Κύκλωμα ανιχνευτή μαγνητικής πολικότητας χρησιμοποιώντας αισθητήρα εφέ αίθουσας

Όλοι γνωρίζουμε ότι κάθε μαγνήτης έχει δύο πολικότητες, δηλαδή Βόρειο Πόλο και Νότιο Πόλο, είτε πρόκειται για μαγνήτη νεοδυμίου, μαγνήτης δακτυλίου ή μαγνήτης δίσκου. Γνωρίζουμε επίσης ότι οι αντίθετοι πόλοι ενός μαγνήτη προσελκύουν και οι ίδιοι πόλοι απωθούν. Αλλά είναι δύσκολο να πούμε ότι ποιος είναι νότιος πόλος και ποιος είναι βόρειος πόλος, έτσι ώστε να ανιχνεύσουμε τους πόλους του μαγνήτη, εδώ θα χτίσουμε ένα απλό κύκλωμα.

Σε αυτό το έργο, πρόκειται να δημιουργήσουμε έναν ανιχνευτή μαγνητικής πολικότητας χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα Hall και τα LED. Εδώ χρησιμοποιούνται δύο αισθητήρες Hall Effect για την ανίχνευση του Βόρειου Πόλου και του Νότιου Πόλου και αυτοί οι αισθητήρες συνδέονται στην αντίθετη κατεύθυνση. Ένας αισθητήρας ανιχνεύει τον Βόρειο Πόλο και ένας άλλος αισθητήρας εντοπίζει τον Νότιο Πόλο. Δύο LED χρησιμοποιούνται για να δείξουν τον Βόρειο Πόλο και τον Νότιο Πόλο ενός μαγνήτη.

Απαιτούμενα στοιχεία

• A3144 Αισθητήρας Hall-effect (2)
• LED (2)
• 7805 Ρυθμιστής τάσης
• Πυκνωτής (0,1μf & 10μf)
• Αντίσταση 10k (2)
• Καλώδια αλτών
• Ψωμί

Πριν προχωρήσουμε μπροστά, θα μάθουμε για τον αισθητήρα Hall Effect και Hall Effect.

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 ".

Αισθητήρας Hall Effect

Ο αισθητήρας Hall Effect είναι μια συσκευή μικροηλεκτρομηχανικής μικρής κλίμακας (MEMS) για την ανίχνευση και μέτρηση μαγνητικών πεδίων. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν αλλαγές σε μαγνητικό πεδίο όπως ροή, ισχύ και κατεύθυνση. Όταν η πυκνότητα μαγνητικής ροής γύρω από τον αισθητήρα αλλάζει λόγω του μαγνήτη, ο αισθητήρας τον ανιχνεύει και παράγει τάση εξόδου και λόγω αυτής της τάσης εξόδου που συνδέεται με τον αισθητήρα μαγνήτη αλλάζει την κατάστασή του από χαμηλή σε υψηλή. Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιούμε τους αισθητήρες Hall Effect για να ανιχνεύσουμε τον Βόρειο Πόλο και τον Νότιο Πόλο ενός μαγνήτη.

Είχαμε προηγουμένως Interfaced Hall αισθητήρα με Arduino και Raspberry pi και κάναμε μερικά έργα χρησιμοποιώντας αισθητήρα Hall όπως Ψηφιακό ταχύμετρο, Magnetic Door Alarm κ.λπ.

Διάγραμμα κυκλώματος

Το διάγραμμα κυκλώματος για τον ανιχνευτή μαγνητικής πολικότητας δίνεται παρακάτω. Εδώ χρησιμοποιούνται δύο αισθητήρες εφέ Hall για την ανίχνευση του Βόρειου Πόλου και του Νότιου Πόλου του μαγνήτη. Δύο LED χρησιμοποιούνται για να δείξουν τον Βόρειο και Νότιο Πόλο. Οι θετικοί ακροδέκτες μαγνητικών αισθητήρων συνδέονται στον ακροδέκτη OUT του ρυθμιστή τάσης 7805 και οι αρνητικοί ακροδέκτες μαγνητικών αισθητήρων συνδέονται στο ρυθμιστή GND των 7805. Τα LED συνδέονται στον ακροδέκτη OUT του μαγνητικού αισθητήρα. Δύο αντιστάσεις έλξης συνδέονται μεταξύ των ακίδων OUT και των θετικών ακίδων των μαγνητικών αισθητήρων.

Το υλικό για το κύκλωμα ανίχνευσης πολικότητας μαγνήτη έμοιαζε με αυτό:

Δοκιμή του ανιχνευτή μαγνητικής πολικότητας

Αφού συνδέσετε το κύκλωμα, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, ενεργοποιήστε τη ρύθμιση χρησιμοποιώντας μια μπαταρία 9V. Αρχικά, τα LED θα βρίσκονται σε υψηλή κατάσταση. Τώρα φέρτε έναν μαγνήτη πιο κοντά στους αισθητήρες μαγνήτη, αν φέρετε το νότιο πόλο κοντά στο κόκκινο LED, θα σβήσει όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα

Και αν φέρετε τον Βόρειο πόλο κοντά στο Green LED, αυτό σημαίνει ότι σβήνει:

Έτσι μπορείτε να φτιάξετε τον δικό σας ανιχνευτή μαγνητικής πολικότητας.

Ακολουθεί ένα πλήρες βίντεο εργασίας.