- Τι είναι το Hall Effect;
- Απαιτούμενα στοιχεία
- Διάγραμμα κυκλώματος
- Προγραμματισμός Atmega16 για Hall Sensor
- Εφαρμογές Hall Sensor
Οι αισθητήρες Hall λειτουργούν βάσει της αρχής του Hall Effect που πρότεινε ο Edwin Hall το 1869. Η προτεινόμενη δήλωση λέει, «Το φαινόμενο Hall είναι η παραγωγή μιας διαφοράς τάσης (η τάση Hall) σε έναν ηλεκτρικό αγωγό, εγκάρσιο σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό και σε ένα εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο κάθετο στο ρεύμα. "
Λοιπόν, ποια θα μπορούσε να είναι η απλούστερη μορφή της δήλωσης για να την κατανοήσουμε καλύτερα; Σε αυτό το σεμινάριο θα εξηγηθεί βήμα προς βήμα με πρακτικό παράδειγμα. Εδώ ο αισθητήρας Hall θα διασυνδεθεί με τον μικροελεγκτή Atmega16 και θα χρησιμοποιηθεί ένα LED για να δείξει το αποτέλεσμα όταν ο μαγνήτης θα έρθει κοντά στον Hall Sensor
Τι είναι το Hall Effect;
Το Hall Effect σχετίζεται με την κίνηση φορτίου σε μαγνητικό πεδίο. Για να κατανοήσετε με πρακτικό τρόπο, συνδέστε μια μπαταρία σε έναν αγωγό όπως φαίνεται στην εικόνα (α) παρακάτω. Το ρεύμα (i) θα αρχίσει να ρέει μέσω του αγωγού από θετικό σε αρνητικό της μπαταρίας.
Η ροή ηλεκτρονίων (e -) θα είναι σε αντίθετη κατεύθυνση ρεύματος, δηλαδή από αρνητικό τερματικό της μπαταρίας μέσω αγωγού προς θετικό τερματικό της μπαταρίας. Αυτή τη στιγμή όταν μετράμε την τάση μεταξύ του αγωγού όπως φαίνεται παρακάτω Εικόνα (b) παρακάτω, τότε η τάση θα είναι μηδέν, δηλαδή η διαφορά δυναμικού θα είναι μηδέν.
Τώρα φέρτε μαγνήτη και δημιουργήστε μαγνητικό πεδίο μεταξύ του αγωγού όπως η Εικόνα (c) παρακάτω.
Σε αυτήν την κατάσταση όταν μετράται η τάση στον αγωγό τότε θα υπάρχει κάποια τάση που θα αναπτυχθεί. Αυτή η αναπτυγμένη τάση είναι γνωστή ως "Hall Voltage " και αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως " Hall Effect ".
Χρησιμοποιήσαμε αισθητήρα Hall με πολλούς μικροελεγκτές για να δημιουργήσουμε ενδιαφέρουσες εφαρμογές όπως ταχύμετρο, συναγερμό πόρτας, εικονική πραγματικότητα κ.λπ., όλοι οι σύνδεσμοι βρίσκονται παρακάτω:
- Κύκλωμα συναγερμού μαγνητικής πόρτας χρησιμοποιώντας Hall Sensor
- Ταχύμετρο DIY χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Arduino και επεξεργασίας Android
- Εικονική πραγματικότητα χρησιμοποιώντας το Arduino και την επεξεργασία
- Ψηφιακό ταχύμετρο και κύκλωμα οδομέτρου με χρήση μικροελεγκτή PIC
Απαιτούμενα στοιχεία
- A3144 Αισθητήρας Hall IC
- Atmega16 Μικροελεγκτής IC
- 16Mhz Crystal Oscillator
- Δύο πυκνωτές 100nF
- Δύο πυκνωτές 22pF
- Πλήκτρο
- Καλώδια αλτών
- Ψωμί
- USBASP v2.0
- Led (Οποιοδήποτε χρώμα)
Διάγραμμα κυκλώματος
Προγραμματισμός Atmega16 για Hall Sensor
Εδώ το Atmega16 προγραμματίζεται χρησιμοποιώντας USBASP και Atmel Studio7.0. Εάν δεν γνωρίζετε ότι πώς μπορεί να προγραμματιστεί το Atmega16 χρησιμοποιώντας USBASP, επισκεφθείτε τον σύνδεσμο. Το πλήρες πρόγραμμα δίνεται στο τέλος του έργου, απλώς ανεβάστε το πρόγραμμα στο Atmega16 χρησιμοποιώντας τον προγραμματιστή JTAG και το Atmel Studio 7.0 όπως εξηγείται στο προηγούμενο σεμινάριο.
Ο προγραμματισμός του Atmega16 θα είναι εύκολος και θα χρησιμοποιηθούν μόνο δύο ακίδες PORT. Ένας ακροδέκτης PORT θα χρησιμοποιηθεί για τη λήψη των μετρήσεων από τον αισθητήρα Hall. Θα χρησιμοποιηθεί άλλος ακροδέκτης PORT, συνδέστε ένα LED. Πρώτον, συμπεριλάβετε όλες τις απαραίτητες βιβλιοθήκες στο πρόγραμμα.
Ορίστε τον ακροδέκτη εισόδου για ανάγνωση αισθητήρα Hall.
# καθορισμός αίθουσας στο PA0
Εδώ ο αισθητήρας αίθουσας είναι συνδεδεμένος στο PORTA0 του Atmega16 και αρχίζει για την ανάγνωση της κατάστασης.
DDRA = 0xFE; PINA = 0x01;
Εάν ο μαγνήτης βρίσκεται κοντά στον αισθητήρα, ενεργοποιήστε το LED ή απενεργοποιήστε το LED. Η ανίχνευση βασίζεται στην αλλαγή κατάστασης του pin PORT.
εάν (bit_is_clear (PINA, hallIn)) { PORTA = 0b00000010; } αλλιώς { PORTA = 0b00000000; }
Εφαρμογές Hall Sensor
Οι αισθητήρες αιθουσών χρησιμοποιούνται ευρέως όπου υπάρχει ανάγκη για μέτρηση της ισχύος του μαγνητικού πεδίου ή για ανίχνευση του πόλου του μαγνήτη. Εκτός από αυτό, υπάρχουν πολλές εφαρμογές που μπορούν να βρεθούν γενικά. Μερικές από τις Εφαρμογές παρατίθενται παρακάτω:
- Ως αισθητήρας εγγύτητας στα κινητά τηλέφωνα
- Μηχανισμός αλλαγής ταχυτήτων σε αυτοκίνητα οχήματα
- Αισθητήρας εφέ περιστροφικής αίθουσας
- Επιθεώρηση υλικών όπως σωλήνες και σωλήνες
- Ανίχνευση ταχύτητας περιστροφής
Για να μάθετε περισσότερα για τους αισθητήρες Hall, ανατρέξτε στα προηγούμενα μαθήματά μας με βάση Hall Sensors