Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hall Sensor, komisches Signal


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von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Hallo liebe Community,

Ich habe von meinem Saugroboter, bei dem der Antrieb nicht mehr 
vernünftig funktioniert versucht den Fehler herauszufinden.
Ich bin auf die Schlussfolgerung getroffen, dass entweder er Magnet für 
den Encoder der Positions bzw Geschwindigkeitserkennung oder die 
Hallsensoren um das Signal die Position zu erkennen ein Problem haben.

Ich habe den Hall Sensor extern versorgt und mittels eines Oszilloskop 
das Signal aufgenommen.

Sollte der Hallsensor kein Rechtecksignal erzeugen? (Siehe Bild)

Es handelt sich um den ATS177.

Ihr würdet mir sehr helfen das Problem zu lösen.

Vielen Dank

von Wolfgang (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Sollte der Hallsensor kein Rechtecksignal erzeugen? (Siehe Bild)

Das was du da siehst, ist einzig und alleine ein eingestreutes 
Netzbrummen - jedenfalls soweit man das ohne irgendwelche Angaben zu 
Zeit- und Y-Ablenkung erkennen kann.
Hängt dein Oszi mit beiden Polen über der zu messenden Spannung? ;-)

von Stromverdichter (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Sollte der Hallsensor kein Rechtecksignal erzeugen? (Siehe Bild)

nein, siehe Datenblatt.(ATS177)
Der zieht nur gegen Masse, Pullup musst du selber einbringen.

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Ich messe am GND und DO (also dem Outputsignal).

Nachdem ich 5mV/Dekade bei 5ms einstellt habe messe ich wohl nicht das 
richtige Signal :(.

Am Vcc und GND lege ich die gewünschte Spannung von 4,3V DC an.

von Wolfgang (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Ich messe am GND und DO (also dem Outputsignal).

Und wie groß ist dein Arbeitswiderstand aka Pull-Up?
(R1 it "Typical Application Circuit" im Datenblatt)

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Ich habe direkt am Encoder Board gemessen. Darauf befindet sich 
lediglich ein Kondensator zwischen GND und Vcc.

Kann es am fehlenden RL liegen?

Dieser kann sich dann nur auf der Hauptplatine des Saugroboters 
befinden.

von Stromverdichter (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Ich habe von meinem Saugroboter, bei dem der Antrieb nicht mehr
> vernünftig funktioniert

Wie äußert sich denn seine Unvernunft?
Wenn du ihm Vernunft beibringen willst, musst du schon vernünftig 
Datenblätter lesen. Ob und wo ein externer Pullup existieren kann dir 
hier keiner beantworten(Glaskugel nich mit angehangen). Vielleicht wird 
auch ein Pullup im Controller verwendet?
Hall-Sensoren haben ja nichts zu Arbeiten, wie kommst du drauf, das die 
kaputt sind? Läuft der Motor ohne Hall-Sensoren auch, nur etwas 
unvernünftig?

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Der Motor läuft nicht Rund, sondern bei kleinster Last beginnt er zu 
stottern.

Ich werde die Messung mit dem im Datenblatt angegebene 820Ohm Pull-Up 
Widerstand noch einmal durchführen. Ich bin davon ausgegangen, dass sich 
auf einer Encoder Platine doch alle dafür nötigen Bauteile befinden.

Wenn ich den Motor extern versorge, dann läuft dieser ohne Probleme, 
auch bei erhöhter Last beginnt er nicht zu zittern.

Anfangs hatte ich dann den Magneten des rechten Antriebes genutzt und 
dann hat der linke Antrieb funktioniert. Jedoch hat dieser mittlerweile 
auch das selbe Problem, weswegen ich von einem veränderten Magnetfeld 
ausgehe. Dieses wollte ich mittels der Aufzeichnung am Oszilloskop 
kontrollieren.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Kann es am fehlenden RL liegen?

Falls du damit R1 im Datenblatt meint, ja.
Ein Open Kollektor-/Drain-Ausgang kann keine Spannung liefern.

von HildeK (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Ein Open Kollektor-/Drain-Ausgang kann keine Spannung liefern.

Das stimmt schon, trotzdem müsste dann auf dem Oszillogramm oben 
zeitweise eine saubere Nulllinie zwischendurch zu sehen sein. Ein 
ordentliches 'High' kann ohne Pullup nicht kommen, aber die 
Brummeinstreuungen müssen in der aktiven Phase wenigstens weg sein.

von Wolfgang (Gast)


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HildeK schrieb:
> Das stimmt schon, trotzdem müsste dann auf dem Oszillogramm oben
> zeitweise eine saubere Nulllinie zwischendurch zu sehen sein.

