Меню
X | ЗАКРЫТЬ

Схема с датчиками холла по принципу угла поворота или датчик положения лодочного мотора

Содержание

Автор статьи
Сергей Трущелёв
Область моих интересов и знаний очень широкая, таких уже мало осталось :) Электроника, радиотехника, радиосвязь, цифровая и вычислительная техника, системы автоматического регулирования и управления, программирование, моделирование в симуляторах и пр.
Написано статей
0

Введение

Иногда у клиентов возникают совершенно эксентричные идеи и желания, а воплощать их нам, электронщикам.
Всегда ли при этом надо использовать хай-тек, т.е. «высокие технологии»?
Конечно — нет. Так и получилось на этот раз — просто, «дешево» и со вкусом.

Задание

Есть катер и на нем установлен лодочный мотор с круговым вращением на 360 градусов. Делается это сервоприводом или тросиками — не важно, но индикации положения мотора — нет.

Требуется:
— обеспечить дискретное измерение положения мотора с помощью датчиков Холла;
— дискретность (шаг) 15 градусов или по ситуации;
— электропитание схемы 12 V DC;
— отображение положения мотора допустимо осуществлять круговым светодиодным индикатором (зеленый — обозначение циферблата; красный — отметка положения мотора);
— линия связи между датчиком и индикатором допускается в виде кабеля.

Решение

1. Дизайн индикатора

Дизайн достаточно примитивен, но информативен.
На рис. 1 представлено упрощенное изображение циферблата индикатора с меньшим числом точек измерения положения, чем по ТЗ.

Изготовление циферблата выполняется из оргстекла, с установкой трехцветных светодиодов по внешнему кругу и красных светодиодов — по внутреннему. Это позволяет сформировать выраженную красную стрелку положения. Основные цифры и оси подсвечиваются белыми светодиодами постоянно.

Схема с датчиками холла по принципу угла поворота или датчик положения лодочного мотора

Рис.1. Дизайн индикатора.

2. Принцип измерения положения мотора

Предложен самый простой принцип на основе датчиков Холла, размещенных по окружности неподвижного основания и единственного магнита, размещенного на вращающейся части мотора.

Данная схема приводит, конечно, к значительному числу датчиков Холла, равному числу регистрируемых положений мотора. В нашем случае это N = 360 / 15 = 24 или около того.

3. Дизайн магнитной системы датчика положения

Используя FEMM, создадим дизайн магнитной системы.
Особенность этой системы — возможность одновременного свечения двух ближних светодиодов из-за срабатывания двух ближних датчиков Холла.
Это, кстати, может позволить снизить в два раза число требуемых датчиков Холла при сохранении условной точности визуального позиционирования.

Верхняя часть магнитной системы — это подвижная часть, а нижняя — неподвижная.
На каждом выступе нижней части находится свой датчик Холла.
На верхней подвижной части находятся два магнита (Nb55), соединенных «железной» перемычкой (Pure Iron).

Схема с датчиками холла по принципу угла поворота или датчик положения лодочного мотора

Рис.2. Анализ магнитной системы датчика положения.

4. Магнитный сенсор

В качестве датчика Холла будем использовать микросхему TLE4905 от Infinion.
Напряжение питания от 3.8 V до 24 V, ток собственного потребления 3..8 mA, коммутируемый ток до 100 mA.
Выход — открытый коллектор.

Схема с датчиками холла по принципу угла поворота или датчик положения лодочного мотора

Рис.3. Датчики Холла

5. Схема индикатора

Число светодиодов — условно и зависит от числа фиксируемых положений.

Для примера выбраны трехцветные светодиоды BL-L515RGB.

Параметры:
— прямой ток If ≤ 20 mA;
— прямое падение Uf зависит от «цветности».

Для зеленого светодиода выбираем ограничительное сопротивление:
RBG = (Vdc — Vf) / If = (12 — 3.8) / 20 = 430 Ohm.

Для красного светодиода выбираем ограничительное сопротивление:
RBG = (Vdc — Vf) / If = (12 — 2.1) / 20 = 510 Ohm.

6. Расчет мощности потребления при N=24.

Подсветка зелеными светодиодами:
PG = N * Uf² / 430 = 24*3.8^2/430 = 0.8 W

Индикация положения красным(и) светодиодами:
PR = 2 * 2.1² / 510 = 0.017 W

Собственное потребление датчиков Холла:
PH = 24*12*0.008 = 2.3 W

Общее потребление схемы:
PS = 0.8 + 0.02 + 2.3 = 3.1 W

Выводы

  • схема чрезвычайно проста и не требует применения микроконтроллеров;
  • схема требует числа элементарных датчиков Холла, пропорционально числу фиксируемых положений;
  • принцип отображения угла поворота на основе круговой шкалы из светодиодов не требует преобразований угла положения в численное отображение, что исключает необходимость использования MCU.
  • недостаток Схемы — использование большого числа гальванических связей (N+2) между датчиком и индикатором. Впрочем, это не принципиально важный момент и решается использованием проводов витых пар.

 

Скачать схему можно тут

Комментарии 2

  • А просто герконы нельзя использовать

  • Статья — удивительное произведение дилетанта. Зашёл чтобы посмотреть частоту преобразования микросхемы. Листал по диагонали, где останавливался — волосы вставали дыбом. Например- чем больше частота — тем больше нужна емкость фильтрующего конденсатора (все наоборот). Задача с датчиками Холла тоже бред — кол-во датчиков может быть сокращено при организации кодирования. А вообще — есть готовая микросхема, выдающая угол поворота магнита на валу с дискретностью 360/256 градусов (у буржуев точнее, у нас есть такой вариант).
    Ребята, пишите статьи адекватнее — нельзя так народ заблуждать!!! Или это специальный коктейль для взрыва неокрепшие умов??

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *