Pengantar
Aplikasi otomasi industri seringkali membutuhkan pendeteksian objek. Ada banyak jenis sensor yang dirancang untuk mendeteksi keberadaan objek yang terbuat dari hampir semua bahan.
Sensor efek hall dirancang khusus untuk mendeteksi objek magnetik. Mereka sering ditemukan dalam aplikasi pengukuran kecepatan/posisi.
Apa itu Sensor jarak efek Hall?
Sensor efek hall milik keluarga sensor jarak. Mereka mendeteksi keberadaan menggunakan besarnya medan magnet yang diciptakan oleh suatu objek. Prinsip dari Efek hall digunakan untuk mendeteksi keberadaan dan intensitas medan magnet.
Sensor efek hall dapat mendeteksi objek magnet apa pun yang memiliki polaritas yang benar dan kekuatan yang cukup. Ini termasuk elektromagnet dan magnet permanen seperti neodymium magnet.
Sensor hall digunakan dalam aplikasi penginderaan posisi, kedekatan, dan kecepatan. Misalnya, mobil modern menggunakan sensor efek hall untuk menghitung kecepatan kendaraan, posisi poros engkol mesin, dan kecepatan.
Salah satu sistem paling populer yang menggunakan sensor efek hall adalah Rem Anti-lock (ABS) sistem pada kendaraan. Dalam aplikasi otomatisasi, sensor hall menemukan penggunaannya di kontrol motor dan bahkan Penginderaan arus DC.
Bagaimana cara kerja sensor jarak efek Hall?
Sensor efek hall terutama terdiri dari sepotong tipis semikonduktor persegi panjang. Semikonduktor sering dibuat dari gallium arsenide (GaAs), indium arsenide (InAs), atau indium antimonide (InSb).
Arus kontinu diperbolehkan melewati konduktor ini setiap saat. Ketika sebuah magnet ditempatkan dekat dengan semikonduktor tipis ini, ia mengganggu aliran arus dengan membelokkan pembawa muatan dalam semikonduktor.
Fenomena ini menyebabkan perbedaan tegangan untuk membangun, tegak lurus terhadap aliran arus dan melintasi semikonduktor. Hal ini ditunjukkan pada gambar di atas sebagai muatan positif dan negatif.
Tegangan ini disebut Tegangan aula, dinamai menurut nama fisikawan Dewan Edwin Herbert siapa yang menemukannya. Untuk menghasilkan perbedaan tegangan yang terukur, magnet harus:
- Garis fluks magnet harus tegak lurus
- Kutub menuju sensor harus memiliki polaritas yang benar. Ini sering kutub Selatan dari magnet.
Sensor efek Hall yang khas memiliki diagram blok berikut yang mewakili fungsionalitas sirkuitnya.
Regulator tegangan memberikan tegangan yang halus dan stabil untuk sensor, amplifier, dan komponen lainnya.
Ketika benda magnetik ditempatkan di dekat sensor, tegangan Hall meningkat. Amplifier memperkuat perbedaan ini untuk memberi makan pemicu schmitt untuk memberikan output yang bersih dan bebas jitter.
Ketika sinyal yang diperkuat melebihi ambang batas tertentu, pemicu schmitt diaktifkan. Sinyal dari pemicu schmitt mengaktifkan transistor.
Transistor berfungsi sebagai perangkat pengalih keluaran, yang menghidupkan atau mematikan keluaran. Komponen tahap keluaran tergantung pada jenis keluaran sensor.
Ini bisa berupa transistor (NPN/PNP), relai, atau bahkan sinyal analog mentah yang mewakili kekuatan medan magnet.
Apa saja jenis sensor efek Hall?
Sensor efek hall dapat dikategorikan dalam berbagai cara.
- Sensor efek Hall bi-polar dan Uni-polar
- Sensor bi-polar juga dikenal sebagai tipe 'latching'. Output mereka diaktifkan ketika medan magnet positif (kutub selatan) hadir. Untuk mematikan/melepaskan output, medan negatif (kutub utara) harus diterapkan.
- Sensor uni-polar mengaktifkan output saat kutub selatan magnet ada, dan mematikan outputnya saat magnet dilepas.
- Output Digital dan Analog
- Sensor tipe keluaran digital mengeluarkan keluaran logika TINGGI atau RENDAH yang berbeda sementara sensor analog mengeluarkan kisaran nilai seperti 0-5V atau 4-20mA.
Berapa jangkauan sensor efek Hall?
Sensor hall memiliki jangkauan operasi yang khas sekitar 0-40mm. Namun, ini juga secara langsung tergantung pada kerapatan fluks magnet objek.
Magnet yang lebih kuat memiliki pengaruh yang lebih besar dan dapat memicu sensor pada jarak yang relatif lebih tinggi. Magnet yang lebih lemah harus ditempatkan sangat dekat dengan sensor untuk memicunya.
Apa perbedaan antara sensor Hall dan sensor Induktif?
Perbedaan utama antara kedua sensor ini adalah cara mereka mendeteksi objek. Sensor jarak induktif menghasilkan medan magnetnya sendiri dan memantau perubahan medan untuk mendeteksi objek.
Ini berarti bahwa sensor memantau perubahan medan magnetnya sendiri oleh objek eksternal.
Sensor efek hall memonitor medan magnet eksternal. Mereka membutuhkan objek yang dideteksi untuk menciptakan medan magnetnya sendiri. Oleh karena itu sensor efek hall hanya dapat mendeteksi magnet permanen dan elektromagnet.
Sensor jarak induktif dapat mendeteksi berbagai jenis logam seperti besi, tembaga, dan aluminium.
Sensor jarak efek hall rentan terhadap interferensi magnetik. Sensor jarak induktif relatif toleran terhadap gangguan ini. Namun, kinerja kedua sensor dapat dipengaruhi oleh suhu ekstrem dan penumpukan chip.
Ketika mempertimbangkan kerumitan pemasangan, sensor induktif relatif lebih mudah dipasang karena dapat menggunakan bagian dari mesin sebagai objek penginderaan (yaitu penginderaan batas).
Sensor hall memerlukan lampiran magnetik khusus untuk dipasang ke mesin selain dari sensor itu sendiri (yaitu penginderaan kecepatan roda).
Cara Menggunakan Sensor Efek Hall Dengan Arduino
Mirip dengan sensor jarak industri, ada versi mini yang tersedia di pasar. US5881/US1881 adalah beberapa sensor efek hall populer yang kompatibel dengan 5V.
Ini berarti bahwa kita dapat dengan mudah mengintegrasikannya dengan Arduino untuk merasakan objek magnetik.
Gambar di bawah menunjukkan kabel khas US1881 ke arduino. Resistor 10k bertindak sebagai resistor penarik untuk memberikan input yang stabil ke Arduino ketika tidak ada objek yang terdeteksi.
Pin keluaran US1881 dapat dihubungkan ke pin digital Arduino apa pun. Jika sensor digunakan untuk mengukur kecepatan roda, menggunakan pin yang mendukung interupsi eksternal dapat bermanfaat.
Dalam contoh ini, output sensor hall terhubung ke pin 2 Arduino Uno.
| const int pin led = 10; const int hallPin = 2; membatalkan penyiapan() { pinMode(ledPin,OUTPUT); pinMode(pin aula,MASUKAN); } membatalkan lingkaran() { if(digitalRead(hallPin) == RENDAH){ digitalWrite(ledPin, TINGGI); } lain { digitalWrite(ledPin, RENDAH); } } |
Arduino ini secara konstan memonitor keadaan keluaran sensor Hall. Ketika magnet ditempatkan di dekat sensor, ia mengeluarkan sinyal logika LOW.
Arduino memonitor ini dan jika sinyalnya RENDAH, maka LED akan menyala. Ketika tidak ada magnet, output sensor hall adalah logika HIGH. Mengamati hal ini, Arduino mematikan LED.
Kesimpulan
Dalam artikel ini, kami membahas apa itu sensor jarak efek Hall, cara kerjanya, dan aplikasinya. Sensor efek hall sangat berguna dalam aplikasi kecepatan tinggi seperti penginderaan kecepatan.
Tergantung pada aplikasinya, ada juga alternatif yang lebih baik seperti sensor jarak induktif, optik, atau kapasitif.
