Для чего нужен датчик холла в ноутбуке

16.04.202217.04.2022 admin 0 Comments

Датчик Холла

Что такое датчик Холла

Датчики Холла представляют из себя твердотельные радиоэлементы, которые становятся все более популярными в радиолюбительской среде и разработке радиоэлектронных устройств. Они применяются в датчиках измерения положения, скорости или направленного движения. Они все чаще заменяют собой путевые выключатели и герконы. Так как такие датчики являются абсолютно герметичными и представляют из себя простой радиоэлемент, то они не боятся вибрации, пыли и влаги. То есть по сути датчик Холла простыми словами — это радиоэлемент, который реагирует на внешнее магнитное поле.

Эффект Холла

Дело было еще в 19-ом веке. Американский физик Эдвин Холл обнаружил очень странный эффект. Он взял пластинку золота и стал пропускать через неё постоянный ток. На рисунке эту пластинку я пометил гранями ABCD.

Он пропускал постоянный ток через грани D и B. Потом поднес перпендикулярно пластинке постоянный магнит и обнаружил напряжение на гранях А и C! Этот эффект и был назван в честь этого великого ученого. Основной физический принцип данного эффекта был основан на силе Лоренца. Поэтому радиоэлементы, основанные на эффекте Холла, стали называть датчиками Холла.

Но здесь один маленький нюанс. Дело в том, что напряжение Холла даже при самой большой напряженности магнитного поля будет какие-то микровольты. Согласитесь, это очень мало. Поэтому, помимо самой пластинки в датчик Холла устанавливают усилители постоянного тока, логические схемы переключения, регулятор напряжения а также триггер Шмитта. В самом простом переключающем датчике Холла все это выглядит примерно вот так:

Supply Voltage — напряжение питания датчика

Voltage Regulator — регулятор напряжения

Hall Sensor — собственно сама пластинка Холла

Output transisitor Switch — выходной переключающий транзистор (транзисторный ключ)

Линейные (аналоговые) датчики Холла

В линейных датчиках напряжение Холла (напряжение на гранях А и С) будет зависеть от напряженности магнитного поля. Или простыми словами, чем ближе мы поднесем магнит к датчику, тем больше будет напряжение Холла. Это и есть прямолинейная зависимость.

В линейных датчиках Холла выходное напряжение берется сразу с операционного усилителя. То есть в линейных датчиках вы не увидите триггер Шмитта, а также выходного переключающего транзистора. То есть все это будет выглядеть примерно вот так:

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.

Теоретически, если подавать ну очень сильный магнитный поток на датчик Холла, то напряжение Холла будет бесконечно большим? Как бы не так). Выходное напряжение будет лимитировано напряжением питания. То есть график будет выглядеть примерно вот так:

Как вы видите, до какого-то момента у нас идет линейная зависимость выходного напряжения датчика от плотности магнитного потока. Дальнейшее увеличение магнитного потока бесполезно, так как оно достигло напряжения насыщения, которое ограничено напряжением питанием самого датчика Холла.

Благодаря этим параметрам с помощью датчика Холла были построены приборы, позволяющие замерять силу тока в проводнике, не касаясь самого провода, например, токовые клещи.

Существуют также приборы, с помощью которых можно замерять напряженность магнитного поля. Датчики Холла, используемые в этих приборах, называют линейными, так как напряжение на датчике Холла прямо пропорционально плотности магнитного потока.

Линейные датчики, как я уже сказал, могут быть использованы в токовых клещах. Они позволяют измерять силу тока, начиная от 250 мА и до нескольких тысяч Ампер. Самым большим преимуществом в таких токовых клещах является отсутствие механического контакта с измеряемой цепью. Иными словами, токовые измерители на эффекте Холла намного безопаснее, чем измерители на основе шунта и амперметра, особенно при большой силе тока в цепи, которую нередко можно встретить в промышленных установках.

Цифровые датчики Холла

Как только наступила эра цифровой элек троники, в один корпус вместе с датчиком Холла стали помещать различные логические элементы. Самый простой датчик Холла на триггере Шмитта мы уже рассмотрели выше и он выглядит вот так:

По сути такой датчик имеет только два состояние на выходе. Либо сигнал есть (логическая единица), либо его нет (логический ноль). Гистерезис на триггере Шмитта просто устраняет частые переключения, поэтому в цифровых датчиках Холла он используется всегда.

