Датчики холла: принцип работы, как проверить своими руками, применение

Содержание

принцип работы, как проверить своими руками, применение

Электромагнитное устройство, именуемое датчиком Холла (далее ДХ), применяется во многих приборах и механизмах. Но наибольшее применение ему нашлось в автомобилестроении. Практически во всех моделях отечественного автопрома (ВАЗ 2106, 2107, 2108 и т.д.) бесконтактная система зажигания для бензинового двигателя управляется этим датчиком. Соответственно, при его выходе из строя возникают серьезные проблемы с работой двигателя. Чтобы не ошибиться при диагностике, необходимо понимать принцип работы датчика, знать его конструкцию и методы тестирования.

Кратко о принципе работы

В основу принципа действия датчика зажигания положен эффект Холла, получивший свое название в честь американского физика, открывшего это явление в 1879 году. Подав постоянное напряжение на края прямоугольной пластины (А и В на рис. 1) и поместив ее в магнитное поле, Эдвин Холл обнаружил разность потенциалов на двух других краях (С и D).

Рис .1. Демонстрация эффекта Холла

В соответствии с законами электродинамики, сила Лоренца воздействует на носители заряда, что и приводит к разности потенциалов. Величина напряжения Uхолла довольно мала, в пределах от 10 мкВ до 100 мВ, она зависит как от силы тока, так и напряженности электромагнитного поля.

До середины прошлого века открытие не находило серьезного технического применения, пока не было налажено производство полупроводниковых элементов на основе кремния, сверхчистого германия, арсенида индия и т.д., обладающих необходимыми свойствами. Это открыло возможности для производства малогабаритных датчиков, позволяющих измерять как напряженность поля, так и силу тока, идущего по проводнику.

Типы и сфера применения

Несмотря на разнообразие элементов, применяющих эффект Холла, условно их можно разделить на два вида:

  • Аналоговые, использующие принцип преобразования магнитной индукции в напряжение. То есть, полярность, и величина напряжения напрямую зависят от характеристик магнитного поля.
    На текущий момент этот тип приборов, в основном, применяется в измерительной технике (например, в качестве, датчиков тока, вибрации, угла поворота). Датчики тока, использующие эффект Холла, могут измерять как переменный, так и постоянный ток
  • Цифровые. В отличие от предыдущего типа датчик имеет всего два устойчивых положения, сигнализирующих о наличии или отсутствии магнитного поля. То есть, срабатывание происходит в том случае, когда интенсивность магнитного поля достигла определенной величины. Именно этот тип устройств применяется в автомобильной технике в качестве датчика скорости, фазы, положения распределительного, а также коленчатого вала и т.д.

Следует отметить, что цифровой тип включает в себя следующие подвиды:

  • униполярный – срабатывание происходит при определенной силе поля, и после ее снижения датчик переходит в изначальное состояние;
  • биполярный – данный тип реагирует на полярность магнитного поля, то есть один полюс производит включение прибора, а противоположный – выключение.
Внешний вид цифрового датчика Холла

Как правило, большинство датчиков представляет собой компонент с тремя выводами, на два из которых подается двух- или однополярное питание, а третий является сигнальным.

Пример использования аналогового элемента

Рассмотрим в качестве примера конструкцию датчика тока ы основе работы которого используется эффект Холла.

Упрощенная схема датчика тока на основе эффекта Холла

Обозначения:

  • А – проводник.
  • В – незамкнутое магнитопроводное кольцо.
  • С – аналоговый датчик Холла.
  • D – усилитель сигнала.

Принцип работы такого устройства довольно прост: ток, проходящий по проводнику, создает электромагнитное поле, датчик измеряет его величину и полярность и выдает пропорциональное напряжение UДТ, которое поступает на усилитель и далее на индикатор.
https://www.youtube.com/watch?v=fmLs9WsKx3I

Назначение ДХ в системе зажигания автомобиля

Разобравшись с принципом действия элемента Холла, рассмотрим, как используется данный датчик в системе бесконтактного зажигания линейки автомобилей ВАЗ.

Для этого обратимся к рисунку 5.

Рис. 5. Принцип устройства СБЗ

Обозначения:

  • А – датчик.
  • B – магнит.
  • С – пластина из магнитопроводящего материала (количество выступов соответствует числу цилиндров).

Алгоритм работы такой схемы выгладит следующим образом:

  • При вращении вала прерывателя-распределителя (движущемуся синхронно коленвалу) один из выступов магнитопроводящей пластины занимает позицию между датчиком и магнитом.
  • В результате этого действия изменяется напряженность магнитного поля, что вызывает срабатывание ДХ. Он посылает электрический импульс коммутатору, управляющему катушкой зажигания.
  • В Катушке генерируется напряжение, необходимое для формирования искры.

Казалось бы, ничего сложного, но искра должна появиться именно в определенный момент. Если она сформируется раньше или позже, это вызовет сбой в работе двигателя, вплоть до его полной остановки.

Внешний вид датчика Холла для СБЗ ВАЗ 2110

Проявление неисправности и возможные причины

Нарушения в работе ДХ можно обнаружить по следующим косвенным признакам:

  • Происходит резкое увеличение потребления топлива. Это связано с тем, что впрыск топливно-воздушной смеси производится более одного раза за один цикл вращения коленвала.
  • Проявление нестабильной работы двигателя. Автомобиль может начать «дергаться», происходит резкое замедление. В некоторых случаях не удается развить скорость более 50-60 км.ч. Двигатель «глохнет» в процессе работы.
  • Иногда выход из строя датчика может привести к фиксации коробки передач, без возможности ее переключения (в некоторых моделях импортных авто). Для исправления ситуации требуется перезапуск мотора. При регулярных подобных случаях можно уверенно констатировать выход из строят ДП.
  • Нередко поломка может проявиться в виде исчезновения искры зажигания, что, соответственно, повлечет за собой невозможность запуска мотора.
  • В системе самодиагностики могут наблюдаться регулярные сбои, например, загореться индикатор проверки двигателя, когда он на холостом ходу, а при повышении оборотов лампочка гаснет.

Совсем не обязательно, что перечисленные факторы вызваны выходом из строя ДП. Высока вероятность того, неисправность вызвана другими причинами, а именно:

  • попаданием мусора или других посторонних предметов на корпус ДП;
  • произошел обрыв сигнального провода;
  • в разъем ДП попала вода;
  • сигнальный провод замкнулся с «массой» или бортовой сетью;
  • порвалась экранирующая оболочка на всем жгуте или отдельных проводах;
  • повреждение проводов, подающих питание к ДП;
  • перепутана полярность напряжения, поступающего на датчик;
  • проблемы с высоковольтной цепью системы зажигания;
  • проблемы с блоком управления;
  • неправильно выставлен зазор между ДП и магнитопроводящей пластиной;
  • возможно, причина кроется в высокой амплитуде торцевого биения шестеренки распределительного вала.

Как проверить работоспособность датчика Холла?

Есть разные способы, позволяющие проверить исправность датчика СБЗ, кратко расскажем о них:

  1. Имитируем наличие ДХ. Это наиболее простой способ, позволяющий быстро провести проверку.
    Но его эффективности может идти речь только в том случае, если не формируется искра при наличии питания на основных узлах системы. Для тестирования следует выполнить следующие действия:
  • отключаем от трамблера трехпроводной штекер;
  • запускаем систему зажигания и одновременно с этим «коротим» проводом массу и сигнал с датчика (контакты 3 и 2, соответственно). При наличии искры на катушке зажигания, можно констатировать, что датчик СБЗ потерял работоспособность и ему необходима замена.

Обратим внимание, что для выявления искрообразования высоковольтный проводок должен находиться рядом с массой.

  1. Применение мультиметра для проверки. Это способ наиболее известный, и приводится в руководстве к автомобилю. Нужно подключить щупы прибора, как продемонстрировано на рисунке 7, и произвести замеры напряжения.
Схема подключения мультиметра для проверки ДХ

На исправном датчике напряжение будет колебаться в диапазоне от 0,4 до 11 вольт (не забудьте перевести мультиметр в режим измерения постоянного тока). Следует заметить, что проверка осциллографом будет намного эффективней. Подключается он таким же образом, как и мультиметр. Пример осциллограммы рабочего ДХ приведен ниже.

Осциллограмма исправного датчика Холла СБЗ
  1. Установка заведомо рабочего ДХ. Если в наличии имеется еще один однотипный датчик, или имеется возможность взять его на время, то данный вариант тоже имеет место на существование, особенно если первые два сделать затруднительно.

Ест еще один вариант проверки, по принципу напоминающий второй способ. Он может быть полезен, если под рукой нет измерительных приборов. Для тестирования понадобиться резистор номиналом 1,0 кОм, светодиод, например, из фонарика зажигалки и несколько проводков. Из всего этого набора собираем прибор в соответствии с рисунком 9.

Рис. 9. Светоиндикаторный тестер для проверки ДХ

Тестирование осуществляем по следующему алгоритму:

  1. Проверяем питание на датчике. Для этой цели подключаем (соблюдая полярность) наш тестер к клеммам 1 и 3 ДХ. Включаем зажигание, если с питанием все нормально, светодиод загорится, в противном случае потребуется проверять цепь питания (предварительно убедившись в правильном подключении светодиода).
  2. Проверяем сам датчик. Для этого провод с первой клеммы «перебрасываем» на вторую (сигнал с ДХ). После этого начинаем крутить распредвал (руками или стартером). Моргание светодиода засвидетельствует исправность ДХ. В противном случае, на всякий случай проверяем соблюдение полярности при подключении светодиода, и если оно выполнено правильно, — меняем датчик на новый.

