lage/hoge toestanden of 1/0-signalen.

Om deze sensoren te gebruiken, moet je ze aansluiten op de printplaat van je project. Je kunt draden rechtstreeks op de soldeerpunten van de printplaat solderen, of je kunt ervoor kiezen om verbindingsdraden te gebruiken tussen pinnen op de printplaat en externe componenten zoals LED's.

Waar moet ik de Hall-effectsensor gebruiken?

Ze worden vaak gebruikt in toepassingen zoals energiebeheersystemen , antidiefstalsystemen voor voertuigen en andere beveiligingssystemen. Een andere veelvoorkomende toepassing is het detecteren van toetsaanslagen op toetsenborden en muisbewegingen.

Ze zijn er in vele soorten en maten, maar ze werken allemaal op dezelfde manier. Elektriciteit uit de accu van uw auto stroomt door de sensor en produceert er een magnetisch veld omheen. Dit magnetische veld werkt samen met een magneet in de sensor en creëert een elektrisch veld dat elektronen erin beweegt.

Hall-effectsensortoepassing

Typen Hall-effectsensor Pinout per pin

Hall-effectsensoren zijn een van de meest voorkomende typen sensoren die worden gebruikt in robotica en andere toepassingen. In dit artikel wordt elk type Hall-effectsensor pin-out voor pin besproken.

3 Pin

Pin-out van de 3-pins Hall-effectsensor

Deze Hall-effectsensor is een eenvoudig apparaat met drie pinnen: VCC, GND en Output. VCC is de positieve voedingsspanning, terwijl GND de massa-aansluiting is. De Output-pin is de pin die het signaal van de sensor doorgeeft wanneer deze een magnetisch veld in de buurt detecteert.

4 Pin

Pin-out van de 4-pins Hall-effectsensor

Deze hall-effectsensor wordt ook wel kwadratuursensor genoemd omdat hij twee uitgangen heeft in plaats van één voor elk ingangssignaal (zoals bij een analoog signaal). Dit betekent dat er voor elk ingangssignaal twee aparte uitgangen zijn; één is positief en één is negatief. De positieve output verandert altijd als eerste wanneer een object in de buurt van de sensor komt, zodat u deze informatie kunt gebruiken om de positie ten opzichte van de behuizing van uw apparaat te bepalen.

Pinnen gevonden in pinout van Hall-effectsensor

De pinnen in de Hall Effect Sensor kunnen variëren, afhankelijk van het type sensor dat u gebruikt, maar bevatten over het algemeen het volgende:

Hall-effectsensorpennen

VCC

Deze pin wordt gebruikt om de positieve pool van uw voeding of een andere spanningsbron voor uw circuit aan te sluiten. Hij moet worden aangesloten op de positieve pool van uw voeding of een andere spanningsbron voor uw circuit.

GND

Deze pin wordt gebruikt om de aardedraad van uw circuit of stroombron aan te sluiten. Het moet worden aangesloten op de negatieve pool van uw voeding of op een ander aardpunt op uw circuit.

Digitale uitgangspen

Deze pin is degene die de aanwezigheid van een magneet detecteert. Dit is een actieve lage pin, wat betekent dat deze zich in een hoge toestand bevindt als er geen magneet aanwezig is en in een lage toestand als die er wel is. Het is een open collectoraansluiting en heeft een interne pull-up-weerstand, er kan dus geen externe pull-up-weerstand worden gebruikt.

Analoge uitgangspen

Dit genereert een spanning die evenredig is met de magnetische veldsterkte die door de Hall-effectsensor wordt gemeten. Deze spanning wordt gebruikt om de waarde van een Hall-effectsensor uit te lezen. Het spanningsniveau is evenredig met de sterkte van de magneet en kan worden uitgelezen door een Arduino of andere AVR- microcontroller.

Soorten Hall-effectsensor

Er zijn verschillende soorten hall-effectsensoren, elk met zijn eigen eigenschappen en toepassingen. Enkele voorbeelden zijn:

Digitale Hall-effectsensor

Dit is een apparaat dat het magnetische veld meet en omzet in een digitaal signaal. Het kan worden gebruikt in robotica, printplaten en andere elektronische apparaten.

A3144

Ontworpen voor gebruik in roterende positiedetectietoepassingen. Dit kan worden gebruikt om de positie te detecteren van een magneet die op een roterende as is gemonteerd. De uitvoer gaat over tussen hoge en lage toestanden wanneer de magneet de opneemspoel van de sensor passeert. Op deze manier fungeert de sensor als een magnetische encoder, die een indicatie geeft van de ashoek. De A3144 levert uitgangssignalen die direct evenredig zijn aan de snelheid waarmee de as draait.

OH090U

Een actief apparaat dat het magnetische veld omzet in een spanningssignaal. Het wordt gebruikt om de rotatiepositie van een object te detecteren en wordt vaak gebruikt in elektromotoren en mechanische machines. Het biedt nauwkeurige metingen met een hoge gevoeligheid en weinig ruis.

A3143

Een apparaat met drie aansluitingen dat de aanwezigheid van een magnetisch veld detecteert. Het is een uiterst gevoelig apparaat en kan worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder nabijheidsdetectie, positiedetectie en stroomdetectie.

US1881

Een klein en zeer licht apparaatje dat een spanning levert die evenredig is met het magnetische veld dat erop wordt aangelegd. De uitgangsspanning verandert wanneer de richting van het magnetische veld rond de sensoras verandert. Dit apparaatje kan in veel toepassingen worden gebruikt, zoals televisies, digitale camera's , mobiele telefoons, enzovoort.

A3141

Een hall-effectsensor die een magneet gebruikt om een verandering in de elektrische kenmerken van het apparaat te veroorzaken, waardoor detectie van magnetische AC- of DC-velden mogelijk is. Het is bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij lineaire beweging betrokken is.

A3142

Een type naderingsschakelaarsensor die de aanwezigheid van een magnetisch veld kan detecteren. De sensor heeft twee uitgangskanalen: normaal open en normaal gesloten. De A3142 Hall-effectsensor kan worden gebruikt als kantelschakelaar, deurschakelaar en voor vele andere functies.

Analoge Hall-effectsensor

Er zijn vier soorten analoge Hall-effectsensoren. Elk type heeft zijn eigen voor- en nadelen, het is dus belangrijk om de juiste te kiezen voor uw toepassing.

A1301

Deze sensor biedt een robuuste en uiterst nauwkeurige detectieoplossing voor veeleisende industriële omgevingen. De sensor heeft een volledig DC-uitgangsspanningsbereik van 3V tot 20V en is uitermate geschikt voor nauwkeurige positiedetectie bij nabijheids-, belasting- en krachtmetingen.

A1302

Een voorversterker in het middensegment voor het detecteren van metalen objecten in de nabijheid. Hij is ontworpen voor gebruik als nabijheids- of aanraaksensor, of als inductief besturingsapparaat.

ASC712

Deze hall-effectsensor meet veranderingen in de spanning over een luchtspleet als gevolg van inductiestroom. De sensor is gevoelig voor veranderingen in de richting van de magnetische fluxstroom en kan velden rond de middellijn van de sensor met de klok mee of tegen de klok in detecteren.

SS495B

Contactloze magnetische sensor met hoge nauwkeurigheid. De Hall-effectsensor bestaat uit een permanente magneet, anisotroop magnetoresistief (AMR) materiaal en Hall IC. De ingebouwde AMR-technologie geeft de SS495B een hogere schakelsnelheid en betere nauwkeurigheid dan traditionele hall-sensoren.

Hall-effectsensortoepassingen

Hall-effectsensortechnologie wordt in veel toepassingen gebruikt. We geven een kijkje in de grote verscheidenheid aan Hall-effectsensoren en hun toepassing.