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. К примеру, подносим южный полюс магнита и датчик сработает. На северный магнитный полюс он реагировать не будет.

Биполярные

Подносим магнит одним полюсом — датчик сработает и будет продолжать работать даже тогда, когда мы уберем магнит от датчика. Для того, чтобы его выключить, нам надо подать на него другую полярность магнита.

Как проверить датчик Холла

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

Судя по даташиту, на первую ножку подаем плюс питания, на вторую — минус, а с третьей ножки уже снимаем сигнал логической единицы или нуля.

Для этого соберем простейшую схему: светодиод на 3 Вольта, токоограничительный резистор на 1КилоОм и сам датчик Холла.

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

У меня под рукой оказался вот такой магнитик:

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

Как только я поднес магнит «красным» полюсом к датчику холла, то у меня светодиод сразу потух.

Переворачиваю магнит другим полюсом, подношу его к датчику Холла и вуаля!

Если магнит не переворачивать, то есть не менять полюса, то светодиод также останется потухшим, потому что датчик биполярный.

А вот и видео работы

Как вы видите на видео, мы с помощью магнита управляем датчиком Холла. Датчик Холла выдает нам два состояния сигнала: сигнал есть — единичка, сигнала нет — ноль. То есть светодиод горит — единичка, светодиод потух — ноль.

Применение датчиков Холла

В настоящее время область применения датчиков Холла очень обширна и с каждым годом становится все шире и шире. Вот основные применения:

Применение линейных датчиков

Применение цифровых датчиков

Заключение

Чем же так хороши датчики Холла? Если соблюдать нормальные рабочие значения напряжения и тока, то теоретически датчика хватит на бесконечное число включений-выключений. Они не имеют электромеханического контакта, который бы изнашивался, в отличие от геркона и электромагнитного реле. В настоящее время они уже почти полностью заменили герконы.

Приобрести датчик эффектов Холла тут.

Источник

Датчик Холла принцип работы и его типы

Что такое датчик Холла

Для того чтобы понять, что такое датчик Холла нужно сначала разобраться какие физические свойства он использует. Этот датчик использует внешние магнитные поля и их воздействием на проводники или полупроводники.

В них используется принцип Холла, который заключается в том, что если по проводнику или полупроводнику протекает ток в одном направлении и он проходит перпендикулярно магнитному полю, то можно измерить напряжение, проходящее под прямым углом к движению тока.

датчик Холла

В 19 веке американский физик Эдвин Холл проводил эксперименты с пластиной золота через которую он пропускал электрический ток. Когда он поднес к пластине постоянный магнит, то обнаружил на гранях перпендикулярных протеканию тока разность потенциалов т.е. напряжение. В честь этого ученого и назвали этот эффект.

Датчик Холла является магнитным датчиком т.е. устройством, генерирующим электрические сигналы пропорциональные магнитному полю, которое к нему приложено. Далее сигнал может усиливаться и преобразовываться для дальнейшей обработки.

клещи для измерения тока

Самым простым примером применения эффекта Холла могут служить токоизмерительные клещи, которые применяются для бесконтактного определения силы тока, протекающего по проводнику.

Какие бывают типы датчиков Холла

Датчики Холла подразделяются на два типа:

Подразделяются такие датчики на три вида:

Как правило цифровой датчик Холла имеет три вывода и внешне похож на транзистор.

На два вывода датчика подается питание, которое может быть, как однополярным, так и двуполярным. Третий вывод сигнальный. Такой тип датчиков часто применяется в бесконтактных системах зажигания, как датчик скорости в автомобилях и т.д.

Применение датчиков Холла

Разберем более подробно области применения датчиков Холла.

То есть датчики Холла применяются в технических областях там, где требуется бесконтактный способ считывания информации. Недостатком датчиков Холла является их зависимость от электрических помех в электроцепях и как следствие снижение надежности. Но при создании электронных устройств такие факторы учитываются и позволяют снизить эти негативные воздействия.

Датчик Холла или геркон?

Источник

Датчик холла в ноутбуке как проверить

Начало статьи читайте в первой части.