Bei 5mV/div und ein bisschen Kabelei muss IMHO gar nichts mehr sauber 
sein ;-)

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Ich habe jetzt ein Vernünftiges Signal mit 6V DC als Input aufgenommen.

Wenn ich den Motor jetzt extern Versorge und das Signal vom Hall Sensor 
auslese sieht man im Video, dass die Signale nicht gleichförmig lang 
sind somit auch das Triggern nicht vernünftig möglich war.

Dies würde meinen Verdacht, dass die Magneten einen Fehler haben 
bestätigen.
Was würdet ihr dazu sagen?

von Forist (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> 20180624_143549.mp4 (9,82 MB, 20 Downloads)
> 20180624_143838.mp4 (6,62 MB, 14 Downloads)

Muss man wirklich jeden Kram als "Katzenvideo" in der Welt verbreiten.

Stell den Trigger vom Oszi vernünftig ein, mache einen aussagekräftigen 
Screenshot und gut ist.

von HildeK (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Bei 5mV/div und ein bisschen Kabelei muss IMHO gar nichts mehr sauber
> sein ;-)

Den Unterschied würde man trotzdem sehen.

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Forist schrieb:
> Hannes D. schrieb:
>> 20180624_143549.mp4 (9,82 MB, 20 Downloads)
>> 20180624_143838.mp4 (6,62 MB, 14 Downloads)
>
> Muss man wirklich jeden Kram als "Katzenvideo" in der Welt verbreiten.
>
> Stell den Trigger vom Oszi vernünftig ein, mache einen aussagekräftigen
> Screenshot und gut ist.

Ich habe beabsichtigt diesmal kein Foto hochgeladen, da das Signal, wie 
zuvor schon erwähnt nicht besser zu triggern geht bei der gewählten 
Zeit.

Die Signallänge ist nicht immer gleich weshalb auch das Signal hüpft.
Ich habe es soeben noch einmal probiert, aber mehr konnte ich aus dem 
sehr alten Oszilloskop nicht herausholen.
Ein hochmodernes Oszi, welches dir anscheinend zur verfügung steht habe 
ich leider nicht.

Ich denke im Video sieht man schon die verschiedenen Signallängen schön. 
Dies folgt meiner Meinung nach aus den unterschiedlich langen 
Magnetfeldern.

Anbei noch ein Foto, vom Signalverlauf. Man sieht, das erste Signal ist 
drei Dekaden Lang somit 6ms und die folgenden zwei nur über zwei Dekaden 
als 4ms.

: Bearbeitet durch User
von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Liege ich recht in der Annahme, das diese Zeitlichen Differenzen vom 
Encoder Magneten kommen?

von Bernd (Gast)


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Da liegst ziemlich daneben mit Deiner Vermutung. Der (permanent)-Magnet 
ist auch in seinem zeitlichen Verlauf permanent und liefert bestimmt 
keine unterschiedliche Impulszeiten.
Aber vielleicht übst Du mal ein wenig mit Deinem Scope? 
Triggerschwelle...
Zeitbasis, Syncr.  usw. ? Evt mit einer anderen, bekannten Signalquelle 
oder so?

Beitrag #5467916 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Bernd schrieb:
> Da liegst ziemlich daneben mit Deiner Vermutung. Der (permanent)-Magnet
> ist auch in seinem zeitlichen Verlauf permanent und liefert bestimmt
> keine unterschiedliche Impulszeiten.
> Aber vielleicht übst Du mal ein wenig mit Deinem Scope?
> Triggerschwelle...
> Zeitbasis, Syncr.  usw. ? Evt mit einer anderen, bekannten Signalquelle
> oder so?

Permanent Magneten können meines Wissens doch ihre magnetische Wirkung 
durch zb fallen lassen, oder eine starke externe magnetische Einwirkung 
verändern.

Wodurch können sich dann die unterschiedlichen Impulszeiten ergeben? 
Diese sollten doch für die Erkennung die gleiche Impuszeit aufweisen.

Ich nutze als Signalquelle ein DC Labornetzteil, das verursacht mit 
seichtheit kein Problem.

Sorry, aber ich habe echt jede Funktion des Scopes durchprobiert, jedoch 
war das Signal nicht zu triggern. Kann auch daran liegend da das alte 
Skope Nut einen beschränkten Zeitverlauf aufnehmen kann und da siech die 
Impulslänge ändert muss es zwangsweise springen.


