مستشعر تأثير القاعة: كل ما تحتاج إلى معرفته لمشاريع Arduino الخاصة بك

قد تبحث عن جهاز يسمح لك باكتشاف المجالات المغناطيسية القريبة ، أو استخدامه كمفتاح غير متصل ، للتطبيقات التي تحتاج إلى حماية من المياه ، إلخ. في هذه الحالة ، يمكنك استخدام مجسات تأثير هالسأعرض لك كل ما تحتاج إلى معرفته لدمجها مع مشاريعك المستقبلية مع Arduino. في الواقع ، إذا كنت ستستخدمها مع مغناطيس نيوديميوم ، فإن التطبيقات التي يمكنك الحصول عليها منها كثيرة.

اتصال هذا النوع من الأجهزة بسيط للغاية ، كما ترى. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مكونات إلكترونية  رخيص جدا ويمكنك العثور عليها بسهولة في العديد من المتاجر المتخصصة أو عبر الإنترنت. إذا كنت تريد معرفة المزيد ، يمكنك متابعة القراءة ...

تأثير هول

يأتي اسمها من المكتشف الأول ، الفيزيائي الأمريكي إدوين هربرت هول. ال تأثير القاعة إنها الظاهرة الفيزيائية التي تحدث عندما يظهر مجال كهربائي بسبب فصل الشحنات الكهربائية داخل موصل يدور من خلاله مجال مغناطيسي. هذا المجال الكهربائي (حقل هول) سيكون له مكون عمودي على حركة الشحنات والمكون العمودي للحقل المغناطيسي المطبق. بهذه الطريقة ، من بين أمور أخرى ، يمكن الكشف عن وجود المجالات المغناطيسية.

بمعنى آخر ، عندما يتدفق التيار عبر موصل أو شبه موصل وهناك مجال مغناطيسي قريب ، يتم التحقق من أن القوة المغناطيسية في ناقلات الحمولة التي تعيد تجميعها داخل المادة. أي أن حاملات الشحن سوف تنحرف وتتجمع على جانب واحد من الموصل / أشباه الموصلات. كما يمكنك أن تتخيل ، يتسبب هذا في تباين في الجهد الكهربائي في هذا الموصل / أشباه الموصلات ، مما ينتج عنه المجال الكهربائي عموديًا على المجال المغناطيسي.

ما هو مستشعر تأثير هول؟

لذلك ، بمجرد معرفة كيفية عمل تأثير Hall ، يمكنك التحدث عن المكونات أو مجسات تأثير هول أنهم قادرون على الاستفادة من هذه الظاهرة لبعض التطبيقات العملية. على سبيل المثال ، يمكنك إجراء قياسات للمجال المغناطيسي معهم.

تستخدم هذه العناصر على نطاق واسع في العديد من المشاريع الالكترونية والأجهزة المستخدمة بكثرة. على سبيل المثال ، في المركبات يمكنك العثور عليها في بعض أنظمة الأمان ، لقياس موضع عمود الكامات في المحرك ، وقياس سرعات السوائل ، واكتشاف المعادن ، وما إلى ذلك.

الشيء الجيد في هذا النوع من مستشعرات تأثير هول ، على عكس الآخرين ، هو ذلك لا تحتاج الاتصال. أي يمكنهم القيام بهذه المهام عن بُعد ، بالإضافة إلى كونها محصنة تمامًا ضد الضوضاء الإلكترونية والغبار وما إلى ذلك ، لذا فهي متينة وموثوقة تمامًا في قياساتها. ومع ذلك ، فإن مداها محدود ، حيث يجب أن يكونوا على مسافة معينة من الحقل الذي تم إنشاؤه حتى يتمكنوا من التقاطه.

