Takový systém lze snadno zkontrolovat, pokud známe jeho typ. Máme-li co do činění s neidentifikovaným prvkem, musíme mít alespoň minimální znalosti o tom, jak funguje Hallovo čidlo, abychom mohli zkontrolovat jeho fungování. V článku vám poskytujeme souhrn nezbytných informací.
Hallovo čidlo – základní informace
Většina Hallových přepínačů v pouzdrech se třemi koncovkami typu TO-92 nebo TO-92UA má výstupy umístěné podle následujícího schématu: 1 – VDD, 2 – kostra, 3 – výstup. Jejich číslování je stejné jako u tranzistorů. Horší je to s SMD senzory, protože u nich se můžeme setkat s pouzdrem SOT-23, SOT-223, SO-8 anebo jiným, speciálním.
Zatímco pouzdra SOT-23 a SOT-223 jsou nám dobře známá z tranzistorů, a číslování nožiček odpovídá výše uvedenému schématu umístění výstupů, pak v jiných typech pouzder to může být zcela jinak, a bez dokumentace Hallova čidla nebo alespoň jeho výrobce, je obtížné říci, které nožičky jsou zodpovědné za napájení nebo připojení rozhraní čidla.
O oblíbenosti Hallových čidel, někdy označovaných jako hallotrony, rozhodlo integrování do jednoho pouzdra čidla, systému kondicionování, Schmittova klopného obvodu, výstupních zesilovačů, což umožnilo použití těchto systémů v průmyslu jako detektorů magnetického pole. Nicméně v takové situaci, když máme co do činění s dvoustavovým výstupem typu zapnutý/vypnutý, je třeba mluvit ne toliko o Hallově čidle, ale o Hallově přepínači, i když často (nejen v běžném jazyce, ale také v katalozích výrobců) jsou tyto pojmy zaměňovány a směšovány.
Hallovy přepínače mohou pracovat v násedujících režimech:
- Bipolární Hallovo čidlo
Pro změnu výstupního stavu přepínače je vyžadována vhodná intenzita a severní nebo jižní polarita magnetického pole. Pokud je čidlo umístěno v takovém poli, výstup čidla mění stav a zůstane v něm, dokud nebude umístěn v poli s opačnou polaritou. Říká se, že systémy tohoto typu mají výstup typu „západka“ (latch).
- Unipolární kladné Hallovo čidlo
Výstup tohoto přepínače je aktivován vlivem působení dostatečně silného, kladného magnetického pole (pól „S“). Výstup je deaktivován, pokud toto pole zmizí (dosáhne hodnoty nižší než mezní hodnota zapnutí).
- Unipolární záporné Hallovo čidlo
Výstup tohoto přepínače je aktivován vlivem působení dostatečně silného, záporného magnetického pole (pól „N“). Výstup je deaktivován, pokud toto pole zmizí (dosáhne hodnoty nižší než mezní hodnota zapnutí).
Jak mohu zkontrolovat fungování Hallova čidla?
Pro zkontrolování čidla postačí znalost Hallova jevu a napáječ nebo baterie a silný magnet. Za prvé, přivedeme napětí s kladnou polaritou do nožičky 1. Za druhé, přivedeme záporný napájecí pól do nožičky 2. Hodnotu napájecího napětí lze odhadnout na základě použitého přepínače. Ty v miniaturních pouzdrech, určené pro přenosná zařízení, mají napájecí napětí 3 V. Napětí větších, určených pro průmyslové aplikace, se pohybuje v rozmezí 5 a 12 V. Bohužel toto není pravidlem, a pokud nemáme přesné údaje z katalogové karty, musíme počítat s tím, že experimentování s napájecím napětím může vést k poškození systému přepínače anebo mu nezajistí dostatečnou citlivost.
Po přivedení napájecího napětí mezi volnou nožičku Hallova čidla a kostru zapneme voltmetr. Nyní, k čelu čidla, přibližujeme kolmo jeden z pólů silného magnetu. V závislosti na typu přepínače by se napětí na jeho výstupu mělo měnit skokově nebo po přiblížení pólu „S“ anebo „N“. V případě bipolárního přepínače bude tohoto efektu dosaženo po přiblížení/oddálení, otočení (změně polarity) a opětovném přiblížení/oddálení jednoho z pólů magnetu. Pokud se toto napětí mění podle očekávání, je pravděpodobné, že přepínač funguje správně a je připraven k použití.
SS361RT, bipolární Hallovo čidlo, Honeywell
SS441A, unipolární Hallovo čidlo, Honeywell
SS94A1, Hallovo čidlo, Honeywell
Použití a montáž Hallova čidla
Po kontrole fungování hallotronu můžeme přistoupit k cílové aplikaci. Stojí za to přitom dodržovat několik základních pravidel.
Výstupní signál z Hallova čidla se mění podle hodnoty sinusu úhlu mezi povrchem čidla a výsledným vektorem intenzity magnetického pole. Maximálního signálu je dosaženo, když jsou silové čáry magnetického pole kolmo k povrchu čidla, a v případě minimálního signálu, když jsou s ním rovnoběžné. Výrobce kalibruje čidla za ideálních podmínek, takže v reálných aplikacích je nutné vzít v úvahu možné chyby vyplývající z úhlu nastavení systému Hallova přepínače vzhledem k silové čáře magnetického pole.
Je také důležité zvolit pro magnet vhodný Hallův přepínač nebo magnet pro přepínač. V některých aplikacích, například při určování polohy rotujícího předmětu, se může stát, že výstupní signál je k dispozici již tehdy, když se magnet teprve přibližuje k tělesu systému, nikoliv až je přímo pod ním.
Přestože moderní Hallova čidla pracují ve velmi širokém teplotním rozsahu, může mít teplota silný vliv na jeho parametry. Při výběru Hallova přepínače pro aplikaci je třeba věnovat pozornost rozsahu okolních teplot, ve kterých jej lze použít.
Je také třeba věnovat pozornost omezení zatěžovacího proudu. Ne každý Hallův přepínač je vhodný k zapínání jeho pomocí relé nebo signalizační lampičky. Některé mají výstup s malým zatěžovacím proudem, přizpůsobený pro napájení vstupu systému CMOS nebo TTL. Je třeba si uvědomit, že zatěžovací proud přímo ovlivňuje teplotu struktury přepínače, a tím i parametr jeho citlivosti.
Pouzdro a jeho typ by měly být přizpůsobeny pro použití. Materiál pouzdra Hallova čidla TO-92 je obvykle jemný a snadno se poškodí. Podobně se snadno odtrhnou jemné výstupy. Proto při montáži systému přepínače v aplikaci, zejména na dlouhém kabelu, je nutné dbát na vhodnou ochranu jeho výstupů, kupříkladu jeho naletováním k destičce nebo správným připevněním kabelu k pouzdru.
Článek byl vydán na webu tme.eu.
