Giriş
Endüstriyel otomasyon uygulamaları genellikle nesnelerin algılanmasına ihtiyaç duyar. Hemen hemen her malzemeden yapılmış nesnelerin varlığını algılamak için tasarlanmış birçok sensör türü vardır.
Hall etkisi sensörleri, manyetik nesneleri algılamak için özel olarak tasarlanmıştır. Genellikle hız/konum ölçüm uygulamalarında bulunurlar.
Hall etkisi yakınlık Sensörü nedir?
Hall efekt sensörleri ailesine ait Yakınlık sensörleri. Bir nesne tarafından oluşturulan manyetik alanın büyüklüğünü kullanarak varlığı tespit ederler. Prensibi salon etkisi manyetik alanın varlığını ve yoğunluğunu tespit etmek için kullanılır.
Hall etkisi sensörleri, doğru polariteye ve yeterli güce sahip herhangi bir manyetik nesneyi algılayabilir. Buna elektromıknatıslar ve kalıcı mıknatıslar dahildir. neodim mıknatıslar.
Hall sensörleri konum, yakınlık ve hız algılama uygulamalarında kullanılır. Örneğin, günümüz otomobilleri, araç hızını, motor krank mili konumunu ve hızını hesaplamak için hall etkisi sensörlerini kullanır.
Hall efekt sensörlerini kullanan en popüler sistemlerden biri, Kilitlenmeyi Önleyici Fren (ABS) Araçlardaki sistemler. Otomasyon uygulamalarında salon sensörleri kullanımlarını motor kontrolü ve hatta DC akım algılama.
Hall etkisi yakınlık sensörü nasıl çalışır?
Hall etkisi sensörleri temel olarak ince bir dikdörtgen yarı iletken parçasından oluşur. Yarı iletken genellikle galyum arsenitten (GaAs), indiyum arsenitten (InAs) veya indiyum antimonidden (InSb) yapılır.
Bu iletkenden her zaman sürekli bir akımın geçmesine izin verilir. Bu ince yarı iletkenin yakınına bir mıknatıs yerleştirildiğinde, yarı iletkendeki yük taşıyıcıları saptırarak akım akışını bozar.
Bu fenomen, akımın akışına dik ve yarı iletken boyunca bir voltaj farkının oluşmasına neden olur. Bu, yukarıdaki resimde pozitif ve negatif yükler olarak gösterilmiştir.
Bu voltaj denir Salon voltajı, fizikçinin adını taşıyan Edwin Herbert Salonu kim keşfetti. Ölçülebilir bir voltaj farkı oluşturmak için mıknatıs:
- Manyetik akı çizgileri dik olmalıdır
- Sensöre doğru olan kutup doğru polariteye sahip olmalıdır. Bu, çoğu zaman Güney Kutbu mıknatısın.
Tipik bir Hall etkisi sensörü, devresinin işlevselliğini temsil eden aşağıdaki blok şemaya sahiptir.
Voltaj regülatörü, sensör, amplifikatör ve diğer bileşenler için düzgün, sabit bir voltaj sağlar.
Sensörün yanına manyetik bir nesne yerleştirildiğinde Hall voltajı artar. Amplifikatör, temiz, titreşimsiz bir çıkış sağlamak için schmitt tetikleyiciyi beslemek için bu farkı yükseltir.
Güçlendirilmiş sinyal belirli bir eşiği aştığında, schmitt tetikleyici etkinleştirilir. Schmitt tetikleyicisinden gelen sinyal, transistörü etkinleştirir.
Transistör, çıkışı açan veya kapatan çıkış anahtarlama cihazı olarak çalışır. Çıkış aşaması bileşeni, sensörün çıkış tipine bağlıdır.
Manyetik alanın gücünü temsil eden bir transistör (NPN/PNP), bir röle veya hatta ham, analog sinyal olabilir.
Hall etkisi sensörlerinin türleri nelerdir?
Hall etkisi sensörleri çeşitli şekillerde kategorize edilebilir.
- Bi-polar ve Uni-polar Hall efekt sensörleri
- Bi-polar sensörler ayrıca 'mandallı' tipler olarak da bilinir. Çıkışları, pozitif bir manyetik alan (güney kutbu) mevcut olduğunda etkinleştirilir. Çıkışı kapatmak/bırakmak için negatif alan (kuzey kutbu) uygulanmalıdır.
- Tek kutuplu sensörler, manyetik bir güney kutbu mevcut olduğunda çıkışı açar ve mıknatıs çıkarıldığında çıkışını kapatır.
- Dijital ve Analog Çıkışlar
- Dijital çıkış tipi sensörler, farklı bir mantık YÜKSEK veya DÜŞÜK çıkış verirken, analog sensörler 0-5V veya 4-20mA gibi bir değer aralığı verir.
Hall etkisi sensörünün menzili nedir?
Hall sensörleri yaklaşık olarak tipik bir çalışma aralığına sahiptir. 0-40mm. Ancak bu aynı zamanda doğrudan cismin manyetik akı yoğunluğuna da bağlıdır.
Daha güçlü mıknatıslar daha fazla etkiye sahiptir ve sensörü nispeten daha yüksek bir mesafede tetikleyebilir. Daha zayıf mıknatıslar, tetiklemek için sensöre çok yakın yerleştirilmelidir.
Hall sensörü ile Endüktif sensör arasındaki fark nedir?
Bu iki sensör arasındaki temel fark, nesneleri algılama biçimleridir. Endüktif yaklaşım sensörleri, kendi manyetik alanlarını oluşturur ve nesneleri algılamak için alanın değişimini izler.
Bu, sensörün aşağıdakileri izlediği anlamına gelir. kendi manyetik alanında değişiklik dış nesneler tarafından.
Hall etkisi sensörleri, harici manyetik alanları izler. Tespit edilen nesnenin kendi manyetik alanını yaratmasını gerektirirler. Bu nedenle hall etkisi sensörleri yalnızca kalıcı mıknatısları ve elektromıknatısları algılayabilir.
Endüktif yaklaşım sensörleri, demir, bakır ve alüminyum gibi birçok metal türünü algılayabilir.
Hall etkisi yakınlık sensörleri manyetik parazite karşı hassastır. Endüktif yakınlık sensörleri bu parazitlere nispeten toleranslıdır. Ancak, her iki sensörün performansı aşırı sıcaklıklardan ve talaş oluşumundan etkilenebilir.
Kurulum karmaşıklığı göz önüne alındığında, endüktif sensörlerin kurulumu nispeten daha kolaydır çünkü makinenin bir kısmını algılama nesnesi olarak kullanabilirler (yani limit algılama).
Hall sensörleri, makineye, sensörün kendisinden başka (yani tekerlek hızı algılama) eklenecek özel bir manyetik bağlantı gerektirir.
Arduino ile Hall Etkisi Sensörü Nasıl Kullanılır
Endüstriyel yakınlık sensörlerine benzer şekilde piyasada minyatür versiyonları mevcuttur. US5881/US1881, 5V uyumlu popüler salon efekt sensörlerinden bazılarıdır.
Bu, manyetik nesneleri algılamak için onları bir Arduino ile kolayca entegre edebileceğimiz anlamına gelir.
Aşağıdaki resim, bir US1881'in bir arduinoya tipik kablolamasını göstermektedir. 10k direnç olarak davranır çekme direnci algılanan hiçbir nesne olmadığında Arduino'ya kararlı bir giriş sağlamak için.
US1881'in çıkış pini Arduino'nun herhangi bir dijital pinine bağlanabilir. Sensör bir tekerleğin hızını ölçmek için kullanılıyorsa, harici kesintileri destekleyen bir pim kullanmak faydalı olabilir.
Bu örnekte hall sensör çıkışı Arduino Uno'nun pin 2'sine bağlanmıştır.
| const int ledPin = 10; const int hallPin = 2; geçersiz kurulum() { pinMode(ledPin,ÇIKIŞ); pinMode(hallPin,GİRİŞ); } geçersiz döngü() { if(digitalRead(hallPin) == DÜŞÜK){ digitalWrite(ledPin, YÜKSEK); } başka { digitalWrite(ledPin, DÜŞÜK); } } |
Bu Arduino, Hall sensörünün çıktısının durumunu sürekli olarak izler. Sensörün yanına bir mıknatıs yerleştirildiğinde, bir mantık DÜŞÜK sinyali verir.
Arduino bunu izler ve sinyal DÜŞÜK ise LED'i açar. Mıknatıs olmadığında, hall sensörünün çıkışı mantık YÜKSEK'tir. Bunu gözlemleyen Arduino, LED'i kapatır.
Sonuç
Bu yazıda Hall etkisi yakınlık sensörlerinin ne olduğunu, nasıl çalıştıklarını ve uygulamalarını tartıştık. Hall etkisi sensörleri, hız algılama gibi yüksek hızlı uygulamalarda son derece kullanışlıdır.
Uygulamaya bağlı olarak endüktif, optik veya kapasitif yakınlık sensörleri gibi daha iyi alternatifler de olabilir.
