Типы датчиков Холла и их выходы

Линейный датчик выдаёт сигнал, связанный с магнитной индукцией в пределах рабочего диапазона. Его применяют, когда требуется оценивать положение, перемещение, угол, силу поля или ток, а не только фиксировать достижение одного порога.

Распространённый вариант – ратиометрический аналоговый выход. Его уровень зависит и от магнитного поля, и от напряжения питания. Если АЦП использует то же питание как опорное, часть ошибки от изменения питания может компенсироваться. Существуют также датчики с фиксированным опорным уровнем, токовым выходом, ШИМ или цифровым интерфейсом.

Для линейной модели важны диапазон измеряемого поля, чувствительность, начальное смещение, линейность, шум, полоса пропускания и насыщение выхода. Плавное изменение напряжения само по себе ещё не означает точное измерение расстояния: зависимость поля от геометрии магнита и зазора нелинейна.

Цифровой переключатель меняет состояние, когда поле пересекает рабочий порог, и возвращается после уменьшения поля ниже порога отпускания. Такие датчики подходят для крышек, дверей, концевых положений, подсчёта импульсов и определения прохождения магнитной метки.

По реакции на полярность встречаются разные исполнения:

• униполярные реагируют на заданную полярность поля;
• омниполярные могут срабатывать от северного или южного полюса;
• некоторые производители используют термин «биполярный переключатель» для определённой пороговой логики, поэтому значение термина нужно сверять с диаграммой магнитного отклика.

Порог BOP задаёт гарантированное срабатывание, BRP – гарантированное отпускание. Между ними находится область, где состояние может зависеть от предыдущего воздействия и допусков конкретного экземпляра.

Защёлка, или Hall latch, имеет магнитную память состояния. Поле одной полярности переводит выход в одно состояние, а поле противоположной полярности – в другое. После удаления поля состояние сохраняется.

Такой режим удобен при чередовании полюсов на роторе, в тахометрах, энкодерах и бесколлекторных двигателях. Он не равнозначен обычному датчику приближения. Если к защёлке поднести один полюс и затем убрать магнит, выход может остаться переключённым.

Одноосевой датчик измеряет поле вдоль одной чувствительной оси. Для простого обнаружения магнита или контроля линейного перемещения этого часто достаточно, но механика должна направлять полезную составляющую поля вдоль этой оси.

Двух- и трёхкоординатные датчики одновременно измеряют компоненты поля по нескольким направлениям. Контроллер может использовать их для определения угла, пространственного положения джойстика, вращения ручки, перемещения магнита или компенсации неточного механического совмещения.

Многокоординатная микросхема не устраняет необходимость проектировать магнитную систему. Диапазон каждой оси, частота выборки, разрешение, шум, алгоритм вычисления угла и влияние внешних полей по-прежнему определяют итоговую точность.

Тип выхода определяет электрическое подключение к контроллеру.

Выход open-drain удобен для согласования датчика, питаемого от одного напряжения, с логикой другого уровня, если это прямо допускает даташит. Подтяжка влияет на ток низкого уровня, скорость фронта и помехоустойчивость. У push-pull внешняя подтяжка обычно не нужна, но выходное напряжение связано с питанием датчика.