Nun zur eigentliche Frage. Das letzte von mir aufgenommene Bild zeigt 
mir klar, dass unterschiedliche Impulsverläufe von den Hallsensorten 
anfgenommen wird. Wodurch kann dies sonst, wenn nicht durch die 
unterschiedlichen Magnetfelder verursacht werden??? Der Testaufbau 
beinhaltet nur einen Widerstand, Kondensator, Hallsensor und den 
Magneten.

Vielen Dank für eure Hilfe.

Beitrag #5467965 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Teo D. (teoderix)


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Hannes D. schrieb:
> Permanent Magneten können meines Wissens doch ihre magnetische Wirkung
> durch zb fallen lassen, oder eine starke externe magnetische Einwirkung
> verändern.
>
> Wodurch können sich dann die unterschiedlichen Impulszeiten ergeben?
> Diese sollten doch für die Erkennung die gleiche Impuszeit aufweisen.

Scheint ja nur minimal zu sein(?).
Wenn nicht mehr alle Spulen bestromt werden, könnte das genau so 
aussehen.
Halte ich für wahrscheinlicher, als 1000 Stürze auf einen Amboss. ;)

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Welchen Grund könnte es sonst noch haben, dass das Problem verursacht?

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Hannes D. schrieb:

> Welchen Grund könnte es sonst noch haben, dass das Problem verursacht?

Wie wär's wenn Du den Encoder mal statisch durchprüfst? Kleb auf die 
Welle eine runde Pappscheibe, dreh das Ding von Hand langsam durch und 
mach immer einen Strich wenn sich am Ausgang der Pegel ändert. Dann 
kannst Du mit dem Geodreieck prüfen ob die Polteilung symmetrisch ist, 
bzw wenn nicht ob das Resultat sinnvoll erscheint.

Ein längerer Puls oder Doppelpuls am Anfang der Umdrehung ist nicht 
unüblich wenn man neben der Relativbewegung auch eine Absolutposition 
braucht.

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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soul e. schrieb:
> Hannes D. schrieb:
>
>> Welchen Grund könnte es sonst noch haben, dass das Problem verursacht?
>
> Wie wär's wenn Du den Encoder mal statisch durchprüfst? Kleb auf die
> Welle eine runde Pappscheibe, dreh das Ding von Hand langsam durch und
> mach immer einen Strich wenn sich am Ausgang der Pegel ändert. Dann
> kannst Du mit dem Geodreieck prüfen ob die Polteilung symmetrisch ist,
> bzw wenn nicht ob das Resultat sinnvoll erscheint.
>
> Ein längerer Puls oder Doppelpuls am Anfang der Umdrehung ist nicht
> unüblich wenn man neben der Relativbewegung auch eine Absolutposition
> braucht.

Danke für den Tipp.
Das wollte ich auch als nächstes messen.

Bei den Bilder sieht man meine Ergebnisse.

Ein Magnet rechts auf dem Bild hat meiner Meinung nach einen Fehler.
Keine der beiden Magneten gibt den exakten Umsprung zwischen dem High 
und dem Low Pegel an.

Diese sollten doch den selben Winkel jeweils aufweisen oder?

von Julian B. (julinho)


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Interessant wäre die Signale beider Encoder zu sehen, für eine saubere 
Auswertung müssen diese Überlappen, d.h. es darf sich immer nur ein 
Signal ändern(Gray-Code).
Ändern sich beide Signale gleichzeitig kommt die Auswertung 
durcheinander.

von Julian B. (julinho)


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Mal eine kurze Zwischenfrage zum Thema, weiß jemand, wo man diese 
Encoder-Magneten für die Motorwelle einzeln bekommt?

Ich kämpfe gerade mit einem Chinamotor mit 22 Polen auf der 
Encoderscheibe, 2 würden für die Anwendung völlig ausreich.

von Rüdiger (Gast)


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Welche von den ca. 23122 Bauformen benötigst Du denn für den China- 
Motor?

von Julian B. (julinho)


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Rüdiger schrieb:
> Welche von den ca. 23122 Bauformen benötigst Du denn für den China-
> Motor?

