Магнитный датчик в смартфоне: что это и как работает?

Но главным отличием являются многочисленные датчики, без которых не обходится ни один смартфон: акселерометр, гироскоп, барометр, датчики температуры, освещённости приближения и т.д. Все они упрощают пользование телефоном и делают его умнее. Сегодня расскажем об особенностях и назначении магнитного датчика в современных смартфонах.

Зачем нужен магнитный датчик?

Этот датчик также принято называть датчиком Холла. Эффект Холла был открыт почти 150 лет назад, но активно используется в разной технике по сегодняшний день. Датчик Холла обнаруживает магнитное поле, благодаря чему может определить положение смартфона в пространстве. Так, смартфон может стать компасом — достаточно скачать специальное приложение из Google Play (просто сделайте поиск по запросу «компас»).

В половине прошлого столетия датчик Холла использовали в автомобилях — это стало первым шагом внедрения таких технологий в быт человека. Далее разработку стали использовать в других сферах, включая мобильные технологии.

Магнитный датчик удобен вкупе с чехлом на магнитной застежке/защелке. За счёт этого можно сэкономить время, так как экран телефона будет автоматически выключаться при закрытии и включаться при открытии аксессуара. При наличии у чехла окошка незакрытое им пространство может быть активным, то есть можно будет проверять время, приложения и какие-то виджеты без открытия кейса и разблокировки смартфона. Нужно отметить, что магнит никак не вредит ни сенсору, ни другим датчикам или комплектующим телефона.

image

Как включить магнитный датчик на телефоне?

В большей части флагманов, выпускаемых как крупными брендами, так и более бюджетными компаниями, есть магнитный датчик. Он работает автоматически. Проверить наличие технологии можно в технических характеристиках определенного устройства или благодаря простым тестам:

  1. Можно сымитировать магнитный чехол, приложив к экрану телефона обыкновенный магнит. Если дисплей погаснет, значит сработал магнитный датчик.
  2. Скачайте приложение компаса, отключите интернет и проверьте, будет ли он работать. UPD. Нужно отметить, что в случае с компасом речь идет о более продвинутом геомагнитном датчике.

image

В продолжение обзоров по готовым модулям различных датчиков к Ардуино платформе, перейдём к датчикам магнитных полей.

Модуль датчика Холла KY-003

Данный модуль предназначен для обнаружения магнитного поля при помощи эффекта Холла. Этот эффект состоит в том, что в проводнике с постоянным током, помещенном в магнитное поле возникает поперечная разность потенциалов [1-3].

Габариты 28 х 15 мм, масса модуля 1,2 г. На плате имеется два крепежных отверстия диаметром 2 мм на расстоянии 10 мм друг от друга. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный. Когда индукция магнитного поля превышает заданное значение на информационном выходе модуля высокий логический уровень сменяется на низкий. На модуле имеется светодиод, который загорается при срабатывании датчика. В качестве иллюстрации можно загрузить на плату Arduino UNO программу LED_with_button [4], и подключить вместо кнопки данный модуль.

Модуль срабатывает только на северный полюс магнита, порог срабатывания достаточно высокий, магнит нужно подносить вплотную. Потребляемый ток 6,3 мА в ждущем режиме и составляет 11 мА при срабатывании.

Из недостатков следует отметить, что довольно сложно найти взаимную конфигурацию магнита и датчика для надежного срабатывания.

Поскольку модуль реагирует на определенное пороговое значение магнитного поля, то самым очевидным применением такого датчика может быть использование этого датчика вместо геркона. Хотя геркон это весьма надежный прибор, все же в его конструкции имеются подвижные механические контакты, в отличие от него датчик Холла никаких подвижных деталей не имеет. К примеру, можно установить данный модуль на дверном косяке, на полотне двери напротив него установить магнит, получится датчик открывания двери для сигнализации или умного дома, аналогично можно организовать подсчет оборотов колеса, закрепив на нем магнит и поместив в непосредственной близости от него этот датчик.

Модуль на основе геркона KY-021

Датчик представляет собой нормально разомкнутый геркон с добавочным сопротивлением 10 кОм [5-6].

