www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hallsensoren für Lageerkennung


Autor: padesmos (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo alle,
bei einem Projekt an der FH soll ich die Lage eines bewegenden stifts 
durch bloß 2 Hallsensoren erkennen. der Stift soll in allen Richtungen 
beweglich sein(360°~in Kreis wie ein Joystick) und er legt somit vom 
Mittelpunkt eines Kreises 1,6mm zurück bis zum Anschlag.Dessen Ausgang 
soll linear analog sein, damit ich es direkt mit einem Microkontroller 
erfasse und bewerte die Lage des Stifts.
Da ich mit dem Thema Hallsensoren noch nich vertraut bin, bräuchte ich 
eure Hilfe:
 1)Genauigkeit und was für Rolle sie hier mir nutzt solange ich eine
   grosse Auflösung im AD des uc haben werde.
 2)stimmt meine Rechnung:
   Bei einer Empfindlichkeit von 2,5 mV/G und U(B)min=0,2V ist B=-920G &
   U(B)max=4,7V ist B=880G.
   Also der gesamte B-Bereich sei 1800G und U-bereich sei 4,7-0,2 =4,5V
   bei meiner strecke 1,6mm also entspricht 2,8V/mm.
   Mit einer Auflösung von 10 => 2,8/ 2hoch(10)=0,00273.
   ist das überhaupt zu schaffen, wenn nicht was für andere Parameter
   soll ich noch beachten?
 3)Was für Hallsensor bzw. Microkontroller werden hier kompatibel sein?
Ich bin einbischen verwirrt deshalb stelle ich so viele Fragen, wäre 
aber sehr dankbar für eure Hilfe!
Schöne Grüße

Autor: Meister Eder (edson)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>bei einem Projekt an der FH soll ich die Lage eines bewegenden stifts
>durch bloß 2 Hallsensoren erkennen. der Stift soll in allen Richtungen

Zwei Hallsensoren alleine werden nicht reichen, es sei denn der Stift 
ist magnetisch (wäre nicht ideal) oder am Ende des Stifts wird ein 
magnetischer Werkstoff bewegt.

>beweglich sein(360°~in Kreis wie ein Joystick) und er legt somit vom
>Mittelpunkt eines Kreises 1,6mm zurück bis zum Anschlag.

Dann legt der Stift bei Bewegung Strecken bis zu 3,2mm zurück, oder?
(2x1,6mm=3,2mm)

1) Genauigkeit und Auflösung sind nicht dasselbe...

Für ersteres muss man selbst sorgen, das zweite ist durch die 
Bauteil-Auswahl gegeben.

2) Nochmal nachrechnen! Mit 1,6mm ist wie gesagt nicht der gesamte 
Bereich berücksichtigt.

3) Jeder uC mit analogen Eingängen ist 'kompatibel'.

Gruss,
Edson

Autor: Analog (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du willst wahrscheinlich das Erdmagnetfeld messen. Da empfehle ich Dir 
lieber Magneto-Resistive-Sensoren, wie z.B. KMZ51 oder HMC1022 
(2-Achsig). Zu Deiner Frage mit der Genauigkeit und Deiner Berechnung 
äußere ich mich jetzt nicht, aber du musst wahrscheinlich schon mit 
einem Instrumentenverstärker arbeiten, z.B. INA-Reihe von TI. 
Mikrokontroller kannst Du im Prinzip jeden nehmen, einen AD-Wandler hat. 
Die Rotationsgeschwindigkeit des Stifts bestimmt die Hardware, aber es 
kann sich bei Deinem Problem nicht um schnelle Bewegungen handeln. Sonst 
muss ein Gyroskop her ADXRS150 (Analog Devices). Viel Spaß beim 
basteln... :)

Autor: padesmos (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke Edson für die schnelle Antwort,
1)ja du hast Recht, ich hab´s bloß vergessen, ich habe vor am ende des
  Stifts ein Magnet zu bauen.
2)3,2mm ist auch der gesamte Durchmesser.

