Hall Sensor Theorie und Simulation

Was willst du denn wissen und damit machen ? Ein Hallsensor ist etwas 
eher Triviales zum Einsetzen.
Ein Hallsensor ist ein Stueck Halbleiter, da laesst man einen Strom 
durch. Senkrecht dazu sind andere Anschluesse, die Senseanschluesse, bei 
welchen im Falle eines B-Feldes einen Spannung erzeugt wird. Soweit die 
Theorie.
In der Praxis haben die Sense Elektroden einen Offset drauf. Der 
angelegte Strom ist in den Miliampere, die Feld induzierte Spannung ist 
in den Mikrovolt.
Bei nichttrivialen Anforderungen an die Messung setzt man einen Lock-in 
Verstaerker ein.

Ich möchte das Bauteil komplett verstehen um es anderen Sonsoren wie 
z.B. einem Kapazitiven gegenüber stellen. Aber dann auch mit konkreten 
Zahlen und im Detail. Es würde mich interessieren wie gut und in welchem 
Abstand ich beispielsweise eine Lage messen kann und mit wie viel % 
Abweichung ich rechnen muss. Selbst wenn der Hall-Sensor eine lineare 
Kennlinie aufweist, würde das B-Feld mit dem Abstand vermutlich 
quadratisch abnehmen, woraus sich dann bei Näherung des Magnetfeldes 
keine lineare Kennlinie ergibt. Aber wie ist es z.B. wenn ich seitlich 
direkt am Sensor vorbeiziehe, in einem sehr geringen Abstand? Oder wenn 
diverse Materialien wie Ferrit, Kunstoff, Holz oder sonstiges zwischen 
dem Magnet und Sensor liegen. Welche Magneten und aus welchem Material 
sind geeignet und gibt es dort große Unterschiede oder ist es egal. Gibt 
es einen Unterschied bei runden oder eckigen Magneten? Wie sieht es mit 
der Kombination mit einem Elektromagneten aus? Wie schnell kann ich 
maximal den Magneten an einem bestimmten Sensor vorbeiziehen um noch ein 
Signal zu erhalten und welchen Spannungsverlauf würde ich dabei 
erhalten? Wie groß sind die Spannungen und welche Störungen / Rauschen 
kommen beim messen vor bzw. wie bekomme ich diese gefiltert bzw. gibt es 
vielleicht auch direkt Sensoren im Hobbybereich, die das Signal 
aufbereiten und verstärkt ausgeben und wenn ja, welche sind zu 
empfehlen.


Ich denke ihr habt sicherlich den vollen Überblick über die ganze 
Thematik und kennt die Stolpersteine oder könnt gute Literatur / Seiten 
oder sonstiges empfehlen ...


Ich möchte im Prinzip einige Magneten auf einer Welle befestigen. Diese 
soll sich drehen und ein Hallsensor soll die vorbeidrehenden Magnete 
detektieren. Da der Hallsensor ein analoges Signal ausgibt, soll die 
Kennlinie irgendwie digitalisiert werden. Jeder Magnet mit einem Plus 
Pol soll dabei eine 1 ausgeben. Das ganze würde ich gerne in Simulink 
nachbauen. Ich kenne die Position der Magnete, ihre Feldstärke, die 
Drehgeschwindigkeit, den Winkel / Abstand den sie zu jeder Zeit, relativ 
zum Hall-Sensor, haben. Jetzt müsste ich nur eine Übertragungsfunktion 
kennen um damit ich weiß welche Spannung der Hall-Sensor ausgibt, wenn 
ein Magnet sich in einem bestimmten Abstand und Winkel befindet.

Anschließend könnte ich ein wenig rum experimentieren und sehen ob ich 
das ganze auch in dem Maße mit einem richtigen Sensor reproduzieren 
kann.

Wie sähe es denn aus, wenn der Magnet eine Spule aus Kupferdraht wäre 
oder würde der Eisenkern in diesem Fall ebenfalls die Sache 
verkomplizieren?

Dann wird mir nichts anderes übrig bleiben als die wahren diskreten 
Messwerte aufzunehmen und daraus etwas abzuleiten.