實驗16 模擬霍爾傳感器實驗

【實驗介紹】

基于霍爾效應(yīng)，霍爾傳感器是響應(yīng)于磁場而改變其輸出電壓的傳感器?；魻杺鞲衅饔糜诮咏_關(guān)，定位，速度檢測和電流檢測應(yīng)用。

霍爾傳感器可以分為模擬霍爾傳感器和開關(guān)霍爾傳感器由電壓調(diào)節(jié)器，霍爾元件，差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出端子組成，輸出布爾值(0/1)，模擬霍爾傳感器由霍爾元件線性放大器和射極跟隨器組成，輸出模擬值。如果在模擬霍爾傳感器上增加比較器就可以組成數(shù)字開關(guān)霍爾傳感器和模擬霍爾傳感器一體，它可以輸出模擬值和數(shù)字信號。

【實驗組件】

● Arduino Uno主板* 1

● USB數(shù)據(jù)線*1

● 模擬數(shù)字霍爾傳感器模塊* 1

● 面包板*1

● 磁鐵*1

● 9V方型電池*1

● 跳線若干

【實驗原理】

霍爾效應(yīng)是一種電磁效應(yīng)。它在1879年由Edwin Hal發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時他正在研究有關(guān)金屬的傳導(dǎo)機制。當(dāng)導(dǎo)體通過均勻的磁場時可以看到效果。載流子的自然電子漂移導(dǎo)致磁場對這些載流子施加洛倫茲力(施加在電磁場中帶電粒子上的力)。結(jié)果就是所謂的電荷分離，在底部或頂部積聚了正電荷或負電荷。

霍爾傳感器是基于它的磁場傳感器。

通過導(dǎo)體傳輸?shù)碾娏鲿a(chǎn)生隨電流變化的磁場,霍爾傳感器可用于測量電流而不中斷電路。通常，傳感器與圍繞待測導(dǎo)體的繞線芯或永磁體集成。

在這個實驗中，當(dāng)傳感器接近磁體時，引腳A0的值將改變。當(dāng)該值超過電位器設(shè)定的閾值之前，D0將輸出低電平，相應(yīng)的LED亮起。

模擬霍爾傳感器模塊的原理圖

【實驗內(nèi)容】

第一步：建立電路

第二步：程序

第三步：編譯

第四步：將程序上傳至Arduino Uno板

代碼如下：

//Analog Hall Sensor//using an LM393 Low Power Low Offset Voltage Dual Comparator/*******************************\* Analog Hall Sensor   Uno R3\* A0           A0\* D0           7\* VCC           5V\* GND           GND*******************************/const int ledPin = 13;//the led attach to pin13int sensorPin = A0;   // select the input pin for the potentiometerint digitalPin=7;  //D0 attach to pin7int sensorValue = 0;// variable to store the value coming from A0boolean digitalValue=0;// variable to store the value coming from pin7void setup() {pinMode(digitalPin,INPUT);//set the state of D0 as INPUTpinMode(ledPin,OUTPUT);//set the state of pin13 as OUTPUTSerial.begin(9600); // initialize serial communications at 9600 bps}void loop() { sensorValue = analogRead(sensorPin);  //read the value of A0digitalValue=digitalRead(digitalPin);  //read the value of D0Serial.print("Sensor Value "); // print label to serial monitor Serial.println(sensorValue);  //print the value of A0Serial.print("Digital Value "); // print label to serial monitor Serial.println(digitalValue);  //print the value of D0 in the serialif( digitalValue==HIGH )//if the value of D0 is HIGH{digitalWrite(ledPin,LOW);//turn off the led}if( digitalValue==LOW)//else{digitalWrite(ledPin,HIGH);//turn on the led}delay(1000);//delay 200ms}

【實驗結(jié)果】

現(xiàn)在將磁鐵靠近霍爾傳感器。D0的電壓從高到低變化，然后傳感器上的LED和接到Arduino Uno的引腳13的LED亮起，如圖所示：

【實驗體會】

通過本次實驗，我對模擬霍爾傳感器的工作原理以及數(shù)字輸出的應(yīng)用有了更清晰的認識。

實驗中，我們采用了LM393低功耗低偏移電壓雙比較器與Arduino Uno主板。把模擬霍爾傳感器的輸出引腳連接到Arduino Uno主板的A0引腳，數(shù)字輸出引腳連接到7號引腳，以此實現(xiàn)對LED的控制。

在程序方面，首先讀取A0引腳的模擬值并存儲在sensorValue變量中，接著讀取D0引腳的數(shù)字值存于digitalValue變量中，隨后將這兩個變量的值打印到串口監(jiān)視器上，這樣就能觀察傳感器數(shù)值和數(shù)字輸出狀態(tài)。

之后，利用條件語句判斷digitalValue的值。當(dāng)digitalValue為高電平時，將ledPin設(shè)為低電平以關(guān)閉LED；若digitalValue為低電平，則把ledPin設(shè)為高電平來打開LED。

通過這個實驗，我更加深入地理解了模擬霍爾傳感器和數(shù)字輸出的應(yīng)用。并且，我還學(xué)會了運用Arduino Uno主板控制其他組件的方法。此實驗對我的學(xué)習(xí)和實踐應(yīng)用具有很大的助力。