Габариты модуля 24 х 17 мм, масса 1,2 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный.

Потребляемый ток равен нулю в ждущем режиме и составляет 0,5 мА при срабатывании.

Модуль подключается и испытывается абсолютно аналогично тактовой кнопке [4,7]. Геркон можно использовать в системах сигнализации, для подсчета числа оборотов и т.п. Способов использования герконов великое множество [8-9].

Модуль датчика Холла (линейный) KY-024

Модуль предназначен для измерения напряженности постоянного магнитного поля [10-11].

Габариты модуля 44 х 15 х 13 мм, масса 2,8 г., в плате модуля имеется крепежное отверстие диаметром 3 мм. Чувствительным элементом служит датчик Холла SS49E. Индикация подачи питания осуществляется светодиодом L1.

Датчик имеет четыре контакта. «A0» — аналоговый выход, напряжение на котором меняется в зависимости от индукции магнитного поля. Выводы питания «G» — общий провод, «+»– питание +5В. На цифровом входе «D0» присутствует низкий логический уровень, если напряженность магнитного поля не превышает заданного порога, при срабатывании датчика низкий уровень меняется на высокий. Порог срабатывания цифрового канала датчика можно менять многооборотным подстроечным резистором. При срабатывании датчика загорается светодиод L2.

Полезное:  Цифровой индикатор переменного тока

Потребляемый ток 9 мА в ждущем режиме и 11 мА при срабатывании.

Модуль срабатывает только на северный полюс магнита. Максимальное расстояние срабатывания 6 мм.

Аналоговый канал позволяет организовать измерение количественных характеристик магнитного поля. Показания на аналоговом порте Arduino UNO меняются от 550 до 200 единиц в зависимости от расстояния до магнита (в память Arduino UNO была загружена программа AnalogInput2).

Модуль с герконом KY-025

Чувствительным элементом модуля является обычный геркон, работающий вместе с компаратором на микросхеме LM393YD, по заверениям продавцов [12-13] это позволяет уменьшить, ток, протекающий через контакты геркона, и тем самым увеличить его ресурс.

Габариты модуля 45 х 18 х 13 мм, масса 2,8 г., аналогично предыдущему случаю в плате модуля имеется крепежное отверстие диаметром 3 мм. Индикация питания осуществляется светодиодом L1.

При срабатывании геркона загорается светодиод L2. Потребляемый ток 3,7 мА в ждущем режиме и 5,8 мА при срабатывании.

Какой порог чувствительности должен регулироваться переменным резистором неясно, видимо данные модули с компаратором LM393YD являются стандартными и к ним припаивают различные датчики в зависимости от назначения конкретного модуля. Разумеется, модуль срабатывает дискретно как кнопка, в чем можно убедиться с помощью программы LED_with_button [4]. На выводе «A0» постоянно присутствует напряжение питания +5В. Выводы питания «G» — общий провод, «+»– питание +5В. На цифровом входе «D0» присутствует низкий логический уровень, при срабатывании геркона низкий уровень меняется на высокий. Целесообразность данного модуля, по мнению автора, спорна, учитывая, что и в простейшем случае включения геркона типа модуля KY-021 сила тока, протекающая через контакты геркона, существенно меньше одного миллиампера.

Модуль датчика Холла KY-035

Данный модуль представляет собой микросхему SS49E, без каких либо дополнительных устройств [14]. Установка микросхемы на плате в данном случае может быть объяснена, только требованиями унификации при создании данного набора датчиков.

Габариты модуля 29 х 15 мм, масса 1,2 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный.

Потребляемый модулем ток составляет около 6 мА и не зависит от состояния датчика.

При отсутствии внешнего магнитного поля на информационном выходе присутствует напряжение равное половине напряжения питания. Внешнее постоянное магнитное поле приводит к тому, что напряжение на информационном выходе начнет увеличиваться или уменьшатся в зависимости от полярности магнита. В этом легко убедиться, используя программу AnalogInput2

С помощью данного модуля можно организовать контроль расстояния до источника магнитного поля, подсчет числа оборотов и т.п. Микросхема чувствительна к магнитному полю с индукцией в диапазоне 600-1000 Гс [15].