نوع

يمكن العثور على مستشعرات تأثير القاعة نوعان أساسيان:

• التناظرية: إنها أجهزة أساسية للغاية ، مع دبوس أو مخرج يقدم إشارة تتناسب مع شدة المجال المغناطيسي الذي يلتقطونه. هذا هو ، هم مشابهون ل استشعار درجة الحرارة, للتوتر، وأجهزة الاستشعار الأخرى التي قمنا بتفصيلها في هذه المدونة.
• رقمي: في حالة الرقمية ، فهي أساسية أكثر من التناظرية. نظرًا لأنها لا تقدم ناتجًا متناسبًا مع المجال ، فإنها تعطي قيمة عالية للجهد إذا كان هناك مجال مغناطيسي ومنخفض إذا لم يكن هناك مجال مغناطيسي. أي أنه لا يمكن استخدامها لقياس المجالات المغناطيسية مثل الحقول التناظرية ، وذلك ببساطة لاكتشاف وجودها. علاوة على ذلك ، يمكن تقسيم هذه الأرقام إلى فئتين فرعيتين إضافيتين:
  • المزلاج: يتم تنشيط تلك من هذا النوع عندما يقترب المرء وتحافظ على قيمتها عند المخرج حتى يقترب القطب المقابل.
  • التبديل: في هؤلاء الآخرين ، لن يتم الحفاظ على الإخراج ، ويتم إلغاء تنشيطهم عند إزالة القطب. ليس من الضروري تقريب القطب المعاكس حتى يتغير الناتج ...

أنصحك باستخدام مغناطيس النيوديميوم، إنها الأفضل لأجهزة استشعار تأثير Hall للعمل بشكل جيد.

إذا كنت تبحث عن جهاز استشعار من النوع التناظري، قد يكون الخيار الجيد مستشعر Hall 49E. باستخدامه يمكنك اكتشاف وجود المجالات المغناطيسية وقياسها أيضًا. على سبيل المثال ، يمكنك قياس المجالات المغناطيسية القريبة ، وعمل مقياس سرعة الدوران باستخدام مغناطيس لقياس الدورات في الدقيقة للمحور أو السرعة ، واكتشاف متى يفتح الباب أو يُغلق بمغناطيس ، إلخ. يمكن العثور على هذا المستشعر في عدة متاجر مقابل بضعة سنتات ، أو لشيء آخر إذا كنت تريد تثبيته على PCB مع كل ما تحتاجه في وحدة جاهزة للاستخدام مع Arduino:

• لا توجد منتجات
• لا توجد منتجات

وعلاوة على ذلك، إذا كان ما تبحث عنه هو نوع رقمي، ثم يمكنك الشراء مستشعر القاعة A3144، وهو أيضًا نوع تبديل ، أي أنه لن يكون من الضروري تغيير القطب. بهذه الطريقة ستكون قادرًا على اكتشاف وجود جسم معدني ، أو ما إذا كان هناك مجال مغناطيسي أم لا ، وحتى إنشاء عداد RPM كما في الحالة السابقة. من السهل أيضًا العثور على هذا ، وهو رخيص أو أكثر من السابق ، سواء كان فضفاضًا أو في الوحدة:

• لا توجد منتجات
• شراء وحدة KY-003 بتأثير Hall A3144

في حالة التناظرية ، يجب عليك استشر ورقة البيانات من النموذج الذي اشتريته. ل على سبيل المثال ، في 49E ستجد رسمًا بيانيًا لكيفية قياس المجال المغناطيسي وسيساعدك على إنشاء الصيغة التي يتعين عليك تنفيذها في كود مصدر Arduino لحساب كثافة التدفق المغناطيسي المكتشف (mT). في حالة 49E سيكون: B = 53.33V-133.3 ، بسبب النطاق المغناطيسي والجهد الذي يمكن أن يسلمه عند خرجه ...

