「雕爷学编程」Arduino动手做(12)——霍尔磁力模块

37款传感器和模块的提法,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与模块,依照实践出真知(动手试试)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一做做实验,不管能否成功,都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题,希望能够抛砖引玉。

【Arduino】108种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)

实验之十二:数字霍尔磁力传感器模块


霍尔效应

所谓霍尔效应,是电磁效应的一种,指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔(E.H.Hall,1855—1938)发现的。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。霍尔效应使用左手定则判断。



霍尔元件工作原理

利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为:

UH=RHIB/d (1)

RH=1/nq(金属) (2)

式中RH—霍尔系数;n—单位体积内载流子或自由电子的个数;q—电子电量;I—通过的电流;B—垂直于I的磁感应强度;d—导体的厚度。

对于半导体和铁磁金属,霍尔系数表达式和式(2)不同,此处从略。由于通电导线周围存在磁场,其大小和导线中的电流成正比,故可以利用霍尔元件测量出磁场,就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感。

若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中,则在该元件中将产生电流I,元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比,如果再测出该电磁场的磁场强度,则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。

利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上,当装在运动物体上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数,则可以确定其运动速度。


霍尔效应的应用

霍尔器件通过检测磁场变化,转变为电信号输出,可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等,并可将这些变量进行二次变换;可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口,可实现自动检测。如今的霍尔器件都可承受一定的振动,可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作,全部密封不受水油污染,完全能够适应汽车的恶劣工作环境。


一些应用电路


模块电原理图


主要芯片:LM393、3144霍尔传感器磁感应探头

工作电压:直流5伏


模块接口说明

1、GND 接电源负极(标注为-)

2、VCC 接电源正极 3.3-5V

3、DO TTL 开关信号输出(标注为S)

4、一般不使用AO脚


模块特点:

1、具有信号输出指示

2、带安装孔,方便固定安装

3、输出有效信号为低电平               

4、灵敏度可调(精调)

5、磁场感应检测灵敏度比较高

6、电路板输出开关量,可以直接接单片机的IO口

7、可用于电机测速、位置检测等场合


线性霍尔磁力模块和数字13接口自带LED 搭建简单电路,制作磁场提示灯

利用数字13 接口自带的LED,将线性霍尔磁力传感器接入数字3接口,当线性霍尔传感器感测到有磁场触发信号时,模块指示灯和UNO板载LED 均亮(并延时0.5秒),反之则灭。


/*

【雕爷学编程】Arduino动手做(12)

【Arduino】66种传感器模块系列实验之十二:数字霍尔磁力传感器模块

实验源代码

*/

void setup()

{

    pinMode(3,INPUT);

    pinMode(13,OUTPUT);

}

void loop() {

  if (digitalRead(3)) {

    digitalWrite(13,LOW);

  }

  else {

    digitalWrite(13,HIGH);

    delay(500);

  }

}





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