Przeglądasz stronę dla klientów z: Poland. Sugerowana wersja serwisu dla Ciebie to USA / US
Panel klienta
W Twoim koszyku
Zarejestruj się

Czujnik Halla – jak sprawdzić jego działanie?

2020-11-13

Hall

W większości popularnych zastosowań czujniki Halla wykorzystuje się jako bezkontaktowe włączniki. Przeważnie w tej funkcji stosowane są układy w obudowach 3-nóżkowych, zawierających kompletne obwody kondycjonowania sygnału z wyjściem dwustanowym. Jest to więc nie tyle czujnik, ile przełącznik Halla. Taki układ łatwo możemy sprawdzić, jeśli znamy jego typ. Gdy mamy do czynienia z niezidentyfikowanym elementem, musimy dysponować przynajmniej minimalną wiedzą na temat tego, jak działa czujnik Halla, aby móc sprawdzić jego działanie. W artykule podajemy pakiet niezbędnych informacji.

Czujnik Halla - podstawowe informacje

Większość przełączników Halla w obudowach 3-końcówkowych typu TO-92 lub TO-92UA ma wyprowadzenia rozmieszczone zgodnie z następującym schematem: 1 – Vdd, 2 – masa, 3 – wyjście. Ich numeracja jest taka sama, jak w wypadku tranzystora. Gorzej jest z czujnikami SMD, ponieważ tu możemy spotkać się z obudową SOT-23, SOT-223, SO-8 albo inną, specjalną.

O ile w obudowy SOT-23 i SOT-223 są dobrze znane z tranzystorów i numeracja nóżek odpowiada podanemu wyżej schematowi rozmieszczenia wyprowadzeń, o tyle w innych typach obudów może być zupełnie inaczej i bez dokumentacji czujnika Halla lub przynajmniej znajomości producenta trudno jest stwierdzić, które nóżki odpowiadają za zasilanie lub dołączenie interfejsu czujnika.

O popularności czujników Halla, nazywanych niekiedy hallotronami, zdecydowało zintegrowanie w pojedynczej obudowie sensora, układu kondycjonowania, przerzutnika Schmitta i wzmacniaczy wyjściowych, co umożliwiło użycie tych układów w przemyśle w funkcji detektorów pola magnetycznego. Jednak w takiej sytuacji, gdy mamy do czynienia z wyjściem dwustanowym typu włączone/wyłączone, powinno się mówić nie tyle o czujniku Halla, ile o przełączniku Halla, chociaż często (nie tylko w obiegowym języku, ale również w katalogach producentów) te pojęcia są mylone i mieszane.

Zobacz czujniki Halla w ofercie TME

Przełączniki Halla mogą pracować w następujących trybach:

  • Bipolarny czujnik Halla

Do zmiany stanu wyjścia przełącznika wymagane jest pole magnetyczne o odpowiednim natężeniu i biegunowości północnej lub południowej. Jeśli czujnik zostanie umieszczony w takim polu, wyjście czujnika zmienia stan i pozostaje w nim, aż do umieszczenia w polu o przeciwnej biegunowości. Mówi się, że układy tego typu mają wyjście typu „zatrzask” (latch).

  • Unipolarny dodatni czujnik Halla

Wyjście tego przełącznika jest aktywowane na skutek oddziaływania odpowiednio silnego, dodatniego pola magnetycznego (biegun „S”). Wyjście jest dezaktywowane, jeśli to pole zanika (osiąga wartość poniżej progu załączenia).

  • Unipolarny ujemny czujnik Halla

Wyjście tego przełącznika jest aktywowane na skutek oddziaływania odpowiednio silnego, ujemnego pola magnetycznego (biegun „N”). Wyjście jest dezaktywowane, jeśli to pole zanika (osiąga wartość poniżej progu załączenia).

Jak sprawdzić działanie czujnika Halla?

