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Hallsensor - wie kann man seinen Betrieb überprüfen?

2020-11-13

Hall

In den meisten gängigen Anwendungen von Hallsensoren werden sie als berührungslose Schalter verwendet. Meist werden für diese Funktion Schaltungen in 3-Pol-Gehäusen verwendet, die vollständige Signalaufbereitungsschaltungen mit einem Binärausgang enthalten. Es ist also weniger ein Sensor als ein Hallschalter. Ein solches System kann leicht überprüft werden, wenn wir seinen Typ kennen. Wenn es sich um eine nicht identifizierte Komponente handelt, müssen wir mindestens minimale Kenntnisse über die Funktionsweise einesHallsensors haben, um dessen Funktion überprüfen zu können. In diesem Artikel stellen wir ein Paket mit den erforderlichen Informationen zur Verfügung.

Hallsensor - Basisinformationen

Die meisten Hall-Schalter in 3-poligen Gehäusen TO-92 oder TO-92UA haben Ausführungen, die gemäß dem folgenden Diagramm angeordnet sind: 1 - Vdd, 2 - Masse, 3 - Ausgang. Ihre Nummerierung ist dieselbe wie für den Transistor. Bei SMD-Sensoren ist es schlimmer, weil wir hier den SOT-23, SOT-223, SO-8 oder ein anderes Spezialgehäuse treffen können.

Während die Gehäuse SOT-23 und SOT-223 für ihre Transistoren bekannt sind und die Nummerierung der Stifte dem obigen Diagramm der Stiftanordnung entspricht, kann sie bei anderen Gehäusetypen völlig anders sein und ohne Dokumentation des Hallsensors oder zumindest Kenntnis des Herstellers ist es schwierig zu bestimmen, welche Beine für die Stromversorgung oder den Anschluss der Sensorschnittstelle verantwortlich sind.

Die Popularität von Hallsensoren, manchmal auch Hallotron, genannt, war auf die Integration von Sensor, Konditionierungssystem, Schmitt-Trigger und Ausgangsverstärkern in einem einzigen Gehäuse zurückzuführen, wodurch es möglich wurde, diese Systeme in der Industrie als Magnetfelddetektoren einzusetzen. In einer solchen Situation sollten wir jedoch, wenn es sich um einen Zwei-Zustands-Ausgang vom Ein/Aus-Typ handelt, nicht so sehr über den Hall-Sensor sprechen, sondern über den Hall-Schalter, obwohl diese Konzepte oft verwechselt und vermischt werden (nicht nur im Fachjargon, sondern auch in Herstellerkatalogen).

Siehe Hallsensoren im Angebot von TME

Hallschalter können in folgenden Modi betrieben werden:

  • Bipolarer Hallsensor

Ein Magnetfeld geeigneter Intensität und entweder Nord- oder Südpolarität ist erforderlich, um den Ausgangszustand des Schalters zu ändern. Wenn ein Sensor in einem solchen Feld platziert ist, ändert der Sensorausgang seinen Zustand und bleibt dort, bis er in einem Feld mit entgegengesetzter Polarität platziert wird. Diese Arten von Schaltungen sollen einen Latch-Ausgang haben.

  • Unipolarer positiver Hallsensor

Der Ausgang dieses Schalters wird durch ein entsprechend starkes, positives Magnetfeld (Pol "S") aktiviert. Der Ausgang wird deaktiviert, wenn dieses Feld fehlt (er erreicht einen Wert unterhalb der Aktivierungsschwelle).

  • Unipolarer negativer Hallsensor

Der Ausgang dieses Schalters wird durch ein entsprechend starkes, negatives Magnetfeld (Pol "N”) aktiviert. Der Ausgang wird deaktiviert, wenn dieses Feld fehlt (er erreicht einen Wert unterhalb der Aktivierungsschwelle).

Wie überprüfe ich den Betrieb des Hallsensors?

