Основные параметры датчика Холла

Датчики Холла обычно характеризуют магнитной индукцией B. В даташитах применяются тесла, миллитесла, микротесла или гаусс. Между единицами действует соотношение:

• 1 Тл = 1000 мТл;
• 1 мТл = 10 Гс;
• 1 Гс = 0,1 мТл.

Знак B обозначает направление поля относительно чувствительной оси, заданной производителем. Поэтому значения +5 мТл и -5 мТл равны по модулю, но соответствуют противоположным направлениям.

Магнитная индукция в точке датчика зависит от материала, формы и размеров магнита, направления намагничивания, зазора, смещения и расположенных рядом ферромагнитных деталей. Номинальная остаточная индукция материала магнита не является полем, которое автоматически действует на датчик через заданный зазор.

Для цифрового датчика BOP обозначает рабочую точку срабатывания, а BRP – точку отпускания. Производитель обычно задаёт диапазоны этих параметров по температуре и напряжению питания.

Магнитный гистерезис BHYS связан с разницей между порогами. Он предотвращает многократное переключение, когда поле колеблется около границы из-за вибрации, шума или механического допуска. Чем шире гистерезис, тем больше изменение поля требуется для обратного переключения.

При проектировании недостаточно обеспечить типовое значение BOP. В положении «включено» поле должно с запасом пересекать гарантированный порог срабатывания для всех допусков. В положении «выключено» оно должно перейти за гарантированный порог отпускания. Область между гарантированными пределами не следует использовать как точку точного механического переключения.

У линейного датчика чувствительность показывает, насколько меняется выход при изменении магнитной индукции. Для аналогового выхода её могут задавать в мВ/мТл, мВ/Гс или как отношение к напряжению питания. У цифровых датчиков с интерфейсом результат может задаваться в отсчётах на единицу поля.

Смещение нуля – выход при нулевом поле. Оно имеет начальную погрешность и температурный дрейф. Рабочий диапазон определяет поле, в котором сохраняются заявленные характеристики. При выходе за него аналоговый каскад может приблизиться к пределам питания или перейти в насыщение.

Большая чувствительность увеличивает изменение выходного сигнала при слабом поле, но обычно уменьшает поле, которое можно измерить без насыщения. Поэтому чувствительность выбирают под ожидаемый минимальный и максимальный уровень поля, включая допуски магнита и монтажа.

Погрешность линейного датчика складывается из нескольких составляющих: ошибки чувствительности, смещения нуля, нелинейности, шума, влияния питания и температурного дрейфа. Производители могут задавать их отдельно или приводить суммарную ошибку для определённых условий.

Типовое значение показывает характерное поведение, но не является гарантированным пределом. Для расчёта точности используют минимальные и максимальные значения из таблиц электрических характеристик и проверяют условия, при которых они действуют.

Шум ограничивает минимальное различимое изменение поля. Усреднение уменьшает случайную составляющую, но замедляет реакцию. Температура влияет и на микросхему, и на магнит. Некоторые датчики имеют встроенную компенсацию температурного изменения магнита, однако её коэффициент рассчитан на определённое поведение магнитного материала.

Для вращения, коммутации двигателя и быстрого счёта импульсов важны полоса пропускания, время распространения сигнала, частота выборки и джиттер. Эти параметры нельзя заменять одним понятием «быстрый датчик».

Низкопотребляющий переключатель может периодически включать чувствительный элемент и обновлять выход несколько раз в секунду. Для двери этого достаточно, но короткая магнитная метка на быстро вращающемся валу может пройти между выборками.

У цифрового переключателя проверяют максимальную частоту событий, задержки включения и отпускания и минимальную длительность импульса, которую успеет принять контроллер. У линейного датчика учитывают полосу аналогового тракта, частоту дискретизации АЦП и применяемый фильтр. Требуемый запас определяют по максимальной скорости движения и минимальной ширине магнитной зоны.

Рабочий диапазон питания показывает напряжение, при котором гарантируются функции и характеристики. Его не следует путать с абсолютным максимальным напряжением: предельное значение предназначено только для оценки риска повреждения и не является рабочим режимом.

Нужно проверить:

• потребляемый ток и его зависимость от режима;
• выходные уровни и допустимый ток;
• наличие открытого стока или двухтактного каскада;
• допустимое напряжение на выходе при выключенном питании;
• защиту от переполюсовки, выбросов и короткого замыкания;
• рабочий и предельный температурные диапазоны;
• рекомендуемый развязывающий конденсатор.