سنسور اثر هال آنالوگ

سنسور تشخیص میدان مغناطیسی

سنسور اثر هال آنالوگ 3 پین: تشخیص دقیق میدان مغناطیسی با خروجی ولتاژ خطی

سنسور اثر هال آنالوگ 3 پین یک ماژول حساس و دقیق برای تشخیص و اندازه‌گیری قدرت میدان‌های مغناطیسی است. این سنسور بر اساس اثر هال (Hall Effect) کار می‌کند و یک ولتاژ آنالوگ متناسب با قدرت میدان مغناطیسی تولید می‌نماید. این ماژول برای پروژه‌های اندازه‌گیری سرعت، موقعیت‌یابی، سیستم‌های امنیتی و اتوماسیون صنعتی ایده‌آل است.

ویژگی‌های کلیدی و مزایا

• خروجی آنالوگ خطی: خروجی ولتاژ مستقیماً متناسب با قدرت میدان مغناطیسی

• حساسیت بالا: تشخیص میدان‌های مغناطیسی ضعیف تا قوی

• پاسخ‌دهی سریع: زمان پاسخ کمتر از 5 میکروثانیه

• پایداری دمایی: عملکرد پایدار در دامنه دمایی وسیع

• عدم تماس فیزیکی: تشخیص بدون نیاز به تماس با منبع مغناطیسی

• طول عمر بالا: فاقد قطعات متحرک و فرسودگی مکانیکی

• نصب آسان: تنها 3 پین ساده برای اتصال

مشخصات فنی کامل

پین‌های ماژول سنسور هال آنالوگ

نحوه کارکرد سنسور اثر هال آنالوگ

1. اثر هال: وقتی جریان الکتریکی از یک ماده نیمه‌هادی عبور می‌کند و میدان مغناطیسی عمود بر آن اعمال شود، ولتاژی عمود بر هر دو تولید می‌شود.

2. خروجی آنالوگ: مقدار ولتاژ تولید شده متناسب با قدرت میدان مغناطیسی است.

3. قطبیت میدان: قطب شمال آهنربا ولتاژ خروجی را افزایش می‌دهد.

4. قطب جنوب آهنربا ولتاژ خروجی را کاهش می‌دهد.

اتصال به آردوینو (آنالوگ)

سیم‌کشی پایه‌ای:

سنسور هال VCC (قرمز) ---> آردوینو 5V
سنسور هال GND (سیاه) ---> آردوینو GND
سنسور هال Signal (زرد) ---> آردوینو A0 (هر پین آنالوگ)

کد نمونه خواندن مقادیر آنالوگ:

// سنسور اثر هال آنالوگ - خواندن مستقیم
const int hallPin = A0; // پین آنالوگ متصل به سنسور
int hallValue = 0;      // مقدار خوانده شده از سنسور
float voltage = 0.0;    // ولتاژ محاسبه شده
float magneticField = 0.0; // قدرت میدان مغناطیسی

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("سنسور اثر هال آنالوگ - آزمایش");
  Serial.println("---------------------------");
}

void loop() {
  // خواندن مقدار آنالوگ
  hallValue = analogRead(hallPin);
  
  // تبدیل به ولتاژ
  voltage = hallValue * (5.0 / 1023.0);
  
  // تبدیل به گاوس (با فرض حساسیت 1.5mV/G)
  magneticField = (voltage - 2.5) * 1000 / 1.5;
  
  // نمایش در سریال مانیتور
  Serial.print("مقدار آنالوگ: ");
  Serial.print(hallValue);
  Serial.print(" | ولتاژ: ");
  Serial.print(voltage, 3);
  Serial.print("V | میدان: ");
  Serial.print(magneticField, 2);
  Serial.println(" Gauss");
  
  // تشخیص قطبیت
  if(magneticField > 50) {
    Serial.println(">>> قطب شمال تشخیص داده شد");
  } 
  else if(magneticField < -50) {
    Serial.println(">>> قطب جنوب تشخیص داده شد");
  }
  else {
    Serial.println(">>> میدان مغناطیسی ضعیف یا عدم وجود");
  }
  
  Serial.println("---------------------------");
  delay(1000);
}

کاربردهای عملی سنسور هال آنالوگ

۱. اندازه‌گیری سرعت دوران (تاکومتر):

• نصب آهنربا روی شفت دوار

• اندازه‌گیری فرکانس عبور آهنربا

• محاسبه RPM (دور در دقیقه)