Der aktuelle Magnet hat eine Durchmesser von 13,5mm , Höhe 4mm und Loch 
für die Welle 2mm Durchmesser.
Zwei Pole (Nord und Süd) wären völlig ausreichend, da dahinter noch ein 
Getriebe mit 500:1 kommt.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Hannes D. schrieb:

> Ein Magnet rechts auf dem Bild hat meiner Meinung nach einen Fehler.
> Keine der beiden Magneten gibt den exakten Umsprung zwischen dem High
> und dem Low Pegel an.
>
> Diese sollten doch den selben Winkel jeweils aufweisen oder?

Der Polteilungfehler ist schon ziemlich gigantisch. Mit sowas als 
Encoder für's ABS wäre Dein Auto schon zweimal von der Straße geflogen.

Für eine einfache Drehzalmessung mag das aber immer noch taugen. Da 
werden die Impulse über einen längeren Zeitraum aufintegriert, z.B. 360 
Takte in 100 ms.

von Julian B. (julinho)


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Was auch zu unsymetrischen Impulsen führt ist wenn die Platine nicht 
mittig auf der Welle sitzt. Das kann leicht passieren, wenn die 
Motoranschlüsse etwas verbogen sind.

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Julian B. schrieb:
> Interessant wäre die Signale beider Encoder zu sehen, für eine saubere
> Auswertung müssen diese Überlappen, d.h. es darf sich immer nur ein
> Signal ändern(Gray-Code).
> Ändern sich beide Signale gleichzeitig kommt die Auswertung
> durcheinander.

Danke. Ich muss schauen, ob ich noch einen zweiten Messkopf habe, dann 
kann ich beide Hallsensoren gleichzeitig messen.

Julian B. schrieb:
> Was auch zu unsymetrischen Impulsen führt ist wenn die Platine nicht
> mittig auf der Welle sitzt. Das kann leicht passieren, wenn die
> Motoranschlüsse etwas verbogen sind.

Danke für den Tipp.
Das werde ich mit der Schieblehre nachmessen.

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Ich habe jetzt den Original Magneten und einen selbst gebastelten 
gemessen.

Der selbst gebastelten hat komischerweise fast ein durchgehendes High 
Signal auf einem Hallsensor und auf dem anderen Hallsensor wird das 
gewünschte pulsige Signal gemessen.

Beim originalen Magneten sieht man auch unterschiedliche Signallängen, 
was mir nicht ganz schlüssig vorkommt, da doch beide Hallsensoren die 
nur Örtlich versetzt sind genau das selbe Signal nur Zeitversetzt 
ausgeben sollten.

Mit der Schiebelehre habe ich die Hallsensoren ausgemessen und sie haben 
exakt den selben Abstand zum Mittelpunkt des Motors.

Kann mir vielleicht jemand helfen? Ich würde so gerne den Saugroboter 
wieder nutzen.

von Julian B. (julinho)


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Vielleicht hat ein Hallsensor auch eine Macke, kannst du die Bezeichnung 
lesen?
Bei den Encodern die ich in der Hand hatte waren Unipolare Sensoren 
verbaut die einen Open Drain Ausgang hatten.
Wenn diese den Südpol sehen, schalten sie auf Low, beim allem anderen 
auf High. Aus diesem Grund sind die Low-Flanken meist kürzer.
Ich habe mir gerade auch Encoder-Scheiben gelasert und Neodyn Magnete 
reingeklebt. Dabei habe ich z.B. 2 Magnete mit 180Grad Versatz und den 
Südpol nach außen, Nordpol nach innen.
Hat sehr gut funktioniert.

Allerdings überlappen die Impulse nicht richtig, weil die Hallsensoren 
90 Grad Versatz haben.

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Julian B. schrieb:
> Vielleicht hat ein Hallsensor auch eine Macke, kannst du die Bezeichnung
> lesen?
> Bei den Encodern die ich in der Hand hatte waren Unipolare Sensoren
> verbaut die einen Open Drain Ausgang hatten.
> Wenn diese den Südpol sehen, schalten sie auf Low, beim allem anderen
> auf High. Aus diesem Grund sind die Low-Flanken meist kürzer.
> Ich habe mir gerade auch Encoder-Scheiben gelasert und Neodyn Magnete
> reingeklebt. Dabei habe ich z.B. 2 Magnete mit 180Grad Versatz und den
> Südpol nach außen, Nordpol nach innen.
> Hat sehr gut funktioniert.
>
> Allerdings überlappen die Impulse nicht richtig, weil die Hallsensoren
> 90 Grad Versatz haben.

Anbei ist ein Foto mit der Bezeichnung des Hallsensores.