принцип работы, применение, принципиальная схема, подключение

Датчики стали незаменимой частью жизни людей. Они делают ее проще. Датчики света, звука, движения управляют разными техническими системами. Ту же функцию – управление системами выполняют датчики на основе эффекта Холла (далее ДХ – датчик Холла). Далее будет рассмотрено устройство и особенности датчика Холла, разновидности контроллера, его применение, а также принцип работы.

Описание и применение

Контроллер, в основе которого лежит действие эффекта Холла, относится к датчикам магнитного типа. Они выдают электрический сигнал в зависимости от изменения магнитного поля вокруг них.

Эффект Холла состоит в появлении напряжения в проводнике при прохождении через него электрического тока. Электрический ток меняет магнитное поле, за ним меняется индукция этого поля, в итоге создается разность потенциалов.

Регистр Холла работает следующим образом:

  • вокруг него создается магнитное поле, активирующее контроллер;
  • при внесении в поле какого-либо объекта, оно выходит за первоначальные границы; датчик этот процесс фиксирует и генерирует напряжение, пропорциональное изменению.

Напряжение называется напряжением Холла.

На основе датчика Холла собирают контроллеры приближения, движения, переключатели и другие полезные в быту и промышленности устройства.

Виды, устройство и принцип действия

Всего выделяют два вида датчиков на основе эффекта Холла. Первые – цифровые, вторые – аналоговые. Они значительно отличаются друг от друга в плане конструкции и принципа функционирования.

Цифровые

Цифровые регистры имеют два устойчивых положения: ноль или единица – то есть они срабатывают при определенной величине изменения магнитного поля. В основе таких датчиков лежит устройство под названием триггер Шмитта, которое имеет два устойчивых состояния: логический ноль и логическая единица.

Контроллеры подобного типа делятся на три вида:

  1. Униполярные.
  2. Биполярные.
  3. Омниполярные.

Каждый из этих видов далее будет подробно рассмотрен.

Униполярные

Контроллеры подобного вида работают только в том случае, если к ним прикладывается магнитное поле положительной полярности от южного полюса. Только при этом условии происходит срабатывание и отпускание контроллера.

Биполярные

Эти цифровые датчики работают под действием магнитного поля и южного, и северного полюса. Их особенность состоит в том, что срабатывают они под действием поля от южного полюса, а отпускаются под действием северного полюса.

Омниполярные

Уникальность этих контроллеров Холла состоит в том, что они могут включаться и выключаться под действием поля от любого полюса.

Аналоговые

В отличие от цифровых аналоговые датчики способны выдавать на выходе не два стабильных уровня сигнала, а бесконечное множество. Их принцип работы основан на преобразовании величины индукции поля в напряжение.

Конструкция этих устройств содержит элемент Холла (сам контроллер) и усилитель сигнала.

Применение

И аналоговые (линейные), и цифровые контроллеры нашли широкое применение во всех сферах жизни.

Линейные

Из-за большого количества уровней выходного напряжения такие контроллеры часто применяют в измерительной технике.

Датчик тока

Регистр тока на ДХ сделать очень просто. Необходимо установить лишь правильный преобразователь, который из напряжения, создаваемого в результате прохождения тока через проводник, будет получать ток. Ток с напряжением связаны законом Ома.

Тахометр

Тахометр измеряет частоту вращения чего-либо. Например, вала. Сделать такое устройство на ДХ очень просто. Достаточно установить датчик рядом с вращающимся объектом, а на сам объект повесить небольшой магнит.

Как только магнит будет проходить рядом с датчиком, индукция поля будет изменятся, как и величина напряжения на выходе соответственно.

По изменению последней можно судить о скорости вращения вала.

Датчик вибраций

На основе ДХ можно сконструировать простой регистр вибрации, который будет реагировать на изменение магнитного поля в результате микроперемещений магнита, создающего поле для проводника с током.

Детектор ферромагнетиков

Ферромагнетики – магнитоактивные вещества. Они искажают магнитное поле планеты. По величине этого искажения можно определить, насколько сильный тот или иной ферромагнетик.

Как измерить это искажение? Это можно сделать с помощью ДХ. Если внести в поле магнита, создающего напряжение в проводнике, магнитный материал (ферромагнетик), то поле изменит индукцию и это повлияет на создаваемую разность потенциалов.

Датчик угла поворота

ДХ способны измерять угол вращения какого-то либо объекта. Например, если на нем установлены магнит и контроллер Холла, то по величине индукции (близости магнита к датчику) можно определить угол вращения.

Потребуется лишь правильно определить зависимость между индукцией и углом. В этом поможет университетский курс физики и механики.

Бесконтактный потенциометр

Напряжение с током связаны по закону Ома через сопротивление. Зная ток через проводник и напряжение, не сложно рассчитать подключенное к проводнику сопротивление. Этот факт позволяет строить на ДХ бесконтактные потенциометры.

ДХ в бесколлекторном двигателе постоянного тока

Подобные контроллеры часто применяются в бесколлекторных двигателях в качестве измерителей угла поворота.

Датчик расхода

Датчик расхода на аналоговом ДХ устроен так, что объем пропущенного через этот датчик вещества пропорционален изменению магнитной индукции поля вокруг него.

Датчик положения

Чтобы собрать датчик положения на ДХ, нужно к отслеживаемой цели подключить магнитную пластину. Когда эта пластина будет менять положение относительно магнита в ДХ, поле будет менять свой состав и по изменению индукции этого поля можно будет определить положение объекта.

Цифровые

Такие контроллеры применяются в электронике и промышленности для управления включением и выключением, например, станков с численным программным управлением, а также для регулирования работы автоматизированных систем.

Датчики

На цифровых ДХ собирают различные контроллеры, способные отслеживать изменение различных величин и реагировать на изменения.

Контроллер частоты вращения

Контроллеры Холла, измеряющие частоту вращения чего-либо, называются энкодерами. Обычно их несколько устанавливается на определенную позицию, через которую проходит несколько магнитов с вращающегося объекта.

Как только магнит пересекает первый датчик, последний выдает на выходе уровень логической единицы. С другими контроллерами аналогично. Момент появления логической единицы на одном из датчиков позволяет оценить частоту вращения объекта.

Контроллер системы зажигания авто

Система зажигания устроена таким образом, что имеет два устойчивых состояния: включено-выключено. Такие же устойчивые логические уровни имеют цифровые ДХ. Соединить эти приборы в одно устройство не составляет труда: к системе зажигания присоединяется магнитная пластина.

Когда система находится в положении «включено», пластина пересекает магнитное поле ДХ и разность потенциалов в проводнике контроллера изменяется. Этим изменением можно управлять различными системами авто.

Контроллер положения клапанов

Если к клапану подсоединить магнитную пластину, а ее расположить рядом с контроллером Холла, то при открытии (или, наоборот, закрытии) клапана индукция поля и, как следствие, напряжение в проводнике изменится, а это изменение переведет контроллер в одно из логических состояний (ноль, единица).

Так можно фиксировать открывание и закрывание клапанов.

Контроллер бумаг в принтере

Наличие бумаги в принтере можно фиксировать точно так же, как и положение клапанов. Есть флажок, который устанавливается и пересекает поле постоянного магнита ДХ, если в принтер поступает бумага.

Устройства синхронизации

Датчики синхронизации активно применяются в автомобилестроении, где они регулируют время и объем подачи топлива, углы опережения зажигания и поворота распределительного вала, а также других показателей.

Такие датчики представляют собой намагниченный сердечник с медной обмоткой, на концах которой фиксируют разность потенциалов.

Счетчик импульсов

С помощью эффекта Холла можно считать поступающие в проводник импульсы. Импульс – сигнал высокого уровня. Соответственно, есть сигнал низкого уровня (обычно это 0). Если импульс поступает на проводник, то на его концах создается разность потенциалов под действием магнитного поля. Когда импульс пропадает, разность потенциалов тоже исчезает. По скорости появления-пропадания напряжения в проводнике можно судить о количестве импульсов: зная время и скорость можно определить количество.

Блокировка дверей

Магнит контроллера располагается на двери машины, например, а сам контроллер – на дверной коробке. Как только замок, не снятый с сигнализации, попытается кто-то открыть и потянет на себя ручку двери, подключенная система заблокирует двери и предотвратит доступ в машину. Так и работает блокировка дверей с применением ДХ.

Вместо системы блокировки дверей к датчику можно подключить сирену или другую сигнализацию.

Измеритель расхода

Расходометр на ДХ устроен таким образом, что каждое изменение магнитного потока, фиксируемое контроллером, равняется определенной порции прошедшего вещества (жидкости, например).

Бесконтактное реле

Бесконтактные реле на ДХ так устроены, что при изменении магнитной индукции поля вокруг проводника на нем меняется напряжение и это изменение разности потенциалов провоцирует переключение реле.

Детектор приближения

Контроллер приближения на цифровом ДХ аналогичен контроллеру на линейном ДХ с той лишь разницей, что цифровой выдает только два уровня сигнала – высокий и низкий – а аналоговый –бесконечное множество, то есть, например, цифровым контроллером можно только включить и выключить свет, а аналоговым включить на определенную величину, сделать свет ярче или тусклее, а потом выключить.

Какие функции выполняет в смартфоне

Когда человек подносит смартфон близко к уху, экран телефона гаснет для предотвращения случайных нажатий. Как это удалось реализовать разработчикам? При помощи цифрового датчика приближения, основанного на эффекте Холла.

Как изготовить своими руками

Чтобы сделать простейший ДХ своими руками, понадобится:

  1. Ферритовое кольцо.
  2. Проводник для тока.
  3. Элемент Холла (микросхема ACS 711, например).
  4. Дифференциальный усилитель.

