Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage Schaltbild Hall Sensor Breakout Board


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von Chris (Gast)


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Hallo zusammen,

ich hätte mal wieder eine Anfängerfrage. Ich habe ein kleines Hall 
Sensor Breakout Board, siehe Schaltbild (ist nicht besonders hübsch 
geworden, sorry). Unklar ist mir dabei das Zusammenspiel von Poti RV1 (0 
bis 100 kOhm), R2 (150 Ohm) und VOUT des Hall Sensors 49E. Ich hatte das 
mal ganz naiv als 2 Spannungsquellen mit 2 Widerständen dazwischen 
angesehen, die einen Spannungsteiler bilden (siehe vereinfachtes 
Schaltbild). Gegeben sei nun bspw.
* Spannungsversorgung (Vcc): 3,3 V
* VOUT am 49E: 1,6 V
* Potieinstellung (RV1): 10 Ohm

Meine Erwartung wären nun 3,x V zwischen den beiden Widerständen und 1,6 
V zwischen VOUT des 49E und dem 150 Ohm Widerstand. Tatsächlich messe 
ich aber an beiden Stellen 3,x V. Die spannenden Fragen sind nun:
* Wie kann es sein, dass da was anderes als 1,6 V anliegen?
* Wie berechnet man das richtig?
* Wie bildet man so etwas in LTspice ab?

Vielen Dank
Chris

von K. S. (the_yrr)


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Chris schrieb:
> Ich habe ein kleines Hall
> Sensor Breakout Board, siehe Schaltbild (ist nicht besonders hübsch
> geworden, sorry).
Mach mal ein Bild davon, da passt noch einiges nicht wirklich.

Chris schrieb:
> * Potieinstellung (RV1): 10 Ohm
10 Ohm auf einem 100k Poti? mit Pech hat das am Anschlag noch mehr 
Widerstand.

Chris schrieb:
> Tatsächlich messe
> ich aber an beiden Stellen 3,x V. Die spannenden Fragen sind nun:
> * Wie kann es sein, dass da was anderes als 1,6 V anliegen?
Wie viel Strom kann der Sensor denn liefern? Laut Datenblatt hat der 
intern einen Transistor von Vcc und dann eine Stromsenke nach Gnd, das 
heißt sobald du über die 160 Ohm mehr Strom reindrückst als die 
Stromsenke aufnehmen kann, steigt die Spannung, 1.6V /160 Ohm macht 
immerhin 10mA.

"Power consumption of 4 mA at 5 Vdc" bedeutet dann auch die Stromsenke 
macht weniger als diese 4mA.

Die 100k sind an dieser Stelle nur Sinnvoll wenn man den Sensor 
entfernen kann (festes Ruhepotential), und dann auch nur als fester 
Widerstand, nicht als Poti. Selbst zum Kalibireren taugen die hier 
nichts, da wären die besser im Spannungsteiler R1/R3 aufgehoben.


> * Wie berechnet man das richtig?
> * Wie bildet man so etwas in LTspice ab?
Mit dem Innenwiderstand der Quellen, bzw. im Falle deines Sensors den 
NPN und die Stromsenke als Ausgangsstufe mit simulieren.

von Chris (Gast)


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K. S. schrieb:
> Mach mal ein Bild davon, da passt noch einiges nicht wirklich.

Vielen Dank für die Antwort. Anbei Bilder von Vorder- und Rückseite. Ich 
finde die Schaltung insgesamt seltsam. Ich hatte erwartet, dass der 
Sensorausgang unverändert an AO und LM393 durchgereicht wird und dass 
über das Poti die Referenzspannung am LM393 eingestellt wird.
Bzgl. der 10 Ohm: Es ging weniger darum mit dem Poti genau 10 Ohm 
einzustellen. Es ging im Beispiel nur darum, dass der Wert möglichst 
klein ist. Praktisch hatte ich das Poti auf 0 gedreht und der 
Restwiderstand war im Bereich von 10 Ohm.

von K. S. (the_yrr)


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An DO fehlt noch ein 10k Pullup, sonst stimmt dein Schaltplan aber 
komischerweise.

Der Sensor selber hat, solange er noch regeln kann, eine feste 
Ausgangsspannung. Durch den Spannungsteiler aus Poti-150 Ohm kannst du 
die Ausgangsspannung leicht nach oben verschieben.

Bei 10 Ohm am Poti übersteuerst du den Sensor, achte darauf dass der 
Strom durch Poti + 150 Ohm am besten deutlich unter 4mA bleibt.

Meine Vermutung ist, dass dort irgendein (Chinese) die Platine 
nachgebaut hat und dabei nicht wirklich aufgepasst hat oder einfach 
absolut keine Ahnung hatte.

von Chris (Gast)


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Oh, stimmt, der Pullup ist beim Übertragen der Papierskizze auf der 
Strecke geblieben.

Hier noch ein paar Messwerte:
* Die Stromaufnahme der Gesamtschaltung liegt bei 3,3 V konstant bei ca. 
6,35 mA, also unabhängig von der Poti-Einstellung (im Rahmen der 
Messgenauigkeit eines günstigen Multimeters, also mA mit 2 
Nachkommastellen). Dabei gehen 1,44 mA auf die rote LED, die grüne LED 
war dauerhaft aus. Der LM393 sollte ca. 0,56 mA brauchen, verbleiben 
4,35 mA für den Hall Sensor (ganz grob).
* Bei 3,3 V Versorgungsspannung ist die Spannung zwischen Poti und 150 
Ohm Widerstand im Poti-Bereich 100k bis 33k konstant 1,65 V, natürlich 
wieder im Rahmen der Messgenauigkeit eines günstigen Multimeters. 
Rechnerisch sollten es 1,65247129 V bei 100k und 1,65746606 V bei 33k 
sein.
* Wenn man beginnend bei 33k das Poti weiter runterdreht beginnt die 
Spannung deutlich zu steigen, bis ca. 3,3 V bei "0 Ohm" (+Restwiderstand 
des Potis).

Das würde bedeuten, dass der Sensor noch 50uA aufnehmen kann, alles 
darüber führt zum Anstieg der Spannung.

So... dann nochmal vielen Dank für die Hilfe, wieder was gelernt, und 
darum ging es ja :-) Den Sensor werde ich rauslöten. Das DO-Signal ist 
ohne zusätzlichen SW- oder HW-Filter eh unbrauchbar (bei Annäherung 
eines Magneten toggelt das im Mhz-Bereich) und liefert zudem nur eine 
der beiden Magnetpolaritäten.

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