Ich finde nur komisch, dass das Problem nur bei meinem selbst gebauten 
Magneten auftritt und nicht beim Originalen.

von Wolfgang (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> 20180629_165732.jpg
>
> Ich habe jetzt den Original Magneten und einen selbst gebastelten
> gemessen.

Drehe dein Oszi doch einfach mal so hin, dass die beiden Kanäle 
vernünftig übereinander, i.e. einer oben und einer unten dargestellt 
werden und von beiden Signalen beide Pegel vernünftig sichtbar sind.

Und dann stellst du die Zeitablenkung so ein, dass eine volle Periode 
drauf passt. Damit der nächste Schrieb wieder phasenrichtig drauf liegt, 
drehst du dann mal am Trigger-Hold-Off oder änderst die Drehzahl ein 
bisschen

Bernd schrieb:
> Aber vielleicht übst Du mal ein wenig mit Deinem Scope?

Ack

von Julinho (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Ich finde nur komisch, dass das Problem nur bei meinem selbst gebauten
> Magneten auftritt und nicht beim Originalen.

Vielleicht sind deine Magneten etwas schwächer oder falsch ausgerichtet, 
sodaß sie nur kurze Low-Impulse erzeugen.

Der Hallsensor könnte der sein:

http://www.gwtusa.com/ic/PDF/MH-177.pdf

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Wolfgang schrieb:
> Hannes D. schrieb:
>> 20180629_165732.jpg
>>
>> Ich habe jetzt den Original Magneten und einen selbst gebastelten
>> gemessen.
>
> Drehe dein Oszi doch einfach mal so hin, dass die beiden Kanäle
> vernünftig übereinander, i.e. einer oben und einer unten dargestellt
> werden und von beiden Signalen beide Pegel vernünftig sichtbar sind.
>
> Und dann stellst du die Zeitablenkung so ein, dass eine volle Periode
> drauf passt. Damit der nächste Schrieb wieder phasenrichtig drauf liegt,
> drehst du dann mal am Trigger-Hold-Off oder änderst die Drehzahl ein
> bisschen



Ich habe die Signale jetzt übereinander angeordnet und auch die 
Eingangsspannung variiert. Dies führt jedoch nur dazu, dass das selbe 
Signal einen kürzeren Zeitverlauf und eine höhere Amplitude aufweist.

Das untere Signal scheint mir doch sehr komisch. Kann es wirklich sein, 
dass der Hallsensor defekt ist?

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Edit: Die Fotos zuvor wurden mit 5mV/Dekade aufgenommen. Wenn ich die 
Einstellung auf 2mV/Dekade ändere erhalte ich vernünftige Signale.

von Julinho (Gast)


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Hannes D. schrieb:
> Edit: Die Fotos zuvor wurden mit 5mV/Dekade aufgenommen. Wenn ich die
> Einstellung auf 2mV/Dekade ändere erhalte ich vernünftige Signale.

Die Ausgangssignale sollten sich zwischen 0 und VCC der Hallsensoren 
bewegen, deswegen verstehe ich nicht, warum du in einem Messbereich 2mV 
misst, hast du wirklich Pullups eingebaut?

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Julinho schrieb:
> Hannes D. schrieb:
>> Edit: Die Fotos zuvor wurden mit 5mV/Dekade aufgenommen. Wenn ich die
>> Einstellung auf 2mV/Dekade ändere erhalte ich vernünftige Signale.
>
> Die Ausgangssignale sollten sich zwischen 0 und VCC der Hallsensoren
> bewegen, deswegen verstehe ich nicht, warum du in einem Messbereich 2mV
> misst, hast du wirklich Pullups eingebaut?

Sorry mein Fehler. Ich habe noch einmal nachgesehen. Der Regler war 
etwas dreckig. Es sind 2V/Dekade in meinem Zweiten Beitrag.

Ja ich habe Pullups eingebaut

: Bearbeitet durch User
von Julinho (Gast)


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wenn du 2V pro Kästchen hast, dann hat ein Signal 6V und das andere 4V, 
kann das stimmen?

von Hannes D. (Firma: test) (trainer)


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Julinho schrieb:
> wenn du 2V pro Kästchen hast, dann hat ein Signal 6V und das andere 4V,
> kann das stimmen?

Ja, 6 oder 7V waren eingestellt. Der Motor und beide Hallsensoren werden 
über dieselbe Eingangsquelle versorgt. Die Pullup Widerstände betragen 
2,4kOhm

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