>1) Genauigkeit und Auflösung sind nicht dasselbe...
>Für ersteres muss man selbst sorgen, das zweite ist durch die
>Bauteil-Auswahl gegeben.

Wie meinst du damit? die Auflösung wird vom Hersteller eingegben.
Ich verstehe dann immer noch nicht wie sich die Genauigkeit rechnen 
lässt..

>2) Nochmal nachrechnen! Mit 1,6mm ist wie gesagt nicht der gesamte
>Bereich berücksichtigt.

Ok ich setze nur 3,2mm anstelle von 1,6mm, mehr nicht?heisst das meine 
Rechnung sei soweit in Ordnung?

Danke nochmal und schönen Abend!
Gruß

Autor: padesmos (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Analog,
habe gerade deine Antwort gelesen,
Danke schön.
>Du willst wahrscheinlich das Erdmagnetfeld messen
nein das habe ich nicht vor. Ich will die Lage des Stifts
erkennen und nachher im uc speichern. ausserdem es sollte
am billigsten sein, deshalb habe ich vor ein billiges Hallsensor
zu nutzen(max 1Euro), die KMZ sind schon über 2,7Euro.
Hättest du Zeit dann bitte den Unterschied zw. Auflösung und Genauigkeit 
mal besprechen.
Danke sehr für eure Zeit!
Schöne Grüße!

Autor: Analog (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja dann finde ich Deine Problemstellung nicht schwierig.

Autor: padesmos (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Leute,
>Ja dann finde ich Deine Problemstellung nicht schwierig.
Ja für dich sicher, ich bin aber ganz Anfänger, viele Sachen sind mir 
immer noch nicht klar, was der Genauigkeit angeht.
Wie ich oben beschrieben habe, bekomme ich von dem Hallsensor ein 
analoges Signal,
1)heisst das ich brauche nicht über die Auflösung zu sprechen, solange 
der
  uc es übernimmt oder soll ich auf irgendwas beachten?
2)Ist es überhaupt mit bloß 2 Hallsensoren machbar die Aufgabe 
auszufüllen?
3)Weiss jemand wo ich mir ein Tutorial finden kann, das ausführlich die
  Dimensionniereung der Hallsensoren anspricht?
Danke im Voraus und schöne Grüße!

Autor: Si Lhoussaine (locin)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Ali :-)

> 3)Weiss jemand wo ich mir ein Tutorial finden kann, das ausführlich die
>   Dimensionniereung der Hallsensoren anspricht?


Anbei ist was für dich

Autor: Pad Semos (padesmos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Locin,
Gott sei stoltz auf dich.
Danke für den doc, obwohl es mir hier nicht viel nutzt.
Gruß

Autor: Analog (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo  padesmos,


> 2)Ist es überhaupt mit bloß 2 Hallsensoren machbar die Aufgabe
> auszufüllen?

Mir persönlich ist der Aufbau nicht ganz klar. Wäre gut, wenn Du den 
Aufbau etwas ausführlicher beschreibst. Wie sieht das Szenario um den 
Stift aus.


> 1)heisst das ich brauche nicht über die Auflösung zu sprechen, solange
>der
>  uc es übernimmt oder soll ich auf irgendwas beachten?

Das kommt auf den Sensortyp an. Sehr wahrscheinlich musst Du eine kleine 
OP-Amp-Verstärker vorschalten Sensor-Verstärker-AD-Wandler. Da kannst Du 
Dir das Ausgangssignal "her-zoomen". Ich vermute das Ausgangssignal der 
Hall-Sonden ist auch abhängig vom Magnetfeld -> Stärke der Magneten, 
Abstand etc.

Also mein Konzept würde so aussehen:

-DUALOP LM358 oder RAIL-to-RAIL MAX4253
-Mega8 (z.B.)
-2 Hall-Sonden


2 mal LM358 als Nicht-Invertierender Verstärker mit Offset-Verschiebung 
auf VDD/2. Die Sonden an die Eingänge der Amp-Schaltungen. Ausgänge der 
Amps auf jeweils einen AD-Wandler-Eingang des Mega8 (hat übrigens 8 
Stück). Achtung Abtastrate nicht höher als 10KHz, wenn Du was schnellers 
brauchst dann nimm einen ADUC841.