ما هو مشترك بين الرقمية والتناظرية هو عدد المسامير التي لديها (pinout)، في كلتا الحالتين يكون 3. إذا وضعت مستشعر Hall ووجهه مواجهًا لك ، أي مع الوجه حيث توجد نقوش نحوك ، فسيكون الدبوس الموجود على اليسار 1 ، وسيكون الوسط 2 والواحد الذي على يمينك سيكون 3:

• 1: على كل من 49E و A3144 هو دبوس الطاقة 5V.
• 2: يتم توصيل وحدة التحكم في كلتا الحالتين بـ GND أو الأرضي.
• 3: في كلتا الحالتين يكون الناتج ، أي الذي يقيس أو يكتشف المجال المغناطيسي ، ويولد جهدًا من خلاله. تذكر أنه في النظام الرقمي ، سيستغرق الأمر قيمتين فقط ، عالية أو منخفضة ، بينما في التناظرية يمكنك تطبيق الصيغة السابقة لمعرفة كيفية اكتشاف هذا الحقل ...

تكامل مستشعر تأثير القاعة مع Arduino

بمجرد أن ترى كيف يعمل وما تحتاج لمعرفته حول مستشعر تأثير Hall هذا ، مع وصف pinout ، يجب أن تعرف بالفعل كيف هو الاتصال بلوحة Arduino الخاصة بك. في هذه الحالة ، سيتم توصيله على النحو التالي:

• أنت تعلم بالفعل أن الدبوس 1 يجب أن يكون متصلاً بإخراج الجهد 5 فولت من Arduino حتى يتمكن من تشغيله ، سواء في الحالة الرقمية أو التناظرية.
• الدبوس المركزي أو 2 ، يجب عليك توصيله بـ GND أو أرض لوحة Arduino.
• في حالة الدبوس 3 ، يختلف باختلاف ما إذا كان من أجل التناظرية أو الرقمية:
  • تناظري: قم بتوصيل الدبوس 3 من مستشعر Hall مباشرة بأحد المدخلات التناظرية للوحة Arduino.
  • رقمي: يجب عليك ربط الدبوس 1 و 3 بمقاوم سحب ، على سبيل المثال 10K حتى تعمل الدائرة بشكل صحيح مع A3144. قد تحتاج الطرز الأخرى إلى قيم مقاومة مختلفة ... بمجرد أن تأخذ ذلك في الاعتبار ، يمكنك توصيل الدبوس 3 بمدخل رقمي على لوحة Arduino.

لا يهم عدد مدخلات اللوحة التي قمت بتوصيلها بها ، فقط تذكر الرقم ثم أنشئ بشكل صحيح كود المصدر لمشروعك للعمل. في هذه الحالة ، ستكون هناك أيضًا اختلافات بين ما إذا كنت قد اخترت التناظرية أو الرقمية:

• الكود البسيط لـ analogic هو:

const int pinHall = A0;
 
void setup() {
  pinMode(pinHall, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
 
  //Filtro para ruido con 10 medidas
  long measure = 0;
  for(int i = 0; i < 10; i++){
      int value = 
      measure += analogRead(pinHall);
  }
  measure /= 10;
  
  //Calcular el voltaje en mV que da la salida del sensor Hall
  float outputV = measure * 5000.0 / 1023;
  Serial.print("Voltaje de salida = ");
  Serial.print(outputV);
  Serial.print(" mV   ");
  
  //Interpolación a densidad del campo magnético (fórmula)
  float magneticFlux =  outputV * 53.33 - 133.3;
  Serial.print("La densidad del flujo magnético del campo es = ");
  Serial.print(magneticFlux);
  Serial.print(" mT");
  
  delay(2000);
}

• الكود البسيط لـ رقمي سيكون:

const int HALLPin = 2;
const int LEDPin = 13;
//El pin 13 en el esquema de nuestro ejemplo no pinta nada, pero se podría agregar un LED a dicho pin para que se encienda si detecta campo magnetico
 
void setup() {
  pinMode(LEDPin, OUTPUT);
  pinMode(HALLPin, INPUT);
}
 
void loop() {
  if(digitalRead(HALLPin)==HIGH)
  {
    digitalWrite(LEDPin, HIGH);   
  }
  else
  {
    digitalWrite(LEDPin, LOW);
  }
}

آمل أن يكون هذا الدليل قد ساعدك ...