Do sprawdzenia czujnika wystarczy znajomość zjawiska Halla oraz zasilacz lub bateria i mocny magnes. Po pierwsze, doprowadzamy napięcie o polaryzacji dodatniej do nóżki 1. Po drugie, doprowadzamy ujemny biegun zasilania do nóżki 2. Wartość napięcia zasilającego możemy szacować na bazie aplikacji przełącznika. Te w miniaturowych obudowach, przeznaczone do urządzeń przenośnych, mają napięcie zasilające rzędu 3V. Napięcie większych, przeznaczonych do zastosowań przemysłowych, mieści się w zakresie od 5 do 12V. Niestety, nie jest to regułą i jeśli nie mamy dokładnych danych z karty katalogowej, trzeba liczyć się z tym, że eksperymentowanie z napięciem zasilającym może doprowadzić do uszkodzenia układu przełącznika lub nie zapewni mu dostatecznej czułości.

Po doprowadzeniu napięcia zasilającego pomiędzy wolną nóżkę czujnika Halla a masę włączamy woltomierz. Teraz, do czoła czujnika, pod kątem prostym zbliżamy jeden z biegunów silnego magnesu. Zależnie od typu przełącznika, napięcie na jego wyjściu powinno zmienić się skokowo albo po zbliżeniu bieguna „S”, albo „N”. W przypadku przełącznika bipolarnego taki efekt osiągniemy po zbliżeniu/oddaleniu, obróceniu (zmianie biegunowości) i ponownym zbliżeniu/oddaleniu jednego z biegunów magnesu. Jeśli napięcie to zmienia się zgodnie z oczekiwaniami, przypuszczalnie przełącznik działa poprawnie i jest gotowy do użycia.

Wykorzystanie i montaż czujnika Halla

Po sprawdzeniu funkcjonowania hallotronu możemy przystąpić do aplikacji docelowej. Warto przy tym stosować się do kilku podstawowych zasad.

Sygnał wyjściowy z czujnika Halla zmienia się zgodnie z wartością sinusa kąta pomiędzy powierzchnią sensora a wypadkowym wektorem natężenia pola magnetycznego. Maksimum sygnału osiągane jest, gdy linie sił pola magnetycznego są prostopadłe do powierzchni czujnika, a minimum, gdy są do niej równoległe. Producent kalibruje czujniki w warunkach idealnych, więc w rzeczywistych aplikacjach trzeba uwzględnić ewentualne błędy wynikające z kąta ustawienia układu przełącznika Halla względem linii sił pola magnetycznego.

Ważne jest też dobranie odpowiedniego przełącznika Halla do magnesu lub magnesu do przełącznika. W pewnych zastosowaniach, na przykład przy ustalaniu położenia wirującego przedmiotu, może zdarzyć się, że sygnał na wyjściu jest dostępny już wtedy, gdy magnes dopiero zbliża się do obudowy układu, a nie wtedy, gdy jest dokładnie pod nią.

Mimo iż współczesne czujniki Halla pracują w bardzo szerokim zakresie temperatury, może ona mieć silny wpływ na jego parametry. Wybierając przełącznik Halla do aplikacji, warto więc zwrócić uwagę na zakres temperatury otoczenia, w której może być użytkowany.

Warto też zwrócić uwagę na ograniczenie natężenia prądu obciążenia. Nie każdy przełącznik Halla nadaje się do tego, aby za jego pomocą załączać przekaźnik lub lampkę sygnalizacyjną. Niektóre mają wyjście o niewielkim prądzie obciążenia, dostosowane do zasilania wejścia układu CMOS lub TTL. Trzeba pamiętać, że prąd obciążenia bezpośrednio wpływa na temperaturę struktury przełącznika, a tym samym na parametr jego czułości.

Obudowę i jej rodzaj należy dobrać do zastosowania. Materiał obudowy TO-92 czujnika Halla zwykle jest delikatny i łatwo go uszkodzić. Podobnie łatwo jest oderwać delikatne wyprowadzenia. Dlatego montując układ przełącznika w aplikacji, zwłaszcza na długim kablu, trzeba zadbać o odpowiednie zabezpieczenie jego wyprowadzeń, na przykład wlutowując go w płytkę lub odpowiednio mocując kabel do osłony.

PRZECZYTAJ TAKŻE

Twoja przeglądarka nie jest już wspierana, pobierz nową wersję.

Chrome Chrome Pobierz
Firefox Firefox Pobierz
Opera Opera Pobierz
Internet explorer Internet Explorer Pobierz