Um den Sensor zu überprüfen, müssen Sie lediglich den Hall-Effekt kennen und Netzteil oder Batterie und einen starken Magnetenhaben. Erstens legen wir eine positive Spannung an Pin 1 an. Zweitens legen wir den negativen Pol der Stromversorgung an Pin 2 an. Der Wert der Versorgungsspannung kann basierend auf der Schalteranwendung geschätzt werden. Diejenigen in Miniaturgehäusen, die für tragbare Geräte vorgesehen sind, haben eine Versorgungsspannung von 3V. Die Spannung der größeren Geräte für industrielle Anwendungen liegt zwischen 5 und 12V. Leider ist dies keine Regel, und wenn wir keine genauen Daten aus dem Datenblatt haben, müssen Sie berücksichtigen, dass das Experimentieren mit der Versorgungsspannung den Schaltkreis beschädigen kann oder ihn nicht mit ausreichender Empfindlichkeit versorgt.

Nachdem wir die Versorgungsspannung zwischen dem freien Fuß des Hallsensors und der Masse angelegt haben, schalten wir das Voltmeterein. Jetzt nähern wir uns einem der Pole eines starken Magneten im rechten Winkel zur Sensorfläche. Je nach Art des Schalters sollte sich die Spannung am Ausgang abrupt ändern, wenn der Pol "S" oder "N" näher gebracht wird. Im Fall eines bipolaren Schalters erzielen wir diesen Effekt nach dem Vergrößern/Verkleinern, Drehen (Ändern der Polarität) und erneutem Vergrößern/Verkleinern eines der Pole des Magneten. Wenn die Spannung wie erwartet schwankt, funktioniert der Schalter wahrscheinlich ordnungsgemäß und ist betriebsbereit.

Verwendung und Montage des Hallsensors

Nachdem wir die Funktion des Hallotrons überprüft haben, können wir mit der Zielanwendung fortfahren. Es lohnt sich, einige Grundregeln zu befolgen.

Das Ausgangssignal des Hallsensors variiert gemäß dem Sinuswert des Winkels zwischen der Sensoroberfläche und dem resultierenden Magnetfeldstärkevektor. Das maximale Signal wird erreicht, wenn die Magnetfeldlinien senkrecht zur Sensoroberfläche stehen, und das minimale, wenn sie parallel dazu sind. Der Hersteller kalibriert die Sensoren unter idealen Bedingungen. In realen Anwendungen müssen daher mögliche Fehler berücksichtigt werden, die sich aus dem Winkel des Systems des Hallsensors zu den Magnetfeldkraftlinien ergeben.

Es ist auch wichtig, den richtigen Hall-Schalter für den Magneten oder den Magneten für den Schalter zu wählen. In einigen Anwendungen, zum Beispiel beim Lokalisieren eines rotierenden Objekts, kann es sein, dass das Ausgangssignal verfügbar ist, wenn sich der Magnet gerade dem Gehäuse des Systems nähert und nicht, wenn er sich direkt darunter befindet.

Obwohl moderne Hallsensoren über einen sehr weiten Temperaturbereich arbeiten, kann sie einen starken Einfluss auf ihre Parameter haben. Bei der Auswahl eines Hall-Schalters für eine Anwendung sollte der Umgebungstemperaturbereich berücksichtigt werden, in dem er verwendet werden kann.

Es lohnt sich auch, auf die Begrenzung des Laststroms zu achten. Nicht jeder Hall-Schalter ist zum Aktivieren eines Relais oder einer Anzeigelampe geeignet. Einige haben einen Niedriglaststromausgang, der zur Versorgung des Eingangs eines CMOS- oder TTL-Chips angepasst ist. Es ist zu beachten, dass der Laststrom die Temperatur der Schalterstruktur und damit deren Empfindlichkeitsparameter direkt beeinflusst.

Das Gehäuse und sein Typ sollten je nach Anwendung ausgewählt werden. Das TO-92-Gehäusematerial des Hallsensors ist normalerweise zerbrechlich und kann leicht beschädigt werden. Ähnlich leicht lassen sich die empfindlichen Kabel abreißen. Wenn Sie den Schaltkreis in der Anwendung montieren, insbesondere an einem langen Kabel, müssen Sie daher sicherstellen, dass seine Anschlüsse ordnungsgemäß gesichert sind, indem Sie ihn beispielsweise an die Leiterplatte anlöten oder das Kabel ordnungsgemäß an der Abdeckung befestigen.

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