۲. سیستم‌های موقعیت‌یابی خطی:

• تشخیص موقعیت شیرهای آهنی

• اندازه‌گیری جابجایی خطی

• سیستم‌های تعیین موقعیت دقیق

۳. پروژه‌های امنیتی و هشدار:

• تشخیص باز شدن درب و پنجره

• سیستم‌های ضدسرقت

• کنترل دسترسی مغناطیسی

۴. آزمایشگاه و تحقیقات:

• اندازه‌گیری قدرت میدان مغناطیسی

• آزمایش‌های فیزیک و الکترومغناطیس

• توسعه پروژه‌های دانشگاهی

۵. اتوماسیون صنعتی:

• تشخیص موقعیت سیلندرهای پنوماتیک

• کنترل ماشین‌آلات صنعتی

• سیستم‌های اندازه‌گیری بدون تماس

پروژه عملی: ساخت گوس‌متر (دستگاه اندازه‌گیری میدان مغناطیسی)

قطعات مورد نیاز:

• سنسور هال آنالوگ 3 پین

• آردوینو Uno

• نمایشگر OLED 0.96 اینچی

• برد بورد و سیم‌های جامپر

کد پیشرفته با نمایشگر OLED:

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_ADDR 0x3C
#define HALL_PIN A0

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  
  // راه‌اندازی نمایشگر OLED
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR)) {
    Serial.println("OLED یافت نشد!");
    while(1);
  }
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0,0);
  display.println("گوس متر دیجیتال");
  display.println("نیکی سایت");
  display.display();
  delay(2000);
}

void loop() {
  // خواندن سنسور هال
  int rawValue = analogRead(HALL_PIN);
  float voltage = rawValue * (5.0 / 1023.0);
  float gauss = (voltage - 2.5) * 1000 / 1.5;
  
  // نمایش روی OLED
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);
  display.setTextSize(1);
  display.println("<< گوس متر آنالوگ >>");
  display.println("-------------------");
  
  display.print("مقدار خام: ");
  display.println(rawValue);
  
  display.print("ولتاژ: ");
  display.print(voltage, 3);
  display.println(" V");
  
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(0, 35);
  display.print(gauss, 1);
  display.setTextSize(1);
  display.println(" Gauss");
  
  // نمایش وضعیت
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(0, 55);
  if(gauss > 100) {
    display.println("N قطب شمال");
  } else if(gauss < -100) {
    display.println("S قطب جنوب");
  } else {
    display.println("میدان خنثی");
  }
  
  display.display();
  delay(200);
}

مقایسه با سنسور هال دیجیتال

نحوه کالیبراسیون سنسور

مراحل کالیبراسیون دقیق:

1. حالت بدون میدان: سنسور را از میدان‌های مغناطیسی دور کنید

2. خواندن مقدار پایه: ولتاژ خروجی باید حدود 2.5V باشد

3. استاندارد شناخته شده: از آهنربا با قدرت مشخص استفاده کنید

4. محاسبه حساسیت: تغییرات ولتاژ را نسبت به میدان شناخته شده اندازه بگیرید

فرمول کالیبراسیون:

حساسیت (mV/G) = (Δولتاژ × 1000) / Δگاوس
میدان مغناطیسی (G) = (ولتاژ_خروجی - 2.5) × 1000 / حساسیت

نکات حیاتی برای نصب و استفاده

⚠️ نکات فنی مهم:

1. منبع تغذیه پایدار: از ولتاژ 5V با ریپل کم استفاده کنید

2. نویز الکتریکی: برای کاهش نویز، خازن 0.1μF بین VCC و GND نزدیک سنسور قرار دهید

3. فاصله مناسب: سنسور را در فاصله بهینه از آهنربا نصب کنید (معمولاً 2-10 میلی‌متر)

4. دمای محیط: از قرار دادن در دمای بالای 125 درجه خودداری کنید

5. میدان‌های خارجی: از میدان‌های مغناطیسی قوی دیگر دور نگه دارید

🔧 عیب‌یابی سریع:

• خروجی ثابت: اتصال VCC و GND را بررسی کنید

• نویز زیاد: خازن فیلتر اضافه کنید یا سیم‌ها را کوتاه‌تر کنید

• حساسیت کم: فاصله سنسور و آهنربا را کاهش دهید

• خوانش نادرست: سنسور را کالیبره کنید

پکیج‌های خرید پیشنهادی

پکیج آزمایشگاهی (برای شروع):