В кольце необходимо пропилить зазор, в котором расположится элемент Холла. Его потребуется подключить к дифференциальному усилителю, который представляет особой ОУ с отрицательной обратной связью.

Если изменение индукции – это своеобразная «ошибка», то ОУ выступает в роли усилителя ошибки, как показано на принципиальной схеме подключения на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема подключения элемента Холла.

Вместо усилителя можно установить микроконтроллер и через ограничительный резистор подключить его к выводу микросхемы ACS 711 в режиме АЦП. Тогда к другому выводу микроконтроллера можно подключить полевой транзистор и получится генератор импульсов, который можно использовать в режиме широтно-импульсной модуляции, например.

Преимущества и недостатки

К преимуществам ДХ можно отнести:

  1. Многофункциональность. Контроллеры Холла, как описано выше, могут играть роль десятков видов датчиков.
  2. Надежность. Не подвержены износу т.к. не имеют движущихся частей. На их работе не влияет ни влага, ни пыль (вибрация в меньшей степени).
  3. Простота. Практически не требует обслуживания.

Среди недостатков ДХ выделяют:

  1. Низкий радиус действия. Обычно ДХ не работает на расстоянии больше 10 см. В противном случае придется использовать очень сильный магнит.
  2. Сложно обеспечить стабильность измерений. Из-за постоянно меняющегося магнитного поля точность измерений ДХ всегда будет немного колебаться.

Главный недостаток ДХ – температурная нестабильность.

Чем выше температура, тем быстрее движутся заряды в проводнике, тем чувствительнее датчик ко всем колебаниям магнитного поля.

Датчики Холла Si72xx компании Silicon Labs

Датчики Холла Si72xx компании Silicon Labs

Компания Silicon Labs выпускает три линейки интегральных датчиков магнитного поля на эффекте Холла серии Si72xx. Они предназначены для реализации разнообразных датчиков и детекторов положения и перемещения. В сравнении с аналогичными решениями других производителей датчики Si72xx выделяются минимальным энергопотреблением и высокой чувствительностью.

 

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Среди датчиков Si72xx есть как типовые микросхемы с базовыми функциями, так и решения с различными дополнительными модулями, среди которых

  • встроенный датчик температуры, схема термокомпенсации,
  • поддержка режима пониженного энергопотребления,
  • встроенный цифровой фильтр,
  • функция автокалибровки (self-test),
  • блок контроля вмешательства (tamper detection), детектирующий аномально высокое магнитное поле,
  • цифровой интерфейс I²C для чтения данных и настройки параметров датчика.

На данный момент датчики доступны в корпусах SOT23 с тремя или с пятью выводами. В ближайшем будущем будут выпущены модели в корпусах DFN-8 и TO-92.

 

Датчики серии SI72xx чувствительны к магнитному полю, приложенному перпендикулярно к плоскости корпуса. Допустимые варианты расположение датчика относительно магнитного поля приведены на рисунках. Для детекторов движения, угла поворота, для контроля магнитного поля в 3D пространстве используют два или три датчика.

 

 

 

Датчики Холла SI72xx представлены следующими типами:

  • Биполярная защелка с гистерезисом (Триггер, Latch)

     

     

  • Униполярный пороговый с гистерезисом и детектором вмешательства (Ключ, Unipolar Switch)

     

     

  • Омниполярный пороговый с гистерезисом и детектором вмешательства (Ключ, Omnipolar Swith)

     

     

  • Линейный с аналоговвым выходом
  • Линейный с ШИМ-выходом
  • Линейный с SENT-выходом

 

СЕРИЯ SI720X — ЦИФРОВЫЕ КЛЮЧИ И ТРИГГЕРЫ

Датчики Холла серии Si720x производят измерения в определенной частотой и формируют выходной сигнал согласно измеренному уровню магнитного поля в зависимости от запрограммированных порогов. Si720x имеют один либо два информационных выхода.

Датчики Si720x выпускаются как в 3-выводном, так и в 5-выводном корпусе. Трехвыводные датчики имеют линии питания, земли и линию выхода, в то время как для датчиков в 5-выводном корпусе доступны два дополнительных сигнала:

  • Первый дополнительный вывод служит для перевода микросхемы в режим сна (DIS)
  • Второй вывод служит для сигнала блока контроля вмешательства (TAMPERb) 

У 3-выводных датчиков Холла с поддержкой функции tamper detection при превышении порога детектора вмешательства на выходе выставляется «0».

Документация на серию доступна на сайте производителя.

 

Тип датчика Количество выводов

Выходной сигнал

Частота измерений Индукция срабатывания
Bop, индукция отпускания, Brp
Si7201-00 3

Омниполярный пороговый с гистерезисом, выход Push-pull

5 Гц Bop = ±1. 1 мТ (max)
Brp = ±0.2 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.4 (typ)
Si7201-01
Si7201-02 Bop = ±0.9 мТ (max)
Brp = ±0.2 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.2 (typ)
Si7201-03 Bop = ±2.8 мТ (max)
Brp = ±1.1 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.6 (typ)
Si7201-04 1 Гц Bop = ±1.4 мТ (max)
Brp = ±0.2 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.4 (typ)
Si7201-05 5 Гц Bop = ±2.0 мТ (max) Brp = ±0.6 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.6 (typ)
Si7201-06

Омниполярный пороговый с гистерезисом, выход открытый коллектор

Si7201-07
Si7201-08 Bop = ±2. 8 мТ (max)
Brp = ±1.1 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.6 (typ)
Si7202-00

Биполярная защелка с гистерезисом, выход Push-pull

Bop = +0.65 мТ (max) Bop = +0.15 мТ (min)
Brp = -0.65 мТ (max) Brp = -0.15 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.8 (typ)
Si7202-01 Bop = +1.4 мТ (max) Bop = +0.6 мТ (min)
Brp = -1.4 мТ (max) Brp = -0.6 мТ (min)
| Bop — Brp | = 2.0 (typ)
Si7203-00 5

Омниполярный пороговый с гистерезисом, выход открытый коллектор

1 кГц Bop = ±1.1 мТ (max)
Brp = ±0.2 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.4 (typ)
Si7204-00

Биполярная защелка с гистерезисом, выход Push-pull

Bop = +1. 1 мТ (max) Bop = +0.6 мТ (min)
Brp = -1.1 мТ (max) Brp = -0.6 мТ (min)
| Bop — Brp | = 1.8 (typ)

 

 

Тип датчика Дополнительные функции Напряжение питания Потребляемый ток Рабочий
диапазон
температур
Блок tamper detection Схема температурной
компенсации
Встроенный
датчик
температуры
Поддержка
автокалибровки
Цифровой фильтр Режим
измерений
Режим сна
Si7201-00 нет нет нет нет нет 1. 7 — 3.6 В

5 мА
@
Vdd = 3.3 В

  0 .. 70 °C
или
-40 .. 125 °C

 

Si7201-01 да, порог ±19.8 мТ
Si7201-02 да (0.12%/°C) да (FIR с выборкой 4)
Si7201-03 нет нет нет 1.7 — 5.5 В
Si7201-04
Si7201-05 да, порог ±19.8 мТ
Si7201-06 нет
Si7201-07 да, порог ±19. 8 мТ
Si7201-08 нет
Si7202-00 1.7 — 3.6 В
Si7202-01 1.7 — 5.5 В
Si7203-00 да, порог ±19.8 мТ 1.7 — 3.6 В

от 50 нА

Si7204-00 нет

 


СЕРИЯ SI721X — ДАТЧИКИ ХОЛЛА С ЛИНЕЙНЫМ ВЫХОДОМ

Датчики серии Si721x работают на фиксированной частоте и имеют один выход. Доступно три типа выходного сигнала:

  • аналоговый
  • ШИМ-сигнал
  • однопроводной протокол SENT

Датчики Si721x выпускаются как в 3-выводном, так и в 5-выводном корпусе. Трехвыводные датчики имеют линии питания, земли и линию выхода, в то время как для датчиков в 5-выводном корпусе доступны два дополнительных сигнала:

  • Первый дополнительный вывод служит для перевода микросхемы в режим сна (DIS)
  • Второй вывод служит для запуска функции автокалибровки (BIST)

Документация на серию доступна на сайте производителя.

 

Тип датчика Количество выводов Выходной сигнал Частота измерений Индукция срабатывания Bop,
индукция отпускания, Brp 
Si7211-01 3 Аналоговый 7 кГц  
Si7212-00 выход Push-pull, ШИМ-сигнал 300 Гц
Si7213-00 выход открытый коллектор, SENT-сигнал * 1 кГц
Si7217-01 5 7 кГц

 

* SENT (Single Edge Nibble Transmission) — это однонаправленный асинхронный протокол, распространенный в автомобильной промышленности. Описание стандартна доступно в документации на Si721x, а также на сайте standards.sae.org.

 

Тип датчика Дополнительные функции Напряжение питания Потребляемый ток Рабочий диапазон температур
Блок tamper detection Схема
температурной
компенсации
Встроенный
датчик
температуры
Поддержка
автокалибровки
Цифровой
фильтр
Режим
измерений
@ Vdd = 3. 3 В
Режим
сна
Si7211-01 нет нет нет нет да (FIR с выборкой 16) 2.25 — 5.5 В 5.5 мА   -40 .. 125 °C
Si7212-00 1.7 — 5.5 В 5.0 мА
Si7213-00 да, через установку «0» на линии выходного сигнала
Si7217-01 да, через отдельный вывод 2.25 — 5.5 В 7.0 мА

 

 

СЕРИЯ SI7210 С ПОДДЕРЖКОЙ I2C И ВСТРОЕННЫМ ДАТЧИКОМ ТЕМПЕРАТУРЫ

По сравнению с другими датчиками Холла Silicon Labs, датчики серии Si7210 имеют наиболее широкий набор функций.