Во второй части инструкции начинаем с восстановления участка цепи.

Для этого нужно выпаять датчик, который отвечает за сигнал открытия/закрытия крышки, и резистор в цепи этого датчика. Резистор отпал сам, значит, он подлежит замене. У датчика одна из ножек отгнила, поэтому нужен более подробный осмотр на предмет возможности восстановить ее.

Прочищаем контактные площадки спиртом и щеточкой.

Потом очищаем место от флюса и проверяем, в каком состоянии находятся дорожки. Для этого можно воспользоваться увеличительным устройством.

Дорожки оказались в нормальном состоянии.

Теперь обращаемся к схеме, чтобы узнать номинал стоявшего резистора. По этим характеристикам подберем новый, заведомо исправный, резистор и запаяем на его место.

На схеме находим необходимые нам элементы по их позиционному обозначению – MR5 и R444.

Данный резистор стоит в цепи сигнала LID591. Данный сигнал является сигналом открытия/закрытия крышки ноутбука. Датчик холла MR5 реагирует на магнитное поле, которое создает магнит, спрятанный в крышке ноутбука.

Обрыв нашего резистора подтяжки R444 может препятствовать тому, чтобы появлялся высокий уровень сигнала на выводе LID591.

Номинал резистора, как мы видим на схеме, составляет 100 кОм. Находим резистор такого же номинала и впаиваем на место старого. Мы, как обычно, воспользуемся платой-донором. Если у вас такой нет, придется покупать резистор.

После установки резистора и датчика не забываем очистить место пайки.

При проверке микроскопом одной из дорожек около светодиодов обнаружили, что она прогнила. Ее придется зачистить чем-нибудь острым, а также флюсом и паяльником.

Перегнившую дорожку восстановим при помощи тонкой проволочной перемычки.

Укладываем проволочку вдоль линии дорожки, соединив рабочие участки дорожки между собой, и минуя поврежденный участок.

Припаиваем концы проволоки, затем очищаем участок пайки от флюса и других остатков.

При ремонте следующего участка также отпал резистор. Значит, снова придется обратиться к схеме. Позиционное обозначение резистора – PR109.

Данный резистор участвует в формировании сигнала S5D. То есть, когда этот резистор отгнил, сигнал S5D стал только низкого логического уровня. Потому что положительное напряжение на данный сигнал подается через этот резистор.

Этот сигнал через перемычку подается на затвор транзистора PQ21. Транзистор коммутирует напряжение +3V_S5.

Это напряжение получается из напряжения +3VCPU при открытии данного транзистора. Чтобы транзистор открылся, на его затвор необходимо подать высокий логический уровень.

Соответственно, транзистор откроется, когда наше напряжение S5D будет высокого логического уровня.

Узнаем, что это за напряжения +3VCPU и +3V_S5. На каком этапе они формируются.

Напряжение +3VCPU – это дежурное напряжение, которое всегда должно присутствовать на плате. Напряжение +3V_S5 появляется позже, когда плата в S5 режим.

Переходим к восстановлению участка платы. Первым делом восстанавливаем прогнивший участок дорожки.

Алгоритм действий знаком: зачищаем острым предметом, смазываем флюсом, проходим паяльником несколько раз, прокладываем между рабочими участками дорожки проволочку в качестве мостика, припаиваем ее, отрезаем лишнее и очищаем участок ремонта.

Затем устанавливаем новый резистор.

Теперь переходим к следующему проблемному участку – резистору R735 и транзистору Q56.

Отпаиваем их. Очищаем контактные площадки.

Затем снова обращаемся к схеме.

Эта цепь отвечает за индикацию подключения адаптера питания. В запуске материнской платы данная цепь не участвует.

Резистор здесь на 1.5 кОм. Найдем новый резистор с такими характеристиками и впаяем его на место старого.

Выпаянный транзистор оказался рабочим, поэтому мы его вернем на родное подготовленное место.

После восстановления не забываем очистить место пайки.

Восстановив все видимые повреждения, пробуем подать питание на плату и посмотреть, появится ли реакция на кнопку включения.

В нашем случае реакции на кнопку запуска не появилось. В таком случае откроем последовательность запуска и смотреть, что мешает нормальному старту платы.