• سنسور اثر هال آنالوگ 3 پین (2 عدد)

• آهنربای نئودیمیوم (3 عدد در سایز مختلف)

• سیم‌های جامپر نری-مادگی (10 عدد)

• راهنمای آزمایش‌های پایه

پکیج حرفه‌ای (برای پروژه‌های صنعتی):

• سنسور اثر هال آنالوگ 3 پین (5 عدد)

• آهنرباهای صنعتی سایز 5mm تا 20mm

• کابل‌های شیلددار 1 متری

• ماژول تقویت سیگنال آنالوگ

• گوس‌متر دیجیتال برای کالیبراسیون

پکیج آموزشی (برای مدارس و دانشگاه‌ها):

• سنسور اثر هال آنالوگ 3 پین (10 عدد)

• آردوینو Uno (3 عدد)

• نمایشگر LCD 16×2 (2 عدد)

• برد بورد 400 نقطه‌ای (5 عدد)

• کتاب آزمایش‌های فیزیک الکترومغناطیس

سوالات متداول (FAQ)

✅ حداقل و حداکثر فاصله تشخیص چقدر است؟

فاصله تشخیص بستگی به قدرت آهنربا دارد. برای آهنربای نئودیمیوم معمولی، حداکثر فاصله 3-5 سانتی‌متر است.

✅ آیا می‌توانم برای تشخیص فلزات از این سنسور استفاده کنم؟

خیر، این سنسور فقط میدان‌های مغناطیسی را تشخیص می‌دهد. برای فلزات از سنسور القایی یا خازنی استفاده کنید.

✅ تفاوت این سنسور با رید سوییچ چیست؟

رید سوییچ یک کلش مکانیکی است که با میدان مغناطیسی فعال می‌شود، اما سنسور هال کاملاً الکترونیکی و فاقد قطعات متحرک است.

✅ طول عمر سنسور چقدر است؟

بسیار طولانی (ده‌ها هزار ساعت) چون هیچ قطعه متحرکی ندارد.

✅ آیا نیاز به مقاومت Pull-up دارم؟

خیر، سنسور آنالوگ به مقاومت Pull-up نیاز ندارد (برخلاف سنسور دیجیتال).

✅ آیا در فضای بیرون قابل استفاده است؟

بله، اما باید از محفظه ضدآب استفاده کنید و اثرات دمای محیط را در کالیبراسیون لحاظ کنید.

✅ حداکثر سرعت تشخیص چقدر است؟

بسیار سریع (تا 100kHz) – مناسب برای اندازه‌گیری سرعت موتورهای پرسرعت.

✅ آیا می‌توانم چند سنسور را همزمان استفاده کنم؟

بله، هر سنسور به یک پین آنالوگ جداگانه نیاز دارد یا می‌توانید از مالتی‌پلکسر آنالوگ استفاده کنید.

اطلاعات فنی تکمیلی

پارامترهای الکتریکی:

• ولتاژ آفست: 2.5V ± 0.1V در 25°C

• رابط خروجی: آنالوگ، امپدانس خروجی: 100Ω تا 1kΩ

• پهنای باند: 25kHz (نوع A1324)

• رابط تغذیه: 100nF خازن دیکاپلینگ توصیه می‌شود

مشخصات مکانیکی:

• وزن: حدود 2 گرم

• مواد: PCB فیبری، المان سنسور در روکش اپوکسی

• نصب: سوراخ‌های مونتاژ 2mm

• جهت‌یابی: حساسیت در راستای عمود بر صفحه سنسور

پارامترهای محیطی:

• دمای ذخیره‌سازی: 65- تا 150 درجه سانتی‌گراد

• رطوبت: 5% تا 95% غیرچگالنده

• ارتعاش: تا 20g، 10-2000Hz

• شوک: 100g، 11ms

چرا سنسور هال آنالوگ را از نیکی سایت بخرید؟

✅ کیفیت تضمین شده: تست 100% عملکرد قبل از ارسال
✅ مستندات فارسی: راهنمای کامل فارسی با مثال‌های عملی
✅ پشتیبانی فنی: مشاوره رایگان برای انتخاب و عیب‌یابی
✅ تنوع محصول: ارائه مدل‌های مختلف با حساسیت‌های متنوع
✅ تحویل سریع: ارسال اکسپرس به تمام ایران
✅ قیمت رقابتی: بهترین قیمت با کیفیت بالا
✅ آموزش رایگان: ویدئوهای آموزشی در سایت و کانال‌های ما