Микросхемы данной серии оснащены цифровым интерфейсом I²C, который используется как для чтения данных, так и для изменения конфигурации датчика. На шине I²C также доступен сигнал с датчика температуры.

 

Датчики Si7210 выпускаются только в 5-выводном корпусе. Помимо линии питания, земли и двух линий шины I²C эти микросхемы дополнительную линию. Дополнительный вывод может использоваться как аналоговый выход или как цифровой выход, который можно использовать как сигнал прерывания для управляющего микроконтроллера.

 

 

Настройка датчика Si7210 по интерфейсу I²C позволяет

  • изменять границы диапазона измерений
  • изменять режим работы и состояние дополнительного выхода
  • настраивать длительность режима сна (позволяет снизить энергопотребление до 50 нА в зависимости от температуры)
  • настраивать порог срабатывания блока контроля вмешательства (tamper detection)
  • включать цифровой фильтр для подавления шумов на выходе, выбирать тип фильтра (FIR или IIR) и размер выборки (от 2 до 212)
  • настраивать частоту измерений 
  • настраивать параметры схемы температурной компенсации
  • включать встроенную на чип катушку, которая создаёт магнитное поле достаточной силы для выполнения калибровки (self-test) датчика * 

* Калибровочные параметры могут быть запрограммированы во встроенную энергонезависимую память датчика

 

Документация на серию доступна на сайте производителя.

 

Тип датчика Количество выводов Выходной сигнал Частота измерений Индукция срабатывания Bop,
индукция отпускания, Brp 
Основной выход Дополнительный выход
Режим работы Доп. выход в режимах 2, 3, 4
Si7210-00 5 I²C

Режим выбирается через I²C:

  1. Аналоговый выход
  2. Биполярная защелка с гистерезисом
  3. Униполярный пороговый с гистерезисом 
  4. Омниполярный пороговый с гистерезисом
выход Push-pull Настраивается через I²C Bop = ±1. 1 мТ (max)
Brp = ±0.2 мТ (min)
| Bop — Brp | = 0.4 (typ)
Si7210-01 выход открытый коллектор
Si7210-02 выход Push-pull
Si7210-03
Si7210-04
Si7210-05

 

 

Тип датчика Дополнительные функции Напряжение питания

Потребляемый ток

Рабочий диапазон температур
Блок tamper detection Схема температурной компенсации Встроенный датчик температуры Поддержка автокалибровки Цифровой фильтр Режим
измерений
Режим
сна
Si7210-00 да, порог настраивается через I²C да да, доступен на I²C
Точность ±1. 0 °C
да да (FIR или IIR)
Тип и выборка настраивается через I²C
1.7 — 5.5 В 5.0 мА
@
3.3 В
от 50 нА -40 .. 125 °C
Si7210-01
Si7210-02 да, доступен на I²C
Точность ±4.0 °C
Si7210-03 нет
Si7210-04
Si7210-05

 

 

СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ АРТИКУЛА

Полный артикул датчика кодируется следующим образом:

Тип датчика (см. таблицы выше)
  Ревизия микросхемы:
• AB и т.д.
    Тип датчика (см. таблицы выше)
      Рабочий диапазон температур:
• —  от -40 до +125°C
• —  от 0 до +70°C
        Корпус:
• — TO92
• — DFN8
• — SOT23
          Упаковка:
• — стандартная
• — лента
Si7210 -B- 00 -I V -R

 

Так, например, датчик типа Si7210-00 в корпусе SOT23 и с рабочим диапазоном температур -40 до +125°C будет иметь код для заказа Si7210-B-00-IV-R.

 

 

СРЕДСТВА ОТЛАДКИ

Для знакомства с датчиками Холла серии Si72xx и для разработки приложений на базе этих датчиков предлагается набор Si72xx-WD-Kit.

В набор входят следующие компоненты:

  • Отладочная плата для микроконтроллеров EFM32 Happy Gecko с предустановленными демо-программами
  • Плата-расширение Wheel Demo EXP board, на которой установлено колесо прокрутки и два датчика Холла под углом 90 градусов друг к другу
  • 6 дочерних плат с датчиками Si72xx разных типов
  • 2 магнита
  • USB-кабель
  • кабели для подключения дочерних плат

 

Наличие на складе

возвращение квадратурных энкодеров / Хабр

Это уже третья статья, рассказывающая о квадратурных декодерах, на сей раз с применением к управлению бесколлекторными двигателями.
Задача: есть обычный китайский бесколлекторник, нужно его подключить к контроллеру Copley Controls 503. В отличие от копеечных коптерных контроллеров, 503й хочет сигнал с датчиков холла, которых на движке нет. Давайте разбираться, для чего нужны датчики и как их ставить.
В качестве иллюстрации я возьму очень распространённый двигатель с двенадцатью катушками в статоре и четырнадцатью магнитами в роторе. Вариантов намотки и количества катушек/магнитов довольно много, но суть всегда остаётся одной и той же. Вот фотография моего экземпляра с двух сторон, отлично видны и катушки, и магниты в роторе:



Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:

На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет 🙂

Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9. Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).

Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:

Угол поворота ротора U V W
n.c. +

А что будет, если теперь подать плюс на U и минус на W? Красные катушки притянут к себе магниты 3,4,10 и 11, таким образом чуть-чуть повернув ротор (я по-прежнему выделяю магниты, за которые ротор тянет):

Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51.43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8. 57°. Обновим нашу табличку:

Угол поворота ротора U V W
8.57° + n.c.

Теперь сам бог велел подать + на U и — на V!


Угол поворота ротора U V W
17.14° + n.c.

Теперь опять пора выровнять магниты с зелёными катушками, поэтому подаём напряжение на них, но красный и синий магниты поменялись местами, поэтому теперь нужно подать обратное напряжение:


Угол поворота ротора U V W
25.71° n.c. +

C оставшимися двумя конфигурациями всё ровно так же:


Угол поворота ротора U V W
34. 29° n.c. +


Угол поворота ротора U V W
42.85° + n.c.

Если мы снова повторим самый первый шаг, то наш ротор провернётся ровно на одну седьмую оборота. Итак, всего у нашего мотора три вывода, мы можем подать напряжение на два из них шестью разными способами 6 = 2*C23, причём мы их все уже перебрали. Если подавать напряжение не хаотично, а в строгом порядке, который зависит от положения ротора, то двигатель будет вращаться.

Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:

Угол поворота ротора U V W
n.c. +
8.57° + n.c.
17. 14° + n.c.
25.71° n.c. +
34.29° n.c. +
42.86° + n.c.

Есть один нюанс: у обычного коллекторного двигателя за переключение обмоток отвечают щётки, а тут нам надо определять положение ротора самим.
Теперь давайте поставим три датчика холла в те чёрные точки, обозначенные на схеме. Давайте договоримся, что датчик выдаёт логическую единицу, когда он находится напротив красного магнита. Всего существует шесть (сюрприз!) возможных состояний трёх датчиков: 23 — 2. Всего возможных состояний 8, но в силу расстояния между датчиками они не могут все втроём быть в логическом нуле или в логической единице:

Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.

Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:

Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.

Постойте, но ведь это очень похоже на квадратурный сигнал с обычного инкрементального энкодера!


Ещё бы! Единственная разница, что инкрементальные энкодеры дают два сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90°, а у нас три сигнала, сдвинутые на 120°. Что будет, если завести любые два из них на обычный квадратурный декодер, например, той же самой синей таблетки? Мы получим возможность определять положение вала с точностью до четырёх отсчётов на одну седьмую оборота, или 28 отсчётов на оборот. Если вы не поняли, о чём я, прочтите принцип работы квадратурного декодера в первой статье.

Я долго думал, как же мне использовать все три сигнала, ведь у нас происходит шесть событий на одну седьмую оборота, мы должны иметь возможность получить 42 отсчёта на оборот. В итоге решил пойти грубой силой, так как синяя таблетка имеет кучу аппаратных квадратурных декодеров, поэтому я решил в ней завести три счётчика:

Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!

Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:


В некоторых приложениях (например, для коптеров) все эти заморочки не нужны. Контроллеры пытаются угадать происходящее с ротором по току в катушках. С одной стороны, это меньше заморочек, но с другой стороны, иногда приводит к проблемам с моментом старта двигателя, поэтому слабоприменимо, например, в робототехнике, где нужны околонулевые скорости. Давайте попробуем запитать наш движок от обычного китайского коптерного ESC (electronic speed controller).

Мой контроллер хочет на вход PPM сигнал: это импульс с частотой 50Гц, длина импульса задаёт обороты: 1мс — останов, 2мс — максимально возможные обороты (считается как KV двигателя * напряжение).

Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.

На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.

Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:

Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.


Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.

Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.

Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п. Но в итоге обычный бесколлекторник можно использовать в шаговом режиме, а шаговик в постоянном вращении, управление у них будет одинаковым.

Update: красивая анимация от Arastas:

Интегральные датчики Холла — статья Георгия Волович.

Интегральные датчики магнитного поля. Принцип действия датчика Холла, схемы, формулы, иллюстрации.

В статье описаны принципы построения и основные характеристики линейных и логических микросхем датчиков магнитного поля на эффекте Холла. Приведены параметры некоторых промышленных типов этих датчиков и примеры их применения.

