Par Jeremy Cook
Capteurs à effet Hall et interrupteurs à lames : Explorer les types de capteurs magnétiques
Les capteurs à effet Hall et les interrupteurs à lames sont tous deux utilisés pour détecter les champs magnétiques. Il y a beaucoup de points communs entre les deux, du point de vue des applications, mais ils fonctionnent de manière très différente. Les deux capteurs peuvent être interchangeables dans certaines situations, tandis que dans d’autres un type de capteur précis peut présenter des avantages significatifs.
Dans cet article, nous définirons chaque type de capteur magnétique et explorerons leurs forces et faiblesses respectives. Nous fournirons également des exemples simples de cas d’utilisation pour chacun d’entre eux, en tirant parti du capteur à effet Hall « secret » qui se cache à l’intérieur du célèbre module ESP32-WROOM-32E.
Qu’est-ce qu’un capteur à effet Hall ?
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capteurs à effet Hall tirent leur nom du physicien américain Edwin Hall, qui a découvert l’effet de tension d’un champ magnétique sur un conducteur électrique à la fin des années 1800. Cette « tension de Hall », lorsqu’elle est suffisamment amplifiée, peut être lue par un microcontrôleur. Les capteurs à effet Hall modernes comprennent généralement un amplificateur et d’autres composants électroniques dans l’emballage de l’appareil.
Selon leur configuration, ces capteurs peuvent émettre un signal numérique ou analogique. Contrairement aux interrupteurs à lames, les capteurs à effet Hall réagissent à la présence d’un champ magnétique et peuvent également détecter l’amplitude et l’orientation de ce champ. Ainsi, un capteur peut émettre un signal analogique positif pour une orientation magnétique et un signal analogique négatif pour l’autre. Ce principe peut également être incorporé en tant que capacité de verrouillage, s’activant lorsqu’une orientation est détectée et s’éteignant uniquement lorsqu’elle détecte l’orientation opposée.
En tant que dispositifs numériques, les capteurs à effet Hall ne sont pas sujets au rebondissement du signal, et cette sortie peut être réglée en usine par le biais de l’ensemble des composants électroniques. Les capteurs à effet Hall utilisent du courant en permanence pour détecter les champs magnétiques, ce qui les rend potentiellement moins appropriés pour les applications à très faible consommation d’énergie.
Ce qu’il faut savoir sur les interrupteurs Reed
Test de continuité de l’interrupteur Reed par Jeremy Cook
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Interrupteur Reed Littelfuse 59045-010 Arrow
Les interrupteurs à lames ont été développés au début des années 1900. Il s’agit de contacts mécaniques qui sont actionnés par l’application d’un champ magnétique externe. Ces contacts de commutation internes sont entourés d’une enceinte en verre remplie de gaz inerte, d’où sortent des connexions externes. Les interrupteurs Reed sont généralement configurés comme des interrupteurs normalement ouverts, mais ils peuvent également être normalement fermés et se présenter sous d’autres configurations.
Les interrupteurs Reed peuvent être activés par un aimant permanent pour la détection ou par un champ électrique généré en tant que relais à lames. Aucun courant n’est nécessaire lorsque l’appareil est éteint et en attente d’un signal magnétique, ce qui permet d’économiser de l’énergie pendant les longues périodes d’attente.
En tant que dispositifs mécaniques, les interrupteurs à lames sont soumis à des rebonds et ont donc un temps de stabilisation. L’opération de détection est binaire. Les interrupteurs Reed ne peuvent pas être utilisés pour détecter l’amplitude d’un signal au-delà du seuil d’activation.
Apprenez-en davantage sur le fonctionnement des interrupteurs Reed et quand les utiliser.
Principales différences entre l’interrupteur Reed et l’effet Hall
Voici une liste des aspects à prendre en compte pour choisir entre un capteur à effet Hall et un interrupteur à lames :
- Les interrupteurs Reed ont un temps de rebond/de stabilisation qui doit être pris en compte.
- Les interrupteurs Reed ne consomment pas d’énergie lorsqu’ils sont ouverts.
- Les interrupteurs Reed sont des dispositifs binaires ; ils ne peuvent pas distinguer les pôles magnétiques Nord et Sud.
- Les capteurs à effet Hall sont des dispositifs numériques ; ils ne subissent pas de rebond de contact physique.
- Les capteurs à effet Hall drainent en permanence une petite quantité de courant pour détecter la présence d’un champ magnétique.
- Les capteurs à effet Hall peuvent être configurés comme des dispositifs analogiques ou numériques ; ils peuvent détecter la direction d’un champ magnétique.
Veillez à consulter la fiche technique de chaque appareil pour connaître ses caractéristiques spécifiques.
Didacticiel sur les capteurs à effet Hall et les interrupteurs Reed
Par Jeremy Cook
Pour une démonstration rapide de l’utilisation de ces deux appareils, examinons d’abord la carte de développement Huzzah32 ESP32 d’Adafruit. Cette carte est bien conçue pour l’ESP32, y compris pour une batterie LiPo, mais elle n’ajoute pas de capteurs supplémentaires. Cependant, le module ESP32-WROOM-32E au cœur du Huzzah32 intègre une unité de détection à effet Hall.
Résultats du capteur Hall ESP32, avec un délai de 100 ms ajouté pour la lisibilité par Jeremy Cook
Sur l’IDE Arduino avec la définition de la carte ESP32 installée, chargez le code d’exemple du capteur Hall ESP32 et ouvrez un traceur série à 9 600 bauds. Placez un aimant au-dessus de l’ESP32 pour voir sa réaction. Retournez l’aimant et il affichera une valeur inversée, indiquant la direction magnétique inversée.
Le temps de stabilisation est inférieur à une microseconde. Huzzah32 utilisé pour l’alimentation 3 V par Jeremy Cook
Pour observer le fonctionnement d’un interrupteur à lames, branchez-le à un multimètre sur le réglage de continuité. S’il est normalement ouvert, il restera déconnecté en l’absence d’aimant, puis affichera une connexion solide lorsqu’un aimant sera appliqué. À partir de là, vous pouvez appliquer cette entrée à un microcontrôleur (par exemple, un ESP32), observer son temps de stabilisation sur un oscilloscope ou même l’utiliser pour contrôler quelque chose de manière indépendante.
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