Полезные ссылки

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Холла
  2. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-holla
  3. http://www.14core.com/wiring-hall-effect-sensor-switch-magnet-detector-module/
  4. http://robocraft.ru/blog/arduino/57.html
  5. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-na-osnove-gerkona
  6. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky021
  7. http://2shemi.ru/mehanicheskie-datchiki-dlya-arduino/
  8. https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/gerkony/
  9. http://electrik.info/main/school/419-gerkony-sposoby-upravleniya.html
  10. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-holla-_lineynyiy_
  11. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky024
  12. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-magnitnyiy-datchik-s-gerkonom
  13. http://www.zi-zi.ru/module/module-ky025
  14. http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-holla_
  15. https://ru.wikipedia.org/wiki/Гаусс_(единица_измерения)

Все файлы документации и программ находятся в общем архиве. Обзор подготовил Denev.

Представляем вашему вниманию большой выбор приборов детектирования и измерения электромагнитного излучения, а также пробников тока и др. измерительного оборудования. Индукционные и другие детекторы электромагнитного излучения широко используются в системах навигации, измерениях угла поворота и направления движения, определения координат и др. оборудовании.

Виды датчиков электромагнитного поля

Широкая сфера применения индукционных и др. датчиков требует использования напряженности, направления и др. свойств электрического магнитного поля. В современных системах применяются датчики колебаний, датчики напряженности электрического поля, купить эти и другие системы вы можете в ООО «Серния Инжиниринг» по выгодной цене.

Наиболее распространены следующие датчики напряженности и колебаний, изменения постоянного магнитного поля:

  • Детекторы Виганда. Принцип работы основан на эффекте Виганда – самопроизвольном изменении магнитной поляризации при нахождении ферромагнитной проволоки в магнитном излучении. Данные датчики применяются в расходомерах, для определения угла поворота, скорости, положения, считывания идентификационных карт и в других системах. Достоинством является независимость от внешних электромагнитных полей, широкий температурный диапазон, эксплуатация без источника электрического питания
  • Магниторезистивные детекторы электрического магнитного излучения – используют магниторезистор в качестве элемента чувствительного к изменению оммического сопротивления, что наиболее сильно проявляется в полупроводниковых материалах. Данные датчики способны определять малейшие изменения состояния направления магнитного излучения, широко используются в навигации, определении положения объектов, магнитометрии и др. сферах деятельности.
  • Индукционные датчики магнитного поля. Это генераторный тип индукционных датчиков с различной конструкций для определения индукции и др. параметров постоянных и переменных полей. Здесь вы можете подобрать и купить индукционные датчики измерения магнитного поля, цена в Москве от ООО «Серния Инжиниринг» является одной из наиболее выгодных на сегодняшний день.
  • Датчики Холла. Системы измерения электромагнитного излучения, основанные на эффекте Холла, взаимодействия движущихся электрозарядов с магнитным полем. Детекторы Холла характеризуются высокой чувствительностью и линейным выходным сигналом, широко используются в системах автоматики, бытовой технике и др. устройствах.

Датчики электромагнитного поля от компании ООО «Серния Инжиниринг»

Позвоните или оформите заявку – мы подберём оптимальное по цене и техническим характеристикам индукционные и другие детекторы для оснащения вашего предприятия или лаборатории.