Принцип действия датчика Холла

Рис.1 Иллюстация эффекта Холла

Интегральные датчики магнитного поля в своём большинстве используют эффект Холла, открытый американским физиком Эдвином Холлом (E. Hall) в 1879 г. Эффект Холла состоит в следующем. Если проводник с током помещён в магнитное поле, то возникает э.д.с., направленная перпендикулярно и току, и полю. Эффект Холла иллюстрируется на рис. 1. По тонкой пластине полупроводникового материала протекает ток I. При наличии магнитного поля на движущиеся носители заряда (электроны) действует сила Лоренца. Эта сила искривляет траекторию движения электронов, что приводит к перераспределению объёмных зарядов в полупроводниковой пластине. Вследствие этого на краях пластины, параллельных направлению протекания тока, возникает э.д.с., называемая э.д.с. Холла. Эта э.д.с. пропорциональна векторному произведению индукции B на плотность тока j:

Рис.2 Расположение двух элементов Холла на ИМС, компенсирующее ошибку, вызванную механической деформацией кристалла

где d – ширина пластины, q – заряд частицы-носителя, n – концентрация носителей. При снижении концентрации носителей э. д.с. Холла возрастает, поэтому в качестве материала для датчиков Холла предпочтительно использование таких полупроводников, как кремний, арсенид галлия и др. Для прямоугольной пластины с однородными током и магнитным полем, направленными, как показано на рис. 1, эта э.д.с. равна

где kн – постоянная Холла, VS – напряжение, создаваемое на токоподводящих выводах датчика Холла. Для кремния kн составляет величину по рядка 70 мВ/(В•Тл), поэтому, как правило, э.д.с. датчика Холла требуется усиливать. Кремний обладает тензорезистивным эффектом, заключающимся в изменении сопротивления при механических напряжениях. Желательно уменьшить это влияние в датчике Холла. Это достигается соответствующей ориентацией элемента Холла на интегральной схеме и использованием нескольких элементов на кристалле. На рис. 2 показаны два элемента Холла, расположенные рядом на кристалле ИМС. Они позиционированы так, что испытывают практически одинаковое механическое напряжение, вызывающее изменение R. К элементу, который на рисунке изображён слева, приложено напряжение возбуждения VS, направленное по вертикальной оси, а к изображённому справа – по горизонтальной. При сложении сигналов этих двух датчиков ошибка, вызванная деформацией кристалла, компенсируется.

…дальше

Принцип действия датчика Холла
Интегральные датчики Холла
Применение датчиков Холла
Основные характеристики датчиков Холла

Датчик Холла | Электротехническая Компания Меандр

СНЯТО С ПРОИЗВОДСТВА АНАЛОГОВ НЕТ

ВИКО-Х-102-М8

 

  • Диаметр корпуса 8мм

  • Диапазон питающего напряжения DC5. ..24В

  • Рабочая зона  0…10мм

  • Высокая частота переключения 320кГц

  • Выход NPN транзистор с открытым коллектором, нормально открыт

  • Защита от переполюсовки питающего напряжения

  • Большой ресурс срабатываний

  • МАГНИТ В КОМПЛЕКТЕ 10Х4 мм

 

НАЗНАЧЕНИЕ ДАТЧИКА ХОЛЛА

 Бесконтактный датчик ВИКО-Х-102-М8 (далее датчик) предназначен для работы в составе устройств индикации оборотов валов с высокой скоростью вращения, объектов сложной формы из ферромагнитных материалов (зубчатых колёс), в качестве датчика скорости для двигателей с возбуждением на постоянных магнитах. Датчик может использоваться в качестве конечного выключателя в системах автоматических приводов.
 

РАБОТА ДАТЧИКА

 Принцип работы датчика основан на эффекте Холла — изменение характеристик чувствительного элемента при воздействии внешнего магнитного поля.
 При увеличении внешнего магнитного поля до некоторого значения, происходит срабатывание триггера и изменение коммутационного состояния выключателя. Дальнейшее увеличение магнитного поля не влияет на состояние выключателя. При уменьшении напряжённости магнитного поля происходит обратный процесс и выключатель возвращается в исходное состояние.
 При входе в чувствительную зону объекта из ферромагнитного материала, уменьшается напряжённость внешнего магнитного поля до некоторого значения, происходит срабатывание триггера и изменение состояния выхода датчика. Дальнейшее уменьшение  напряжённости магнитного поля не влияет на состояние выхода. При удалении объекта из чувствительной зоны, напряжённость магнитного поля возрастает и происходит обратный процесс – выключатель возвращается в исходное состояние.

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКА ХОЛЛА

Параметр

Ед. изм.

Значение

Тип исполнения по принципу действия

 

Эффект Холла

 

Напряжение питания

В

DC5…24

Напряженность магнитного поля

мТ

22

Номинальный ток нагрузки

мА

200

Падение напряжения на выходе (в открытом состоянии), не более

В

1,5

Ток потребления, не более

мА

8

Расстояние воздействия, Sn

мм

0…10

Максимальная частота переключения

кГц

320

Регулировка чувствительности

 

нет

Степень защиты датчика

 

IP67

Схема подключения

 

трёхпроводная

Способ подключения

 

кабель 3×0,2 мм2  — 2м

Температура окружающей среды

0C

-25. ..+70

Материал корпуса

 

Латунь (ХРОМ)

Масса, не более

кг

0,1

 

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДАТЧИКА

 

ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ ДАТЧИКА

 

Серия ВИКО-Х

М

А

Б

В

Г

Д

Е

ВИКО-Х-102-М8

8х1

35

28

2,5

7

12

 

ТУ 4218-004-31928807-2014

Форум и обсуждения  —  здесь

 

Наименование

Заказной код

(артикул)

Файл для скачивания

(паспорт)

Дата файла

ВИКО-Х-102-М8

4640016932979

13. 04.2015

 

Как проверить датчики Холла в мотор-колесе?

Датчики Холла – это маленькие электронные устройства, реагирующие на магнитное поле. Именно по ним синхронный двигатель узнает, в каком положении в данный момент времени пребывает ротор, и подает напряжение на определенные фазы. Вот зачем нужны датчики Холла в мотор-колесе – они отвечают за правильное чередование фаз и обеспечивают вращение мотора. Эффект Холла используется при создании датчиков положения, устанавливаемых в редукторных и прямоприводных мотор-колесах электровелосипедов и других видов транспорта.

Кроме мотор-колес, такие элементы (но только другого типа) устанавливаются в ручках газа. Они создают управляющий сигнал для контроллера. Принцип их работы заключается в создании в проводнике с током, находящемся в магнитном поле, поперечной разности потенциалов. Внешне такие датчики представляют собой компактные устройства с 3 выводами – аналоговым или цифровым и 2 выводами питания. От индуктивных датчиков они выгодно отличаются пропорциональностью выходного сигнала магнитному полю, а не скорости его изменения.

Причины и диагностика поломки датчиков положения

Причиной поломки датчиков Холла могут стать:

  • значительный перегрев электромотора – выше 150–180 °С;
  • механические повреждения;
  • скачки напряжения;
  • попадание воды внутрь корпуса электродвигателя или ручки газа.

Явным признаком поломки датчиков Холла считается подергивание МК при старте во время поворота ручки газа. Для диагностики такой неисправности достаточно вольтметра. Также для проверки работоспособности мотор-колеса, контроллера или ручки газа удобно воспользоваться диагностирующим тестером. Он позволяет продиагностировать датчики положения и обмотки, выявить имеющиеся дефекты, проверить фазовый угол и корректность переключения фаз.

Мониторинг работы ручки газа

На ручку газа от контроллера идет 3 провода:

  1. «ноль» – черный;
  2. питание 5 В – красный;
  3. управляющий сигнал, подающийся с ручки газа на контроллер (напряжение меняется в диапазоне 0–4,2 В, в зависимости от угла поворота ручки) – зеленый.

Для проверки работоспособности датчиков Холла в ручке акселератора необходимо измерить вольтметром напряжение на красном проводе. К нему нужно подключить «+» клемму прибора, а к черному проводу – минусовую. Если в исследуемой цепи нет напряжения 5 В, причина неполадок кроется не в ручке газа. Возможно, неисправен контроллер, или на него не поступает питание, или произошел обрыв проводки, идущей от контроллера к ручке акселератора.

Если же вольтметр показывает подачу напряжения на ручку акселератора, но при ее плавном повороте напряжение на зеленом проводе отсутствует, причина неполадок кроется в неисправности, как минимум, одного из датчиков Холла или подходящих к нему проводов. Неисправные элементы подлежат замене.

Проверка датчиков Холла в мотор-колесе

Перед ремонтом мотор-колеса нужно при помощи тестера или вольтметра проверить состояние датчиков Холла. Алгоритм действий таков: подключить тестер или подать напряжение +5 В и, вращая ось мотора, понаблюдать за изменением напряжения на сигнальной ноге. Проще поддаются ремонту моторы с винтами в боковой крышке. Если же крышка имеет резьбу, открутить ее сложнее – понадобятся специальные съемники.

Если при разборке мотора окажется, что обмотки потемнели (сгорели), восстановлению он не подлежит. Если же с обмотками все в порядке, обратите внимание на провода, идущие через ось к 3 миниатюрным датчикам. Обычно они посажены на силиконовый клей в нише, совпадающей по форме с геометрий корпуса датчика.

Замена датчиков Холла

Суть ремонта сводится к замене неисправных датчиков и восстановлению провода (при необходимости). Неисправные датчики нужно заменить – извлечь из паза в статоре, удалить остатки электронного устройства и следы клея, зачистить место монтажа и установить новые элементы. Контакты нужно припаять и изолировать. Для фиксации новых датчиков можно воспользоваться эпоксидной смолой или подходящим клеем. После ремонтных работ остается проверить исправность МК.

На видео наглядно демонстрируется, как работает мотор-колесо с неисправным датчиком Холла, поясняется, как выявить нерабочий датчик и правильно заменить его.

В предыдущей статье блога VoltBikes освещены принципы сборки электроквадроцикла своими руками.

Что такое эффект Холла и как работают датчики на эффекте Холла

В этом уроке мы узнаем, что такое эффект Холла и как работают датчики эффекта Холла. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменное руководство ниже.

Обзор

Эффект Холла является наиболее распространенным методом измерения магнитного поля, а датчики на эффекте Холла очень популярны и находят множество современных применений. Например, они используются в транспортных средствах в качестве датчиков скорости вращения колес, а также датчиков положения коленчатого или распределительного вала.Также они часто используются как переключатели, компасы MEMS, датчики приближения и так далее. Теперь мы рассмотрим некоторые из этих датчиков и посмотрим, как они работают, но сначала давайте объясним, что такое эффект Холла.

Что такое эффект Холла?


Вот эксперимент, который объясняет эффект Холла: если у нас есть тонкая проводящая пластина, как показано, и мы настроим ток, протекающий через нее, носители заряда будут течь по прямой линии от одной стороны пластины к другой.

Теперь, если мы поднесем некоторое магнитное поле к пластине, мы нарушим прямой поток носителей заряда из-за силы, называемой Сила Лоренца (Википедия).В таком случае электроны будут отклоняться на одну сторону пластины, а положительные отверстия — на другую сторону пластины. Это означает, что если мы поместим измеритель между двумя другими сторонами, мы получим некоторое напряжение, которое можно измерить.

Таким образом, эффект получения измеримого напряжения, как мы объясняли выше, называется эффектом Холла в честь Эдвина Холла, который открыл его в 1879 году.

Датчики на эффекте Холла

Основной элемент Холла магнитных датчиков на эффекте Холла в основном обеспечивает очень небольшое напряжение, всего несколько микровольт на гаусс, поэтому эти устройства обычно производятся со встроенными усилителями с высоким коэффициентом усиления.

Существует два типа датчиков Холла: один с аналоговым, а другой с цифровым выходом. Аналоговый датчик состоит из регулятора напряжения, элемента Холла и усилителя. Из принципиальной схемы видно, что выходной сигнал датчика является аналоговым и пропорционален выходному сигналу элемента Холла или напряженности магнитного поля. Датчики этого типа подходят и используются для измерения приближения из-за их непрерывного линейного выхода.

С другой стороны, датчики цифрового выхода обеспечивают только два состояния выхода: «ВКЛ» или «ВЫКЛ». Датчики этого типа имеют дополнительный элемент, как показано на принципиальных схемах. Это триггер Шмитта, который обеспечивает гистерезис или два разных пороговых уровня, поэтому выходной сигнал может быть высоким или низким. Для получения более подробной информации о том, как работает триггер Шмитта, вы можете проверить это в моем конкретном руководстве.

Примером датчика этого типа является переключатель на эффекте Холла. Они часто используются в качестве концевых выключателей, например, в 3D-принтерах и станках с ЧПУ, а также для обнаружения и позиционирования в системах промышленной автоматизации.

Другие современные применения датчиков Холла — измерение скорости вращения колеса / ротора или об / мин, а также определение положения коленчатого или распределительного вала в системах двигателя. Эти датчики состоят из элемента Холла и постоянного магнита, которые расположены рядом с зубчатым диском, прикрепленным к вращающемуся валу.

Зазор между датчиком и зубьями диска очень мал, поэтому каждый раз, когда зуб проходит рядом с датчиком, изменяется окружающее магнитное поле, что приводит к тому, что выходной сигнал датчика становится высоким или низким. Таким образом, выходной сигнал датчика представляет собой прямоугольный сигнал, который можно легко использовать для расчета числа оборотов вращающегося вала.

Ратиометрические прецизионные линейные аналоговые датчики Холла, 1D и 3D

Обзор датчика Холла высокого класса

Hoeben Electronics (Нидерланды) и MA Kapslingsteknik (Швеция) объединили усилия в создании датчиков. Новый, поделились, основана компания: Asensor Technology AB. Все предыдущие датчики Холла Hoeben Electronics теперь можно найти на сайте www.asensor.eu

  • Доступны 3 базовых типа: точный датчик Холла HE144, стабильный и очень точный HE244 и 3D HE444.
  • Многие отклонения, такие как версии с витой парой, керамические версии, высокотемпературные версии, массивы, PT100 или PT1000 в комплекте
  • Все аналоговые датчики на эффекте Холла точные и логометрические
  • Может также использоваться в качестве замены для Siemens / Infineon KSY14 и KSY44 или даже KSY10 и KSY13 Датчик Холла
  • Использование проверенных технологий с долгосрочной надежностью и стабильностью
  • Очень высокое разрешение, уровень ppm в сильных полях, можно использовать с современными магнитами
  • Оптимизирован для низкого тока датчика Холла, меньшего энергопотребления или потребления батареи
  • Измерьте сильных магнитных полей с высокой точностью, даже протестировано намного выше 10 Тесла
  • Многие цифры (6+) благодаря высокому разрешению в сочетании со способностью обнаруживать небольшие изменения в очень сильных магнитных полях
  • Широкий температурный диапазон. Уже протестировано при температуре 4 Кельвина
  • Надежный, может использоваться вне технических требований, будет работать
  • Очень низкий уровень шума, идеально подходит для магнитных измерений или управления
  • Очень низкий PHE, отсутствие ошибок в показаниях по осям X и Y, идеально подходит для ратиометрических трехмерных измерений магнитного поля
  • Перемещает измерения Холла из диапазона% в диапазон ppm
  • Возможны специальные пакеты, просто спросите, мы специализируемся на индивидуальных пакетах для всех видов электронных компонентов
  • FR: Capteurs à effet Hall DE: Hallsensoren, Sensoren Hall, NL: Hall sensoren

Общая информация

  • Производим в Европе
  • Небольшие корпуса с низкой индуктивностью и низким уровнем электромагнитной совместимости и датчиками магнитной петли, также на более низких частотах
  • Датчики имеют токовый вход и дифференциальный (симметричный) выход по напряжению
  • Датчики измеряют положительное и отрицательное магнитные поля
  • Датчики оптимизированы для малых токов датчиков
  • Возможно объединение датчиков температуры и / или источника тока и / или усиления
  • Можно использовать датчики вне нескольких спецификаций, не повредив их, особенно очень низкие температуры вообще не проблема, датчики уже протестированы в жидком азоте
  • Для динамических измерений с низким уровнем шума мы рекомендуем токи датчика 1 мА или ниже для HE144, 2 мА или ниже для HE244, 2 мА или ниже для каждого канала HE444
  • Для большей мощности можно использовать более высокие токи, 5 мА для HE144 и 10 мА для HE244 и HE444
  • Могут быть созданы индивидуальные пакеты для клиента
  • Имеются образцы

Магнитные датчики и магнитные переключатели Alpine

Магнитные датчики используются для изменения электрических сигналов после обнаружения магнитного состояния.
Существуют различные типы магнитных датчиков, типичными из которых являются датчики Холла и MR-датчики.
Как подразумевается, датчики Холла используют эффект Холла, а датчики MR используют эффекты магнитосопротивления (MR).
Эффект Холла — это возникновение напряжения Холла при приложении магнитного поля к элементу Холла, тогда как эффекты магнитосопротивления — это изменения электрического сопротивления элемента MR при приложении магнитного поля к элементу.
Магнитные датчики Alps Alpine — это MR-датчики.

Датчики Холла и MR-датчики используют характеристики элементов Холла и MR-элементов соответственно для преобразования изменений магнетизма в электрический сигнал.

Разница между датчиками Холла и датчиками MR

Датчик Холла определяет силу перпендикулярного к нему магнитного поля, тогда как датчик MR определяет угол параллельного магнитного поля.
По этой причине MR-датчики обычно имеют более широкую обнаруживаемую область, которая поглощает ошибки компоновки.

Датчики Alps Alpine MR также обладают отличным соотношением сигнал / шум, поскольку выходной сигнал как минимум в 10 раз выше, чем у датчика Холла.

Конструкция магнитного переключателя Alps Alpine

Магнитный переключатель — это переключатель, объединенный с магнитом, который использует вышеуказанные характеристики MR-датчика.

Характеристики магнитных переключателей Alps Alpine

Помимо упомянутой выше обнаруживаемой области и отношения сигнал / шум, магнитные переключатели Alps Alpine обладают меньшим изменением чувствительности, чем датчики Холла, что обеспечивает стабильность даже при колебаниях температуры.

Линейка магнитных переключателей Alps Alpine

Магнитные переключатели Alps Alpine выпускаются в нескольких вариантах в зависимости от способа монтажа (размера), напряжения привода и типа выхода.

Каталожный номер Внешний вид Размер Рабочее напряжение Рабочее магнитное поле Выход
HGDESM021A 1. 1 × 0,9 × 0,55 Тип. 1,8 В
(от 1,6 мин. До 3,6 В макс.)
Hon. (+)
Тип. 2 мТ
(от 1,3 до 2,7 мТ)
Hoff. (+)
Тип. 1,2 мТ
(от 0,5 до 1,9 мТ)
Однополюсный, одинарный выход
HGDEPM021A Двухполюсный, одинарный выход
HGDEDM021A Двухполюсный, двойной выход
HGDEST021B 2.9 × 2,8 × 1,1 Однополюсный, одинарный выход
HGDEPT021B Двухполюсный, одинарный выход
HGDFST021B Тип. 5 В
(от 4,5 мин. До 5,5 В макс.)
Однополюсный, одинарный выход
HGDFPT021B Двухполюсный, одинарный выход
HGDVST021A 3 до 30 В Hon.(+)
Тип. 2 мТ
Hoff. (+)
Тип. 1,4 мТ
Однополюсный, одинарный выход
  • Однополюсный, одинарный выход

  • Двухполюсный, одинарный выход

  • Двухполюсный, двойной выход

Здесь мы объяснили использование MR-датчика в качестве переключателя. В следующий раз мы познакомимся с другими прикладными применениями.

