Датчик Холла

Датчик дождя, датчик уровня жидкости, датчик температуры - он же термометр. Вроде бы все ясно: датчик дождя показывает наличие дождя, датчик уровня жидкости - показывает, как ни странно, уровень жидкости; термометр - от греч. - тепло и измерять, показывает температуру.  Но  вот что за странное название: датчик Холла?

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил странную вещь... Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток.  На рисунке эту пластинку я отметил с гранями ABCD.

Так вот, когда он пропускал постоянный ток через грани D и B, и поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит, знаете что он обнаружил?  Разность потенциалов на гранях А и C!  Или проще сказать, напряжение, измеряемое в Вольтах ;-). Этот эффект и назвали в честь этого ученого.

Как только чухнули эту фишку, стали делать радиоэлементы с этим эффектом. Чтобы не заморачиваться с названием, назвали в честь того, кто открыл этот эффект  -  в честь Холла. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, называют датчиками Холла. 

О чего же зависит напряжение на гранях А и С? В основном от магнитного поля, создаваемым либо постоянным магнитом, либо электромагнитом; толщиной пластинки, а также силой тока, протекающего через саму пластинку. Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, например, токоизмерительные клещи, не касаясь самого провода, а также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики холла, используемые в этих приборах называют линейными, так как напряжение Холла прямо пропорционально измеряемым параметрам.

Разработчики на этом не остановились. Как только наступила  эра цифровой элек троники в один корпус вместе с датчиком холла стали помещать различные логические элементы. В результате промышленность стала выпускать датчики холла для цифровой электроники. В основном такие датчики делятся на три вида:

- Униполярные. Реагируют только на один магнитный полюс. На противоположный магнитный полюс не обращают никакого внимания. То есть подносим например южный полюс магнита, датчик сработал. На северный магнитный полюс ему наплевать.

- Биполярные. Здесь уже интереснее. Подносим магнит одним полюсом - датчик сработал и продолжает работать даже тогда, когда мы убираем магнит от датчика.  Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

- Омниполярные. Этим датчикам по барабану на какой полюс включаться и выключаться. Пусть будет хоть южный или северный.

Давайте рассмотрим работу цифрового биполярного датчика Холла марки SS41. Выглядит наш подопечный вот так:

А вот здесь можно скачать даташит на этот датчик: (нажмите сюда). Итак, на первую ножку подаем плюс, на вторую - минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого давайте соберем простейшую схемку: простой светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и, конечно же, сам датчик Холла.

Теперь цепляемся к нашей схеме от Блока питания, выставив на нем 5 Вольт. Минус на средний вывод, а плюс - на первый.

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

Чтобы не перепутать полюса, я пометил бумажным ценником один из полюсов магнита. Какой именно - я не знаю, так как не имею компаса, с помощью которого можно было бы узнать северный и южный полюс.

Как только я поднес магнитик "красным" полюсом к датчику холла, то у меня светодиодик сразу перестал гореть

Переворачиваю магнитик другим полюсом и вуаля!

Если магнитик не переворачивать, то есть не менять полюса, то у нас светодиод также останется потухшим, потому как датчик у нас биполярный.

А вот и видос:

Как вы видите на видео,  мы с помощью магнитика управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть - единичка, сигнала нет - ноль. То есть светодиод горит - единичка, светодиод потух - ноль. Поэтому датчики Холла с логическими элементами в одном корпусе очень полюбила цифровая электроника. Их можно подцепить к микроконтроллерам и другим логическим элементам.

В настоящее время они используются очень широко. Даже не надо далеко ходить. Стоит закрыть крышку своего ноутбука и  мы сразу увидим что экран ноута потух. Да да, во всем виноват датчик Холла! Стоит он на материнке, а на крышке ноута вмонтирован маленький магнитик. И как только мы закрываем крышку, магнитик со своим магнитным полем действует на датчик Холла, и экран тухнет ;-). То же самое касается и мобильных телефонов, типа раскладушка или слайдер. Также больше применение датчики Холла нашли в современных электродвигателях и в автомобилях, как датчики положения. 

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически  датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Там нету электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона. Используйте на здоровье датчики Холла в своих электронных безделушках ;-)

Читайте также