03:24 05.08.2019 (обновлено: 15:19 03.03.2020) 19 июня 2019, 14:36 Медики из США научили умные колонки «слышать» сердечные приступы Сейчас для магнитной диагностики используются, в основном, сверхпроводниковые магнитные датчики, так называемые СКВИДы (от англ. superconducting quantum interference device — сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство). Однако они имеют высокую сложность конструкции и требуют постоянного охлаждения до температуры жидкого гелия. Кроме того, такие устройства имеют и высокую стоимость — например, цена магнитокардиографа на СКВИДах составляет сотни тысяч евро. Новый датчик, разработанный сотрудниками НИТУ «МИСиС» в сотрудничестве с коллегами из Университета Авейру (Португалия), работает при комнатной температуре. Он также очень компактен – рабочая часть не превышает 3 сантиметров в длину, говорится в сообщении пресс-службы российского вуза. Датчик основан на композитных мультиферроиках (материалах, способных преобразовывать слабое колебание внешнего магнитного поля в электрический сигнал). В данном случае композитный мультиферроик состоит из кристалла ниобата лития и аморфных ферромагнитных материалов – металлических стекол. В дальнейших планах разработчиков – усовершенствование датчика для достижения еще большей чувствительности, а также работы по созданию прототипа готового устройства, отмечается в сообщении. 2 июля 2019, 12:35 Российские медики выяснили, как лучше проводить реабилитацию после инсульта

imageТакое приспособление, как датчик Холла – это магнитоэлектрический механизм, принцип которого был впервые открыт физиком Холлом, в честь которого он и был впоследствии назван. В этом материале мы расскажем, что такое датчик Холла, какие его основные принципы работы, как работает данное устройство в мобильном телефоне и автомобиле. Также вы ознакомитесь с основными видами подобных агрегатов.

Основные принципы работы датчиков Холла

image

Принцип работы прибора заключается в наличии званного элемента, который связывается с электрической схемой.

Сам датчик Холла – это такая микросхема, способная на выходе создавать тот или иной информационный сигнал. Зафиксированное магнитное поле – это и есть основа принципа работы данного механизма. Чтобы определить скорость перемещения неподвижных элементов той или иной конструкции, к ней прикрепляют датчик Холла и магниты к подвижной части.

Также движущиеся контакты и части могут просто намагничиваться и не будет необходимости дополнять конструкцию чем-либо. А с целью измерения скорости вращения потребуется несколько постоянных магнитов и сам датчик Холла. В таком случае принцип работы такого приспособления будет следующим:

  • в свободном состоянии пластинка будет перемещаться между двумя полюсами;
  • также она будет экранировать магнитное поле;
  • во время каждого оборота будет происходить электрический импульс в тахометр.

А чтобы увеличить точность показателей нужно увеличить количество используемых магнитов.

Применение датчиков Холла для мобильных телефонов и прочей техники

Прибор может выдавать такие состояния сигнала:

  • единица при наличии сигнала (горящий светодиод);
  • ноль при его отсутствии и потухший светодиод.

Эта особенность выдачи сигнала сделала данное устройство незаменимым элементом для мобильных телефонов и прочей цифровой техники. Датчики можно размещать в одном корпусе с логическими элементами и микроконтроллерами, а также цеплять прямо к ним.

Примеры использования данного устройства для телефонов и техники такие:

  • imageв мобильном телефоне этот прибор нужен для контроля закрытия чехла, он показывает, открыта или закрыта магнитная застежка. Также в старых телефонах типа «раскладушка» он отвечает за отключение экрана при закрытии крышки;
  • если закрыть крышку ноутбука, то мы увидим, что его экран потухнет. Это тоже работа прибора. Он установлен на материнской плате, а на крышке ноутбука стоит небольшой магнит. Когда крышка закрывается, магнитное поле срабатывает на датчик и экран гаснет.

Также еще очень широко используются эти приборы в электрических двигателях и в автомобилях в качестве датчиков положения, об этом мы расскажем более подробно чуть позже.

Классификация датчиков Холла

Это устройство работает в паре с магнитным полем. Оно подразделяется на две основные категории:

  • аналоговое;
  • цифровое.

imageАналоговый прибор способен перерабатывать индукцию в напряжение, а величина, которую он способен показать, зависит от полярности магнитного поля и силы. Также учитывайте и дистанцию его установки.

Благодаря цифровым приборам можно определить есть ли вообще поле.

Работают они так:

  • Датчик выдаст логическую единицу при условии достижения индукции нужного порога.
  • Если порог не достигается, то выдается логический ноль.
  • Если индукция слабая, а прибор имеет низкую чувствительность, то можно и не зафиксировать поле.

