Sử dụng Hall Effect Sensor để đo vị trí

[Mecha]

Bài viết này sẽ giới thiệu ngắn gọn nguyên lý của phương pháp dựa trên hình vẽ. Vấn đề còn lại chỉ là tạo mô hình và lập trình. Thông tin chi tiết về cảm biến Hall Effect, bạn có thể xem trong file đính kèm.


Tạo mô hình thực nghiệm như hình vẽ dưới, gồm có 1 động cơ (loại nào cũng được), 1 nam châm hình đĩa tròn (Ring Magnet) như trong hình vẽ, 1 cảm biến Hall Effect loại tín hiệu ra tương tự (nếu dùng Hall Effect tín hiệu ra số thì phải làm mô hình dạng khác)

Hình 1 - Mô hình thực nghiệm

Khi động cơ quay => đĩa nam châm gắn với trục động cơ quay theo => từ trường biến thiên. Cảm biến Hall Effect cảm nhận được sự biến thiên này và tạo tín hiệu điện áp đầu ra tương ứng. Thực tế, quan hệ giữa từ trường (input) và điện áp (output) có dạng như hình 2, đó là khâu khuếch đại bão hòa. Vì vậy, đặc tính phi tuyến này cần được tuyến tính hóa. Các nhà sản xuất Hall Effect sẽ giúp bạn việc này.

Hình 2 - Quan hệ giữa từ trường (input) và điện áp (output)

Trên hình 3, có ba đường đặc tuyến sau khi được tuyến hóa trong vùng từ trường -640 < B (Gauss) < 640. Hình dáng của đường tuyến tính hóa phụ thuộc vào điện áp cấp (Vs) cho cảm biến.

Hình 3 - Tuyến tính hóa đường đặc tuyến của cảm biến Hall Effect

Viết một chương trình thu thập dữ liệu trên VDK Pic. Mạch phần cứng có thể thiết kế theo nguyên lý sau:

Hình 4 - Thu thập dữ liệu (Coding)

Như vậy ứng với mỗi vị trí của động cơ, ta sẽ đo được 1 điện áp xác định từ cảm biến. Điện áp ra của cảm biến thường là O-10VDC tương ứng với góc quay từ 0-360 độ của trục động cơ. Do đó bài toán xác định vị trí đã đạt được.