כולנו יודעים שלכל מגנט יש שני קוטבים, כלומר הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי, בין אם זה מגנט ניאודימיום, מגנט טבעת או מגנט דיסק. אנו יודעים גם שקטבים מנוגדים של מגנט מושכים אותם קטבים דוחים. אבל קשה לומר שמי שהוא הקוטב הדרומי ומי הקוטב הצפוני, אז כדי לזהות את הקטבים של המגנט, כאן נבנה מעגל פשוט.
בפרויקט זה אנו הולכים לבנות גלאי קוטביות מגנטית באמצעות חיישן הול ונורות. כאן שני חיישני אפקט הול משמשים לזיהוי הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי, וחיישנים אלה מחוברים בכיוון ההפוך. חיישן אחד מזהה את הקוטב הצפוני וחיישן אחר מזהה את הקוטב הדרומי. משתמשים בשתי נוריות לציון הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי של מגנט.
רכיבים נדרשים
- חיישן אפקט הול A3144 (2)
- נורת LED (2)
- 7805 ווסת מתח
- קבלים (0.1 µf ו 10 µf)
- נגד 10k (2)
- חוטי מגשר
- קרש לחם
לפני שנתקדם נלמד על הול אפקט וחיישן אפקט הול.
מהי אפקט הול?
אפקט הול קשור במטען נע בשדה מגנטי. כדי להבין בצורה מעשית, חבר סוללה למוליך כמו שמוצג בתמונה (א) למטה. הזרם (i) יתחיל לזרום דרך המוליך מחיוב לשלילי של הסוללה.
זרם האלקטרונים (e -) יהיה בכיוון ההפוך של הזרם כלומר מהמסוף השלילי של הסוללה דרך המוליך למסוף החיובי של הסוללה. ברגע זה כאשר אנו מודדים את המתח בין המוליך כפי שמוצג להלן תמונה (ב) למטה, אז המתח יהיה אפס כלומר ההפרש הפוטנציאלי יהיה אפס.
כעת הביאו מגנט וצרו שדה מגנטי בין המוליך כמו תמונה (ג) למטה.
במצב זה כאשר נמדד מתח על פני המוליך אז יהיה מתח כלשהו שפותח. מתח מפותח זה מכונה "מתח הול " ותופעה זו מכונה " אפקט הול ".
חיישן אפקט הול
חיישן האפקט הול הוא מכשיר מערכות מיקרו-אלקטרומכניות בקנה מידה קטן (MEMS) לאיתור ומדידה של שדות מגנטיים. חיישנים אלה יכולים לזהות שינויים בשדה מגנטי כמו שטף, חוזק וכיוון. כאשר צפיפות השטף המגנטי סביב החיישן משתנה עקב המגנט, החיישן מזהה אותו ומייצר מתח יציאה, ובשל מתח זה יציאה מתח המחובר לחיישן המגנט משנה את מצבה מנמוך לגבוה. בפרויקט זה אנו משתמשים בחיישני האפקט הול כדי לזהות את הקוטב הצפוני ואת הקוטב הדרומי של מגנט.
בעבר חייגנו הול מממשק עם Arduino ו- Raspberry pi וביצענו מעט פרויקטים באמצעות חיישן הול כמו מד מהירות דיגיטלי, אזעקת דלת מגנטית וכו '.
תרשים מעגל
תרשים המעגל של גלאי הקוטביות המגנטית מופיע להלן. כאן שני חיישני אפקט הול משמשים לזיהוי הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי של המגנט. שתי נוריות LED משמשות לציון הקוטב הצפוני והדרומי. סיכות חיוביות של חיישנים מגנטיים מחוברות לסיכה OUT של ויסות המתח 7805, וסיכות שליליות של חיישנים מגנטיים מחוברות ל- GND של הרגולטורים 7805. נוריות LED מחוברות לסיכת ה- OUT של החיישן המגנטי. שני נגדי משיכה מחוברים בין סיכות OUT לבין סיכות חיוביות של חיישנים מגנטיים.
החומרה למעגל איתור קוטביות המגנט נראתה כך:
בדיקת גלאי הקוטביות המגנטית
לאחר חיבור המעגל, כפי שמוצג בתמונה לעיל, הפעל את ההתקנה באמצעות סוללת 9 וולט. בתחילה נוריות LED יהיו במצב גבוה. עכשיו קירב מגנט לחיישני המגנט, אם אתה מקרב את הקוטב הדרומי לד אדום, הוא יכבה כפי שמוצג באיור שלמטה
ואם אתה מקרב את הקוטב הצפוני לירוק LED ירד שהוא נכבה
כך תוכלו להכין גלאי קוטביות מגנטית משלכם.
להלן מופיע סרטון עבודה מלא.