Senseur à Effet Hall
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Introduction
Les senseurs à Effet Hall permettent de détecter si un aimant est a proximité. Ils sont très utiles pour constituer un senseur SANS contact et résistant à l'eau. Ils peuvent aussi servir comme senseur de position, encodeur, détection de rotation.
Comme le dit si bien AdaFruit (notre fournisseur) "Parmi les nombreux senseurs à effet Hall disponibles sur le marché, l'un des meilleurs est certainement le US5881LUA."
Comment cela fonctionne
La tension de Hall peut être calculée comme VHall = σB où
- VHall = Champ Electro Magnétique en volts
- σ= Sensibilité en Volts/Gauss
- B= Le champ magnétique appliqué en Gauss
- I= Courant induit (bias current)
Initialement la première utilisation de cette découverte fût axée sur la classification périodique des éléments chimiques. Le développement des semi-conducteurs indium arsenic en 1950 à conduit à la création des premiers instruments à effet Hall utiles. Les senseurs à effet Hall permettait de mesurer des champs magnétiques continu ou static mais nécessitaient que le senseur soit en mouvement. En 1960 la popularisation des semi-conducteurs au silicium conduisit à la création des premiers composants combinant un capteur à Effet Hall et un amplificateur opérationnel. Cela produisit ce qui nous appelons classiquement aujourd'hui un Switch Effet Hall à sortie digital (digital output Hall switch).
La constante évolution de la technologie des transducteurs Hall à vus la progression des composants à élément simple vers des composants à doubles éléments orthogonaux. Cela fut réalise pour diminuer la différence de potentiel Hall aux bornes. La progression suivante amena la création des transducteurs quadratique à 4 éléments. Ces 4 éléments sont arrangés orthogonalement dans une configuration de pont (bridge). Tous ces senseurs capteurs au silicium sont créés a partir de jonctions bipolaire.
Un passage vers une technologie CMOS permit la mise en place d'une stabilisation des vibrations dans la partie amplificatrice du composant. Cela permit de réduire la différence de potentiel d'erreur à l'entrée de l'amplificateur opérationnel. Toutes les erreurs se produisant dans les circuits non stabilisés produit des erreurs d'enclenchement (à la sortie digitale) ou erreur de différence de potentiel ou de gain sir les senseur à sortie linéaire.
La génération de courant dans un senseur CMOS (à effet Hall) inclus également un mécanisme qui dirige activement le courant dans les élément à effet Hall. Ce mécanisme élimine les différences de potentiels parasites (d'erreurs) typique aux éléments des semi-conducteurs à effet Hall. Il compense également la température et les inductions produites pas les différences de potentiels parasites.
Toutes ces améliorations conduisent à des senseurs à effet Hall fiable. Le futur verra apparaître des senseurs programmable (incluant un micro-controleur) permettant de créer des senseurs "intelligents".
Montage
Les montages présentés sur cette page sont basé sur le senseur Effet Hall US5881LUA disponible chez MC Hobby.
Le US5881LUA fonctionne avec une tension d'alimentation de 3.5V à 24V.
Le US5881LUA est un senseur uni-polaire
le senseur Effet Hall US5881LUA est un senseur uni-polaire, quand le pôle SUD d'un aimant passe à proximité de la face avant du senseur, la pin 3 passe à 0 volts. Sinon, la tension est celle imposée par la résistance pull up (raccordée entre la pin 3 et l'alimentation).
Il ne se passe donc rien si c'est le pôle nord de l'aimant qui passe devant la partie sensible.
Plan
Connectez l'alimentation sur la pin 1 (sur la gauche), la masse/GND sur la pin 2 (milieu) et finalement, une résistance Pull-up de 10K Ohms de la pin 3 vers l'alimentation.
Ensuite, surveillez la tension sur la pin 3, quand le pôle SUD d'un aimant passe a proximité de la face avant du senseur, la pin 3 passe à 0 volts. Sinon, la tension est celle imposée par la résistance pull up (donc celle de l'alimentation).
Montage réel
Code Arduino
/* Senseur à Hall Effect Allume ou éteind une LED connectée sur la pin digitale 13 en fonction de l'activation d'un senseur à Effet Hall US5881LUA sensible au champ magnétique. Le senseur Effet Hall US5881LUA est disponible chez MC Hobby http://mchobby.be/PrestaShop/product.php?id_product=86 Les aimants surpuissant de Rare Earth sont aussi disponibles chez MC Hobby http://mchobby.be/PrestaShop/product.php?id_product=87 . Le circuit: * LED connectée à la masse (GND) et à la pin 13 par l'intermédiaire d'une résistance de 330 Ohms. * Le senseur Effet Hall US5881LUA est connecté comme suit: Pin 1: +5v Pin 2: Masse/GND Pin 3: +5V via une résistance pull-up de 10 KOhms MAIS AUSSI sur la PIN 2 d'Arduino (pour lecture du senseur) * Exemple de circuit, plan sur http://mchobby.be/wiki/index.php?title=Senseur_à_Effet_Hall created 2012 by Meurisse D. - http://www.MCHobby.be (vente de matériel et Kit) Licence BY-CC-SA Mentionner explicitement "MCHobby vente de matériel et Kit" . */ const int ledPin = 13; const int hallPin = 2; int sensorValue; void setup(){ pinMode( ledPin, OUTPUT ); pinMode( hallPin, INPUT ); } void loop() { // lecture du capteur a Effet Hall sensorValue = digitalRead( hallPin ); // senseurValue = HIGH sans aimant // senseurValue = LOW quand POLE SUD aimant sensorValue = not( sensorValue ); // Allumer eteindre la LED digitalWrite( ledPin, sensorValue ); }
Résultat
Voici un petit aperçu du résultat en vidéo.
Notez que les aimants Rare Earth sont tellement puissance que le fil est attiré lorsque l'aimant approche :-)
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Note: il faut approcher le pole SUD vers le senseur... mais aussi sur la face avant du senseur (seule partie sensible).
Mise en oeuvre
Voici quelques exemple de mise en oeuvre (en situation) de ce superbe composant.
Référence
- Cet excellent article (en anglais) du fournisseur du US5881LUA.
Où Acheter
Le senseur à Effet Hall(US5881LUA) + Extra est disponible chez MC Hobby.
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