Die Auflösung stellst Du jetzt mit Hilfe der Verstärkung ein, du 
kalibrierst nach Minimalen und Maximalen Abständen und dann bist Du fast 
fertig.

Autor: Si Lhoussaine (locin)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Analog,

> Die Auflösung stellst Du jetzt mit Hilfe der Verstärkung ein, du
> kalibrierst nach Minimalen und Maximalen Abständen und dann bist Du fast
> fertig.

nicht nur ...aber auch !

die Mechanik wird auch hier eine rolle spielen...ich meine die Position: 
Magnet zu Hall-S wird bei der Auflösung entscheidend

Gruß

Autor: Analog (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Si Lhoussaine

das meinte ich ja mit minimalen und maximalen Abständen. Man führt die 
Sonde und den Magnet genau gegenüber. In diesem Fall wir der Ausschalg / 
Ausgangssignal der Sonde maximal. Das gleiche für das Minimum, also Stab 
um 180Grad drehen. Oder je nach Anordnung der Sonden den Stab in 
beispielsweise 5Grad schritten drehen und die Ausgangssignale in eine 
Tabelle schreiben und vergleichen... -> Lockup-Table mit einer gewissen 
Toleranz-Akzeptanz der Messwerte. Also beispielsweise Messwert 1.2V -> 
Tabele 1.2V bis 1.4V = 35 Grad oder so ähnlich.

Autor: Si Lhoussaine (locin)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Analog wrote:
> @ Si Lhoussaine

> Ausgangssignal der Sonde maximal. Das gleiche für das Minimum, also Stab
> um 180Grad drehen. Oder je nach Anordnung der Sonden

am besten werden 4 Sensoren in Umfang eines Kreises angeordnet (90° 
zueinander) aber mit 4 Sensoren ist das System wahrscheinlich teuer... 
mit 3 ist auch realisbar (120° zueinander)... aber mit 2 Sensoren (90° 
zueinander) wird Problem mit der Linearität und auch Auflösung haben.( 
im Fall wo der Magnet weit weg von beiden Sensoren)

Gruß

Autor: Pad Semos (padesmos)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hier eine einfache Skizze.
wie Si Lhoussaine sagt ist im 3 Quartel ist die Magnetdichte am 
kleinsten und wird -denke ich- nicht detektiert oder ergibt falsche 
Messung.

Autor: Pad Semos (padesmos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo alle
>Sehr wahrscheinlich musst Du eine kleine
>OP-Amp-Verstärker vorschalten Sensor-Verstärker-AD-Wandler. Da kannst Du
>Dir das Ausgangssignal "her-zoomen"
1) wozu brauche ich eine verstärkung solange ich eine Ausgangspannung 
von 0,2 bis 4,7V bekomme(Allegro-Sensoren bieten dies)?
>am besten werden 4 Sensoren in Umfang eines Kreises angeordnet (90°
>zueinander) aber mit 4 Sensoren ist das System wahrscheinlich teuer...
>mit 3 ist auch realisbar (120° zueinander)
Ja das scheint mir logisch, will aber zuerst sicher ob es nicht mit 2
HS klappt.
Danke für die netten Vorschläge!
Gruß

Autor: Meister Eder (edson)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Ali,

verstärken brauchst du nichts, die richtigen Sensoren hast du ja.

>...will aber zuerst sicher ob es nicht mit 2 HS klappt.

Prinzipiell geht das mit zwei HS. Wie genau du später den Weg auflösen 
kannst, hängt aber auch von der Charakteristik des Dauermagnetfeldes ab. 
Das ist eine Trial&Error Geschichte, ohne einen Versuchsaufbau nicht zu 
machen.

Gruss,
Edson

Autor: Pad Semos (padesmos)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke schön

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.