Огромный недостаток цифрового прибора – это наличие нечувствительной межпороговой зоны.

Цифровые приборы, в свою очередь, подразделяются биполярные на две категории:

  • биполярные датчики Холла, способные реагировать на изменение полярности магнитного поля. Так, одна полярность отключает прибор, а вторая наоборот включает;
  • униполярные могут включаться лишь при наличии определенной полярности и выключаются они при снижении индукции.

Особенности применения датчика Холла в автомобиле

imageВ машине датчик Холла работает по принципу обычного ключа – замыкателя и размыкателя. Магнит при этом вращается в трамблере и влияет на закрепленный стационарным способом сам датчик. Когда последний начинает «чувствовать» магнитное поле, он начинает подавать импульсы, которые, в свою очередь, вызывают искру для зажигания.

Для автомобиля датчик Холла является одним из ключевых элементов системы его зажигания и присутствует в любой модели независимо от комплектации и стоимости.

Иногда этот прибор может применяться в цифровых автомобильных спидометрах или тахометрах, а также применяться для проверки скорости движения передаточных данный и с целью контроля работы антиблокировочной системы машины.

Кроме того, данный агрегат отличается высокой надежностью. Он способен работать далеко не один год, а ломается, как правило, из-за сильного физического воздействия или вследствие сильных загрязнений. Очень часто датчик устанавливается так, чтобы его можно было с легкостью в любой момент снять и сменить. Исключение составляют только те приборы, которые используются для контроля наиболее сложных автомобильных систем.

Как проверить датчик Холла самостоятельно

Есть несколько методов проверки проверка устройства на предмет работоспособности. Каждый из них вы можете применять самостоятельно в зависимости от тех или иных обстоятельств:

  • imageпроверка тестером. Для этого потребуется любой тестер цифрового формата, установите на нем режим вольтметра и измерьте с его помощью напряжение на датчике. Если датчик работает правильно, то показатели напряжения будут колебаться в пределах от 0,2 до 3 Вольт. При его отсутствии либо показателе свыше 3 Вольт, датчик требует срочной замены;
  • проверка устройством, работающим по аналогии с прибором. Вместо самого датчика Холла, который следует проверить на работоспособность, используйте аналогично работающий прибор. Создать подобное устройство можно самостоятельно. Возьмите небольшой кусок провода и колодку вместе с распределителем. Такую конструкцию нельзя использовать в течение длительного времени, особенно в автомобиле, но для одного раза можно сделать исключение. Так вы поймете, состояла ли ваша проблема в датчике, или в чем-то другом;
  • проверка с помощью нового такого же устройства. Вы можете поставить другой датчик Холла, работа которого не вызывает у вас нареканий и проверить второй.

Особенности применения датчиков Холла

Если подобный прибор применяется в узле конструкции, то за ним нужно очень тщательно следить. Помните о частых и регулярных проверках, а также профилактических мероприятиях для схемы, которая ответственна за подключение.

imageПри обслуживании старайтесь не испортить конструкцию устройства. Поэтому, чтобы не допустить его порчу, отсоединение прибора от питания должно производиться после выключения зажигания. Благодаря этому вы не допустите перепадов тока, соответственно, прибор не сломается.

Неработающие агрегаты в большинстве случаев не ремонтируют, поскольку на практике ремонт совершенно бесполезен. Сломанное устройство просто утилизируют, а на его место ставят новое.

Ключевое преимущество датчиков Холла заключается в том, что при соблюдении допустимых рабочих значений тока и напряжении, его может хватить на огромное количество включений и выключений телефонов, смартфонов, ноутбуков и других приборов. В отличие от геркона, в приборе отсутствуют электромеханические контакты, которые быстро изнашиваются.

Итак, мы вкратце рассказали о том, что такое датчик Холла, по какому принципу он работает, и какую функцию он способен выполнять в автомобилях, а также мобильных телефонах и прочих видах цифровой техники.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Citilink-kabinet.ru
Добавить комментарий