Аналоговые датчики на эффекте Холла — аналоговые магнитные датчики приближения

Ратиометрические датчики с линейным выходом для обнаружения северного и южного полюсов

Аналоговые датчики на эффекте Холла

AH и AH5 обеспечивают выходной сигнал, равный ½ напряжения питания с логометрической опцией -5 В, когда магнитное поле отсутствует.Когда обнаруживается поле Южного полюса, выходное напряжение увеличивается в сторону напряжения питания. Поле Северного полюса снижает выходное напряжение до 0 В. Датчики AH имеют коэффициент усиления 2,5 мВ / Гаусс для измерения полей + / 1000 Гаусс. Датчики AH5 имеют коэффициент усиления 5,0 мВ / Гаусс для обнаружения полей +/- 500 Гаусс.

Эти датчики также доступны в варианте с регулируемым –RG для использования в системах с питанием от 12 В и 24 В. Стабилизатор подает 5 В на чувствительный элемент, а датчики выдают 2,5 В без поля независимо от напряжения источника питания (8-30 В).

Аналоговые датчики на эффекте Холла с прикладным программированием

Sensor Solutions предлагает несколько линий программируемых аналоговых датчиков Холла для обеспечения максимального размаха выходного сигнала для полей, измеряемых в конкретном приложении. Все следующие датчики предлагаются полностью запрограммированными для применения с температурным коэффициентом для типа обнаруживаемого магнита, который учитывается при программировании.

    Программируемые датчики Холла
  • PAH предлагают программируемое напряжение смещения (0.05-4.95V) для приложений, в которых должно обнаруживаться поле только от одного полюса. Коэффициент усиления можно запрограммировать от 0,05 до 14 мВ / Гаусс для использования в приложениях с большими или малыми полями для измерения. Выход этих датчиков может также иметь инвертированный наклон, чтобы поле Северного полюса увеличивало выходное напряжение.
  • Программируемые датчики Холла
  • PAM могут быть запрограммированы по двум точкам на определенный магнит с несколькими зазорами. Их также можно запрограммировать на обнаружение диапазона поля в пределах +/- 1500 Гаусс, что является самым большим диапазоном среди всех наших программируемых датчиков Холла.
  • Программируемые датчики Холла
  • PAL1 — самые быстро реагирующие аналоговые датчики Холла в нашем каталоге. Эти датчики обновляются с частотой 120 кГц. PAL1 может быть запрограммирован с усилением в пределах 1,3–2,9 мВ / Гаусс. Другие варианты PALx доступны для усиления 2,9–14,0 м / Гаусс. Свяжитесь с нашими инженерами по применению, чтобы обсудить варианты аналогового датчика Холла с более высоким коэффициентом усиления / высокочастотного датчика.

Полевое программирование и тестирование

В дополнение к нашим пакетным программируемым датчикам Холла, Sensor Solutions также обеспечивает программирование и тестирование в больших объемах на уровне IC датчиков Allegro, Melexis и Micronas.В настоящее время доступны специальные сенсорные ИС, запрограммированные на заказ, включая следующие:

  • Аллегро A1363
  • Melexis MLX
  • Melexis MLX
  • микрон HAL805

Свяжитесь с нашими инженерами по применению, чтобы обсудить варианты любых из перечисленных выше измерительных ИС или других программируемых аналоговых датчиков Холла, предлагаемых полностью запрограммированными. Датчики также могут быть изготовлены по индивидуальному заказу и при необходимости установлены на датчики PCBA.

Магниты для использования с аналоговыми датчиками Холла

Диапазон обнаружения срабатывания аналогового датчика Холла и постоянного магнита зависит от размера, формы и класса магнита, а также от ориентации датчика относительно магнита и направления движения. Чтобы определить подходящий датчик и магнит для конкретного приложения, свяжитесь с нашими инженерами по приложениям, чтобы обсудить конкретные требования.

В нашем каталоге принадлежностей доступно большое количество вариантов магнитов-мишеней.Мы предлагаем необработанные магниты с маркировкой Южного полюса, а также магниты, встроенные в болты с резьбой для установки в резьбовые отверстия, и магниты, установленные в зажимные кольца вала для легкой установки на гладких валах.

Датчики Холла в движении

Датчики на эффекте Холла

существуют уже давно. Хотя ранние биполярные версии хорошо распознавали магнетизм, у них было несколько недостатков. Во-первых, они не могли контролировать свой ответ, потому что им не хватало схемы исправления ошибок.Другим недостатком было то, что на них воздействовали температура и напряжение, которые часто меняли показания выходного напряжения. Они также были дорогими в изготовлении, и не было экономии за счет масштаба, чтобы снизить стоимость.

Это было около двадцати лет назад. Новые методы производства и методы исправления ошибок превратили датчики Холла в элегантные и точные переключатели, которые могут многое предложить разработчикам движения. И стоимость снизилась до такой степени, что технология экономична практически для любого приложения, требующего измерения скорости, направления, положения и тока.

Изменение направления

Типичный датчик на эффекте Холла состоит из чувствительной ячейки (пластины Холла) и операционного усилителя. В присутствии магнитного поля ячейка Холла производит небольшое напряжение, которое усиливается операционным усилителем. В идеале при снятии поля выходное напряжение стремится к нулю. Однако как элемент Холла, так и операционный усилитель могут создавать значительные напряжения смещения, которые изменяют фактический отклик.

Ранние процедуры изготовления и сборки часто не помогали устранить эти ошибки смещения и во многих случаях играли роль в их создании. Процессы изготовления пластин — такие как нагрев и охлаждение, осаждение тонких пленок, распиловка, монтаж штампа, инкапсуляция и обрезка свинца — способствовали пьезорезистивным эффектам и изменениям сопротивления, что, в свою очередь, приводило к ошибкам, исправление которых в дальнейшем было дорогостоящим.

Подрезка была наиболее распространенным методом коррекции смещения. К сожалению, методы подстройки и обширные испытания, необходимые для проверки исправления, а также низкий выход чипа составили около 50% стоимости датчиков Холла.

Но это было до CMOS. Основное преимущество КМОП-технологии состоит в том, что она уменьшает размер сенсоров. В зависимости от конструкции размер матрицы может составлять всего 1 мм 2 .

CMOS также упрощает создание коммутаторов. Это было важным развитием, потому что большинство схем исправления ошибок основано на технологии переключения. Комбинация меньшего размера кристалла и переключателя CMOS также означала, что датчики Холла были более стабильными в более широком диапазоне температур.

Сегодня, благодаря CMOS, датчики Холла включают в себя стабилизацию прерывателя и квадратурное переключение для уменьшения ошибок смещения.Стабилизация прерывателя используется для уменьшения ошибок смещения входного сигнала на операционном усилителе и является преимуществом как для цифровых, так и для линейных (аналоговых) датчиков Холла. Квадратурная схема предполагает активное переключение направления тока через элементы Холла. Комбинированный эффект обоих методов — улучшение дрейфа точки переключения, а также ошибок усиления и смещения на порядок.

Как и в случае с другими электронными устройствами, новые технологии цифрового проектирования также помогают датчикам Холла. Схемотехника сокращает количество внешних компонентов, необходимых для реализации определенных функций.Недавно инженеры воспользовались этой возможностью для разработки программируемых датчиков Холла. Теперь можно иметь датчики с пользовательской чувствительностью и смещением.

Совсем недавно инженеры разработали логические системы 3-В, которые делают датчики Холла совместимыми с новейшими процессорами класса Pentium.

Дальность срабатывания

Переключатели Холла

обычно имеют интегральную схему Холла, магнит и средства перемещения магнита или магнитного поля. Операция проста.Переключатель: ВКЛ., при наличии поля и ВЫКЛ., , когда поле удалено. Конструкторы могут точно установить точку срабатывания и точку срабатывания, а также дифференциал.

Рабочая точка — это когда плотность магнитного потока включает датчик на , позволяя току течь от выхода к земле. И наоборот, точка срабатывания — это то место, где плотность магнитного потока выключает датчик на . Абсолютная разница между ними называется гистерезисом.Его цель — исключить ложное срабатывание, которое может быть вызвано незначительными отклонениями входного сигнала, электрическим шумом и механической вибрацией.

В зависимости от того, как дизайнеры используют эти характеристики, они могут решать широкий спектр задач обнаружения движения.

Продолжить на странице 2

Например, в конструкции с подвижным элементом типа магнит изменяет поле с высокой на низкую величину в пределах небольшого диапазона движения. Бесконтактный переключатель работает аналогичным образом, но требует большего движения, чтобы магнитное поле было расположено близко к чувствительной поверхности.Напряженность поля максимальна, когда магнит находится напротив передней стороны переключателя, и экспоненциально уменьшается по мере удаления магнита.

Выключатель прерывания состоит из микросхемы Холла с фиксированным положением, обращенной к фиксированному магниту. Между ними перемещается лопасть из черного металла, шунтируя или уменьшая магнитное поле, чтобы выключить переключатель на .

Поворотный переключатель прерывания имеет аналогичную настройку. А вот зубчатое кольцо служит для прерывания магнитного поля.В промежутке в кольце поток усиливается, что включает переключатель на . Вы можете определять скорость или положение вращающихся объектов с помощью этого дизайна.

Поворотные слайдеры версии измеряют скорость вращения, синхронизируя ее с положением. Микросхема Холла активируется вращающимся магнитом с чередованием северного и южного полюсов. Когда южный полюс проходит мимо микросхемы, она включает на . При прохождении северного полюса микросхема выключает на .