Nabijheidssensoren

Nabijheidssensoren zijn elektromagnetische apparaten die de aanwezigheid van een voorwerp in de buurt detecteren. Wanneer ze worden blootgesteld aan een magnetisch veld, creëren ze een elektrische stroom in een draadspoel en meten ze vervolgens de hoeveelheid gegenereerde stroom. Hall-effectsensoren worden gebruikt in naderingsschakelaars, die worden ingeschakeld wanneer ze een item in de buurt detecteren.

Pulstellers

Dit is een van de meest voorkomende toepassingen van Hall-effectsensoren. Een pulsteller telt het aantal pulsen dat binnen een bepaalde tijdsperiode optreedt. Het maakt gebruik van een oscillator om een blokgolfsignaal te genereren en een Hall-effectsensor om het aantal keren te tellen dat het signaal door nul volt gaat.

Deurdetectoren

Het zijn apparaten die het openen en sluiten van een deur detecteren en kunnen ook worden gebruikt om de aanwezigheid van mensen te detecteren die door de deuropening lopen.

De Hall-effectsensor bestaat uit een kleine magneet, die op een stuk metaal is bevestigd. Terwijl de magneet door het magnetische veld van een elektromagneet gaat, ontstaat er een elektrische stroom in de metalen plaat. Deze stroom wordt vervolgens gemeten door een elektronisch circuit en gebruikt om te bepalen of iemand de deuropening is binnengekomen of verlaten.

Vloeistofdetectoren

Vloeistofdetectoren worden gebruikt om de aanwezigheid van vloeistof te detecteren. De meest voorkomende toepassing van een vloeistofdetector is in een brandstoftank of brandstofleiding van een auto, waar een Hall Effect-sensor detecteert of er water in het brandstofsysteem zit. De Hall Effect-sensor werkt door de sterkte van magnetische velden te meten en zet deze informatie om in een elektrisch signaal.

Anti-blokkeer-systeem

ABS in de automobielsector

Deze sensoren zijn ook te vinden in ABS-systemen, oftewel antiblokkeersystemen, in auto's . ABS voorkomt dat de wielen blokkeren tijdens het remmen door de remkracht op elk wiel te moduleren. De Hall-effectsensor detecteert wanneer de wielen beginnen te blokkeren en geeft deze informatie door aan de andere componenten.

Voor- en nadelen van Hall Effect-sensor in uw PCB

Er zijn gevallen waarin het lastig kan zijn om een hall-effectsensor in uw PCB te hebben. Laten we hun voor- en nadelen kennen.

VOORDELEN

De sensoren zijn zeer duurzaam en betrouwbaar en vereisen geen onderhoud of kalibratie. De sensoren kunnen vooraf worden geconfigureerd om het gewenste uitgangssignaal bij een specifieke rotatiehoek te leveren.

De Hall-effectsensor biedt ook een snelle werking. De sensoren kunnen op hoge snelheden werken en kunnen worden gebruikt voor monitoringdoeleinden in vele toepassingen, zoals robotica en machineveiligheidssystemen.

NADELEN

Hall-effectsensoren kunnen alleen relatieve positie-informatie leveren, dus ze zijn niet zo nauwkeurig als andere typen naderingssensoren. Ze zijn beperkt tot het waarnemen van slechts één kant van een magnetisch veld, waardoor ze minder betrouwbaar kunnen zijn dan andere nabijheidssensoren. Hun uitgangssignaal is ook niet zo sterk, wat problemen kan veroorzaken met interferentie van andere componenten op het bord.

Conclusie

Om de voorgaande introductie over Hall-effectsensoren samen te vatten: het is een geïntegreerd circuit dat wordt gebruikt om magnetische velden te bewaken. Er is geen tweede stroombron nodig naast de meegeleverde. Als gevolg hiervan heeft het de mogelijkheid om de intensiteit van een magnetisch veld in de nabijheid nauwkeurig te kwantificeren.

Introductie