【雕爷学编程】Arduino动手做(12)---霍尔模块之单极性霍尔开关器件AH3144E与线性霍尔传感器AH49E

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37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试多做实验,不管成功与否,都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题,希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
实验十二:3144E霍尔开关传感器模块 磁性磁铁磁场计数电机测速 可调灵敏度

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五、霍尔元件的测量方法
1、单极开关型霍尔元件的好坏检测——
将单极开关霍尔元件通电5V,输出端串联电阻,当磁铁远离开关霍尔元件时,开关霍尔元件的输出电压为高电平(+5V),当磁铁靠近开关霍乐元件时,开关霍尔元件的输出电压为低电平(+0.2V左右),这说明该开关开型霍尔元件是好的。如果不认靠近或离开霍尔开关,该霍尔开关的输出电平保持不变,则说明该霍尔开关已损坏。

2、双极锁存霍尔开关元件的好坏检测——
当磁铁N极或S极靠近霍尔开关,输出是高电平或低电平,然后拿开霍尔元件,电平保持不变,再用刚才相反的磁极得到与刚刚相反的电平,这时说明霍尔元件是好的,如果当霍尔元件靠近得到的电平,在磁铁离开后不锁存,说明霍尔是坏的,当磁铁用相反的极性靠近霍尔,得不到与另一个极性靠近霍尔所得出相反的电平,那么这个霍尔开关也是坏的。

3、霍尔电流传感器测量方法——
(1)原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏
(2)原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙;
(3)需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大。如条件所限,手头仅有一个额定值很高的传感器,而欲测量的电流值又低于额定值很多,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。例如当用额定值100安的传感器去测量10安的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况,NP=1;在内孔中绕一圈,NP=2;……;绕九圈,NP=10,则NP×10安=100安与传感器的额定值相等,从而可提高精度)。
(4)当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25℃仍然可以有较高的精度。
(5)霍尔传感器测量转向方法,在一般的转动部件中,可以用霍尔传感器测量转速,比如发动机的转速。发动机的飞轮上有一圈齿,每个齿经过霍尔传感器时,会造成磁感应强度变化,这个磁感应强度变化能转换成电压的变化,计数器通过计数能够测量转速。那么问题来了,计数器能够告诉你转速,但不能告诉你旋转的方向,怎么测量飞轮的正反转呢?如有两个霍尔传感器,一个用于测量转速,另一个可用于测量转向。测量转速的霍尔传感器用上升沿触发,当转速传感器触发中断时,查看转向传感器的电位,如果转向传感器处于低电位,那么就判断为顺时针方向(根据实际情况确定);如果转速传感器触发中断时,转向传感器处于高电位,则为逆时针方向。

三种常用的霍尔元件
一、单极性霍尔开关器件AH3144E(印字3144)
1、AH3144E霍尔开关集成电路应用霍尔效应原理,采用半导体集成技术制造的磁敏电路,它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器,温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个单稳态数字电压讯号。它是一种单磁极工作的磁敏电路,适合于矩形或者柱形磁体下工作。

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2、功能方块图

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3、磁电转换特性图
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4、主要参数
(1)极限参数

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(2)磁特性 TA=25°C
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(3)电特性 VDD=5V TA=25°C

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5、原理图

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5、特点
(1)开关速度快,无瞬间抖动
(2)工作频率宽(DC~100KHz)
(3)工作电压范围宽(3.5V-24V)
(4)寿命长、体积小、安装方便
(5)灵敏度高、温度性能好、精确度高、可靠性高
(6)能直接和晶体管及TTL、MOS等逻辑电路接口

6、应用——无触点开关、电流传感器、汽车点火器、刹车电路、位置、转速检测与控制、安全报警装置、纺织控制系统。

7、常用电路

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二、线性霍尔传感器AH49E(印字49E)
1、49E是一种小型多功能的线性霍尔,由电压调整器、霍尔电压发生器、线性放大器和射极跟随器组成,其输入是磁感应强度,输出是和输入量成正比的电压。49E 集成的电路具有低噪声输出,这使得它不必使用外部滤波。同时还包括精密电阻,提供了更多的温度稳定性和准确性。

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2、内部功能方框图

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3、工作原理
当S 磁极出现在线性霍尔传感器标记面时,输出为模拟信号,输出电平在一定的范围类与外加磁场成线性关系,称为线性磁场范围。外加磁场超出线性磁场范围,将不再成线性关系,直至输出饱和,有最低输出饱和电压和最高输出饱和电压,一般为0-5V。即你给元件注入一个5V电压,初始输出为2.5V,当你S极慢慢靠近的时候电压会从2.5V慢慢上升至饱和状态(5V)将停止;而当你N极慢慢靠近的时候电压会从2.5V慢慢下降直到0V,这种工作方式的霍尔传感器我们称为线性霍尔元件。

4、主要参数
(1)极限参数

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(2)电特性(TA=25°C 1mT=10Gs)

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5、特点
l 线性好、功耗低
l 灵敏度高 输出电阻小
l 温度稳定性好、寿命长

6、典型应用
l 磁场测量 非接触测距
l 速度检测 黑色金属检测
l 缺口检测 电动车调速
l 远传仪表

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