Приступаем к работе

Датчики Холла

могут удовлетворить широкий спектр потребностей.Во время движения их можно использовать для определения уровня, положения, ускорения и вибрации.

Один из способов — подвесить магнит на маятнике так, чтобы он мог свободно перемещаться в плоскости X-Y. В ровном, стабильном состоянии северный полюс магнита обращен к переключателю, переводя его в состояние OFF . Любое движение перемещает магнит таким образом, что южный полюс проходит над лицевой стороной датчика, поворачивая его ON .

При использовании в сочетании с электромагнитом переключатели Холла представляют собой эффективные изолированные устройства измерения тока, которые могут защитить компоненты от повреждений в результате перегрева. Микросхема помещается между ферритовым тороидным сердечником с прорезями и запускает индикатор, реле или сигнал неисправности логического уровня. Изменяя количество обмоток и программные коды, вы можете обнаруживать от 100 мА до 500 А. Программируемые линейные датчики хорошо подходят для этого приложения.

Один полный оборот катушки вокруг сердечника с током 1 А создаст плотность потока около 0,6 мТл на переключателе Холла. Основываясь на этой характеристике, вы можете превратить переключатель Холла в простой индикатор или ограничитель тока, отрегулировав количество витков катушки вокруг сердечника и добавив простую схему.

Возможность измерения изменения магнитного потока полезна для определения скорости и положения вращающихся объектов, таких как зубья шестерни из черных металлов. Там вы поместите датчик рядом с шестерней и расположите его так, чтобы он был обращен к магниту. Когда зубцы проходят перед датчиком, в воздушном зазоре изменяется плотность потока, и датчик ВКЛЮЧАЕТСЯ и ВЫКЛЮЧАЕТ . Обработка сигнала преобразует сигнал от элемента Холла в цифровое значение для вывода.

Хотя датчики Холла могут быстро переключать состояния, существуют ограничения на то, насколько быстро они могут реагировать на изменения скорости.При очень жестких требованиях к синхронизации, например, в приложениях для определения положения кривошипа, может наблюдаться потеря точности.

Датчики Холла

также широко используются в бесщеточных двигателях постоянного тока. Они устраняют трение, электрические шумы и потери мощности, характерные для других типов механической коммутации. Поскольку новые версии в основном цифровые, они легко взаимодействуют с цифровыми схемами.

Краткая история Залов

Первое поколение интегральных схем Холла в 1970-х годах имело погрешности смещения, прежде всего в пластине Холла.Конструкции второго поколения предполагали, что пьезорезистивные погрешности симметричны в близко соседних участках кремния, и что ошибка в одной пластине может быть компенсирована равной и противоположной ошибкой из соседней пластины.

Большинство выключателей Холла, произведенных с 1985 года по настоящее время, соединяют от 4 до 16 пластин параллельно. Тем не менее, активная подстройка на датчике по-прежнему требуется для удаления остаточных пьезорезистивных ошибок и смещения операционного усилителя. Однако резистивная подстройка не устраняет большие ошибки смещения, вызванные плохо определенными температурными коэффициентами, возникающими из-за несоответствия между резисторами на кристалле и напряжения, вызывающего смещение.

Методы автоматического обнуления, используемые в других электрических компонентах, были слишком дороги для разработок Холла. Поэтому дизайнеры обратились к другим техникам.

Квадратурное переключение, либо электронное, либо переключение силовых и сигнальных контактов через передаточные вентили CMOS, доказало, что оно может устранить смещение напряжения на пластине Холла. При стабилизации чоппера входные и выходные контакты переключаются синхронно, так что смещение операционного усилителя по существу становится сигналом переменного тока, который зависит от усиленного входного напряжения. В модифицированном виде смещение легко удаляется с помощью фильтра нижних частот.

Квадратурное переключение, несмотря на свои преимущества, требует большого количества компонентов схемы, что в предшествующем уровне техники было экономически невыгодным. Потребовалась разработка CMOS с небольшими функциями, чтобы сделать логические вентили, переключатели и другие активные компоненты на небольшой площади кристалла по низкой цене.

Чад Пепин (Chad Pepin) — старший инженер по сенсорным приложениям в Melexis Inc., Конкорд, штат Нью-Хэмпшир. Характеристики датчика Холла

2Dex ™ Plug-and-Play

  • Выбираемая длина кабеля тесламетра
  • Встроенный термистор для температурной компенсации
  • Данные калибровки датчика хранятся на разъеме
  • Малая активная область
  • Подключается непосредственно к тесламетру для высокоточных измерений

Несколько типов корпусов

Из-за направленности магнитных полей расположение и ориентация датчика имеют решающее значение для точных измерений. Датчики 2Dex предлагаются в различных типах корпусов, чтобы упростить процесс монтажа датчика в нужном месте. место расположения

План выпуска для сенсоров plug-and-play

AI
Планируемая дата выпуска для продажи
FA Выпущено
Будущее
3D Будущее
SH Будущее

Упростите экспериментальную установку с помощью датчиков 2Dex ™ plug-and-play.

Используйте датчик Холла 2Dex без создания собственной измерительной схемы или оборудования.Датчики Lake Shore plug-and-play 2Dex подключаются напрямую к тесламетрам F71 / F41. Это дает вам простоту измерения и производительность тесламетра / зонда. сочетание с гибкостью установки датчика Холла.

Эти датчики включают несколько функций, которые значительно повышают их точность и простоту использования:

  • Датчик откалиброван для максимальной точности, а данные калибровки хранятся на разъеме датчика.
  • Автоматическая температурная компенсация благодаря встроенному датчику температуры
  • С легкостью установите датчик, отсоединив кабель тесламетра с помощью удобного встроенного быстроразъемного соединения
  • Оптимизация размещения тесламетра с помощью кабеля тесламетра различной длины

Встроенный разъем

Быстро отсоедините датчик от кабеля тесламетра большего размера, чтобы упростить прокладку кабелей и установить датчик.

Простые удлинители

В ситуациях, когда требуется немного более длинный провод датчика перед переходом на более толстый кабель тесламетра, удлинительные кабели можно разместить в линию без необходимости разрезать или паять провода.

Одноосные датчики можно увеличить до 75 см с помощью всего одного удлинительного кабеля. Два удлинительных кабеля удлиняют проводку датчика до 75 см для 3-осевых датчиков, один удлинитель поддерживает ось x и термистор, а второй удлинитель покрывает ось y. и ось z.

Выберите стандартный медный провод, подходящий для остальной схемы, или провод из фосфористой бронзы, чтобы минимизировать утечку тепла в криогенных системах.

Текущее обслуживание

Для поддержания оптимальной производительности этих датчиков, услуги по повторной калибровке доступны для всех датчиков 2Dex plug-and-play. Выберите номера деталей, заканчивающиеся на CERT, для повторной калибровки датчика и обновления EEPROM датчика для достижения заданной точности. Номера деталей, оканчивающиеся на DATA, также включают данные калибровки.

Для клиентов из США, которым требуется быстрое выполнение ремонта, наша услуга ускоренной повторной калибровки позволяет избежать очереди и минимизировать время простоя.

Где разместить датчики холла (двигатель BLDC)?

У меня есть мотор-редуктор BLDC (бегунок; 3-фазные провода) для моего электрического велосипеда. В настоящее время он имеет 1 комплект датчиков холла (3 штуки), и я хотел бы установить второй комплект (еще 3) в качестве запасного (на случай, если один из исходных 3 перестанет работать).

Текущее расположение датчиков Холла:
ПРИМЕЧАНИЕ: на фото средний датчик Холла не установлен, так как фотография была сделана при его замене на новый датчик Холла.

На следующем рисунке я попытался указать, какие провода служат для каких целей: (Провода, обозначенные красным, — это провода фазы двигателя) Провода датчиков Холла, обозначенные на рисунке зеленым цветом, идут от внешней стороны двигателя (вверху справа на рисунке) к печатной плате (зеленый кружок на картинке), а по дорожкам на печатной плате провода идут к 3 датчикам Холла. Кодировка цвета:

  • Красный, Черный = 5 В постоянного тока
  • Коричневый = Темп. датчик
  • желтый, оранжевый, синий = сигнальные провода датчика

Фотография немного под другим углом:

Также есть 1 провод для датчика температуры среди проводов внутри зеленого круга, но он в настоящее время не подключен.

Есть мотор-редукторы, которые идут с завода с двумя наборами датчиков холла, и я хотел бы обновить свой до двух наборов.

Текущий комплект был установлен с завода.

Мне было интересно, где мне разместить новый набор датчиков холла, чтобы синхронизация двигателя (различных катушек) оставалась неизменной (другими словами, чтобы я не нарушал синхронизацию двигателя), оба набора датчиков холла датчики должны быть активированы одновременно, так что если бы я подключил их параллельно (датчик Холла A (набор 1) к датчику Холла A (набор 2), они дали бы только 1 сигнал (если это объяснение имеет смысл).

Это мой единственный вариант: разместить новые датчики Холла поверх существующих датчиков Холла (не уверен, достаточно ли у меня для этого места) или разместить новые датчики Холла с другой стороны двигателя (текущий набор датчиков Холла размещены поверх обмоток на правой стороне велосипеда (когда двигатель вставлен), возможно, я мог бы разместить новый набор датчиков холла поверх обмоток на левой стороне велосипеда. (если вы посмотрите на на фото я бы хотел разместить их в том же месте, но на той стороне обмоток, которая сейчас лежит на столе (на зеленой ткани)).Любые другие (более удачные) предложения по размещению второго комплекта датчиков холла, безусловно, приветствуются.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *